Выбор электродвигателя и кинематический расчет

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Спроектировать одноступенчатый горизонтальный цилиндрический косозубый редуктор и клиноременную передачу для привода к ленточному конвейеру (рис. 1).

Полезная сила, передаваемая лентой конвейера F_л = 3,2 кН

cкорость ленты V_л = 1,5 м/с

диаметр приводного барабана D_б = 400 мм

 Редуктор нереверсивный, предназначен для длительной эксплуатации; работа двухсменная; валы установлены на подшипниках качения.

 

 

Рис. 1. Привод ленточного конвейера с цилиндрическим редуктором и клиноременной передачей:

1 – электродвигатель; 2 – клиноременная передача; 3 – одноступенчатый цилиндрический редуктор; 4 – муфта; 5 – приводной барабан; 6 – лента конвейерная

 

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ

 

Выбор электродвигателя и кинематический расчет

Коэффициент полезного действия пары цилиндрических зубчатых колес

h₁ = 0,98;

коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения, h₂ = 0,99;

КПД клиноременной передачи, h₃ = 0,95;

коэффициент, учитывающий потери в опорах приводного барабана, h₄=0,99 [1, c. 23; 2, c. 5 ]

 

h-коэффициент полезного действия (КПД) привода, равный произведению КПД передач, входящих в кинематическую схему:

 

h = h₁ × h₂ × h₃ × h₄ = 0,98 × 0,99² × 0,95 × 0,99 × 0,99 = 0,90.

 

Мощность на валу барабана:

 

Р_б = F_л × V_л = 3,2∙1,5 = 4,8 кВт.

 

Требуемая мощность электродвигателя:

 

Р_тр = Р_б / h = 4,8 / 0,9 = 5,33 кВт.

 

Угловая скорость барабана:

w_б =2V_л / D_б = 2∙1,5/0,4 = 7,5 рад/с.

 

Частота вращения барабана:

n_б = 30w_б / p = 30 × 7,5/3,14 = 71,66 об/мин.

 

Рекомендуемые значения передаточного отношения (i) для зубчатых передач равны 2–6 [1, c. 58 ] и [2, c. 7 ], для ременных 2-4 [2, c. 7 ]. Таким образом передаточное отношение привода следующее:

i_min = 4,

i_max = 24.

Выбираем электродвигатель с таким числом оборотов, чтобы передаточное отношение привода было не меньше 4 и не больше 24.

При выборе электродвигателя мы видим, что мощность по паспорту отличается от требуемой. В этом случае надо учитывать два обстоятельства: большой запас мощности электродвигателя приводит к повышению расхода электроэнергии, перегрузка – к перегреву двигателя (допускается перегрузка не более 5 %). Поэтому следует применять электродвигатель с ближайшим большим значением мощности [3, с. 24].

Выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4А, закрытый обдуваемый   4А132S6 с параметрами Р_дв = 5,5 кВт и с асинхронной частотой вращения n = 965 об/мин, (табл. П. 2.1);

 угловая скорость:

w_дв = p × n_дв / 30 = 3,14 ∙ 965 / 30 = 101 рад/с.

Передаточное отношение:

i = w_дв /w_б = 101 / 7,5 = 13,5,

что можно признать приемлемым, так как оно находится между 4 и 24.

Передаточное число для редуктора принимаем из стандартного ряда по ГОСТ 2185-66 (табл. П. 2.20): u = i_p = 5.

Вычисляем передаточное число для клиноременной передачи:

i_к._р. = I / i_p = 13,5 / 5 = 2,7.

Угловая скорость и частота вращения ведущего вала редуктора:

w₁ = w_б × u = 7,5 ∙ 5 = 37,5 рад/с;

n₁ = n_б × u = 71,66 ∙ 5 = 358,3 об/мин.

Вращающий момент на валу А (ведущем валу ременной передачи)

Т_1РЕМ  = Р_тр / w_дв = 5,33 / 101 = 52,77 Нм.

Вращающий момент на валу В (ведомом валу ременной передачи – Т_2РЕМ и ведущем валу редуктора – Т₁ ):

Т₁ = Т_2РЕМ = 52,77 ∙ 2,7 = 142,5 Нм.

Вращающий момент на валу С (ведомом валу редуктора):

Т₂ = 142,5 ∙ 5 = 712,5 Нм.

 

Рис. 2. Кинематическая схема привода:

А – вал электродвигателя; В – ведущий вал редуктора; С – ведомый вал редуктора и вал барабана

 

 

Частота вращения, угловая скорость валов и крутящие моменты на валах (рис. 2):

 

Вал А	nдв = 965 об/мин	wдв = 101 рад/с	Т1РЕМ = 52,77 Нм
Вал В	n1 = 358,3 об/мин	w1 = 37,5 рад/с	Т2РЕМ = Т1 = 142,5 Нм
Вал C	n2 = nб= 71,66 об/мин	w2 =wб = 7,5 рад/с	Т2 = 712,5 Нм