1. Технічне завдання
Спроектувати привід галтувальних барабана.
Потужність на підпорядкованому ланці N 3 = 7,2 кВТ.
Частота обертання веденого ланки n 3 = 150 об / хв.
Тип ланцюга - роликовий.
Термін служби приводу L = 5 років.
l - Електродвигун
ll - Ланцюгова передача
lll - Конічний одноступінчатий редуктор
4 - Муфта
Рисунок 1 - Кінематична схема привода
2. Енерго-кінематичний розрахунок приводу
Визначення потужності двигуна
N ед N дс
Потужність рушійних сил, кВт:
N дс = , (1)
де -ККД приводу:
, (2)
де - ККД ланцюгової передачі;
- ККД зубчастої конічної передачі;
- ККД підшипникової пари;
- ККД муфти.
N дс = кВт
Ел. двигуни, відповідні даної потужності представлені в таблиці 1.
Таблиця 1 - Дані для вибору електродвигуна
№ п / п | Позначення | Потужність, кВт | Частота обертання, об / хв | Необхідну передавальне число привода, u = n дв / n 3 |
1 | 4А132М2У3 | 11 | 2900 | 19, 23 |
2 | 4А132М4У3 | 11 | 1460 | 9,73 |
3 | 4А160 S6 У3 | 11 | 975 | 6,5 |
4 | 4А160М8У3 | 11 | 730 | 4,866 |
Вибір приводу з меншим передавальним числом доцільніше, тому що дозволяє зменшити його габарити.
Вибираємо електродвигун 4А160М8У3.
Передаточне число привода:
, (3)
u ЗПК: 2; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4.
Вибираємо u ЗПК = 2,5.
Визначаємо передаточне число ланцюгової передачі:
, (4)
Визначаємо частоту обертання ланок, об / хв:
n 1 = n дв = 730 об / хв
n 2 = n 1 / u ЦП, (5)
n 2 = 730 / 1,946 = 375,13 об / хв
n 3 = n 2 / u ЗПК, (6)
n 3 = 375,13 / 2,5 = 150,05 об / хв
Визначаємо крутний момент на відповідних валах, Нм:
Т = N дс / , (7)
де - Кутова швидкість двигуна, рад / с:
, (8)
рад / с
Т 1 = 8,136 х10 3 / 76,4 = 106,5 Нм
Т 2 = Т 1 u ЦП
, (9)
Т 2 = 106,5 1,946
Нм
Т 3 = Т 2 u ЗПК
, (10)
Т 3 = 196,97 2,5
Нм
3. Розрахунок ланцюгової передачі
3.1 Проектний розрахунок
Визначаємо крок ланцюга, мм:
Р Р = , (11)
де К е = 1 - коефіцієнт режиму роботи;
S p = 0,25 - коефіцієнт кроку ланцюга;
До m = 1 - коефіцієнт, що враховує число рядів ланцюга;
[P] = 24,2 МПа - допустиме питомий тиск в шарнірах ланцюга;
z 1 - число зубів ведучої зірочки:
z 1 = 29-2 u ЦП, (12)
z 1 = 29-2 1,946 = 26,108
Приймаються z 1 = 27.
Попереднє значення швидкості ланцюга, м / с:
v = z 1 n 1
P p / (60000), (13)
v = 27 730
15 / (60000) = 4,93 м / с
Дійсне допускається питомий тиск в шарнірах [p] = 17 МПа.
Приймаються крок ланцюга Р р = 15,875 мм.
Вибираємо ланцюг ПР-15 ,875-2270-2: крок Р р = 15,875, ширина В = 13,95 мм, Q розр = 2,27 кН, маса 1 метра ланцюга 1 кг, діаметр валика d В = 5,08 мм, ширина внутрішнього ланки b 3 = 9,65 мм, термін служби 4000 год, n мах = 900 об / хв.
Дійсне значення швидкості ланцюга, м / с:
v = 27 730
15,875 / (60000) = 5,21 м / с
Визначаємо число зубів веденої зірочки:
z 2 = z 1 u ЦП, (14)
z 2 = 27 1,946 = 52,54
Приймаються z 2 = 53.
Визначаємо фактичне передаточкое число ланцюгової передачі:
u ф = z 2 / z 1, (15)
u ф = 53/27 = 1,963
Відхилення фактичного передавального числа:
, (16)
Визначаємо попереднє міжосьова відстань, мм:
а = (30 50) Р р, (17)
а = 30 15,875 = 476,25 мм
Перевіряємо частоту обертання ведучої зірочки, об / хв:
n 1 [N] 1, (18)
де [n] 1 - що допускається частота обертання, об / хв:
[N] 1 = 15 10 березня / Р р, (19)
[N] 1 = 15 10 3 / 15,875 = 944,8 об / хв
900 об / хв 944,8 об / хв
Перевіряємо тиск в шарнірах, МПа:
Р ц = F t До е / А, (20)
де F t - окружне зусилля, Н:
F t = N 1 10 березня / v, (21)
F t = 8,136 10 3 / 5,21 = 1561,6 Н
А - площа опрорной поверхні шарніра, мм 2:
А = d У b З, (22)
А = 5,08 9,65 = 49,022 мм 2
Р ц = 1561,6 1 / 49, 022 = 31,85 МПа
Р ц = 31,85 Мпа [p] = 17 МПа
Вибираємо ланцюг з великим кроком ПР-19 ,05-3180: крок Р р = 19,05, ширина В = 17,75 мм, Q розр = 3,18 кН, маса 1 метра ланцюга q = 1,9 кг, діаметр валика d В = 5,94 мм, ширина внутрішнього ланки b 3 = 12,7 мм, термін служби Т = 2000 год
Дійсне допускається питомий тиск в шарнірах [p] = 21 МПа Визначаємо швидкість ланцюга, м / с:
v = 27 19,05
730/6000 = 6,258 м / с
Міжосьова відстань, мм:
а = 30 19,05 = 571,5 мм
Визначаємо число ланок ланцюга:
L ц = , (23)
L ц =
Приймаються L ц = 100 ланок.
Визначаємо фактичне міжосьова відстань, мм:
а ф = , (24)
а ф = мм
Визначаємо довжину ланцюга, мм:
L = L ц Р р, (25)
L = 100 19,05 = 1905 мм
Діаметр ділильного кола ведучої зірочки, мм:
d D1 = P p / sin (180 / z 1), (26)
d D1 = 19,05 / sin (180/27) = 164,1 мм
Діаметр ділильного кола веденої зірочки, мм:
d D 1 = 19,05 / sin (180/53) = 321,8 мм
Діаметр окружності виступів, мм:
D e = , (27)
де к = 0,7 - коефіцієнт висоти зуба;
= 1,6 - геометрична характеристика зачеплення;
До z 1 = ctg 180 / z - коефіцієнт числа зубів.
D e 1 = мм
D e = мм
Діаметр окружності западин, мм:
D f = d D - (d 1 -0,175 ), (28)
де d 1 = 11,91 - діаметр ролика шарніра ланцюга.
D f 1 = 164,1 - (11,91-0,175 ) = 154,43 мм
D f = 321,8 - (11,91-0,175 ) = 313,03 мм
3.2 Перевірочний розрахунок
Перевіряємо частоту обертання ведучої зірочки, об / хв:
n 1 [N] 1
де [n] 1 - що допускається частота обертання, об / хв:
[N] 1 = 15 10 3 / 19,05 = 787,4 об / хв
900 об / хв 787,4 об / хв
Перевірка числа ударів ланцюга про зуби зірочок, с -1:
V [V], (29)
де V - розрахункова кількість ударів ланцюга:
V = , (30)
V = с -1
[V] - допустиме число ударів:
[V] = 508 / Р р, (31)
[V] = 508/19, 05 = 26,66 с -1
V = 13,14 с -1 [V] = 26,66 с -1
Визначаємо окружне зусилля, Н, за формулою 21:
F t = Н
Перевірка тиску в шарнірах ланцюга, МПа, за формулою 20:
Р ц = МПа
Р ц = 17,23 Мпа [p] = 21 МПа
Визначення навантажень, що діють на вали, Н:
R = К Д F t +2 F r, (32)
де F r - натяг від провисання веденої гілки, Н:
F r = К f q
g
a, (33)
де К f = 6 - коефіцієнт провисання;
F r = 6 1,9
9,8
0,5632 = 62,9 Н
R = 1,15 1300,1 +262,9 = 1620,95 Н
Визначення терміну служби ланцюга, год:
Т ф = , (34)
де - Допустиме збільшення кроку ланцюга,%;
а р - міжосьова відстань у кроках:
а р = а / Р р, (35)
а р = 566,03 / 19,05 = 29,7
К с - коефіцієнт мастила:
К з = К сп , (36)
де К сп = 1,8 - коефіцієнт, що враховує спосіб мастила.
К з = 1,8 /
Т ф = ч
Уточнений очікуваний термін служби, ч:
Т 0 = , (37)
Т 0 = ч