1. Техническое задание
Спроектировать привод галтовочного барабана.
Мощность на ведомом звене N3
=7,2 кВТ.
Частота вращения ведомого звена n3
=150 об/мин.
Тип цепи – роликовая.
Срок службы привода L=5 лет.
l – Электродвигатель
ll – Цепная передача
lll – Конический одноступенчатый редуктор
4 – Муфта
Рисунок 1 – Кинематическая схема привода
2. Энерго-кинематический расчет привода
Определение мощности двигателя
Nэд
Nдс
Мощность движущих сил, кВт:
Nдс
=, (1)
где -КПД привода:
, (2)
где - КПД цепной передачи;
- КПД зубчатой конической передачи;
- КПД подшипниковой пары;
- КПД муфты.
Nдс
= кВт
Эл. двигатели, соответствующие данной мощности представлены в таблице 1.
Таблица 1- Данные для выбора электродвигателя
| № п/п | Обозначение | Мощность, кВт | Частота вращения, об/мин | Требуемое передаточное число привода, u=nдв
/n3 |
| 1 | 4А132М2У3 | 11 | 2900 | 19,23 |
| 2 | 4А132М4У3 | 11 | 1460 | 9,73 |
| 3 | 4А160S6У3 | 11 | 975 | 6,5 |
| 4 | 4А160М8У3 | 11 | 730 | 4,866 |
Выбор привода с меньшим передаточным числом целесообразнее, так как позволяет уменьшить его габариты.
Выбираем электродвигатель 4А160М8У3.
Передаточное число привода:
, (3)
uзпк
: 2; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4.
Выбираем uзпк
=2,5.
Определяем передаточное число цепной передачи:
, (4)
Определяем частоту вращения звеньев, об/мин:
n1
=nдв
=730 об/мин
n2
=n1
/uцп
, (5)
n2
=730/1,946=375,13 об/мин
n3
=n2
/uзпк
, (6)
n3
=375,13/2,5=150,05 об/мин
Определяем крутящие моменты на соответствующих валах, Нм:
Т=Nдс
/ , (7)
где - угловая скорость двигателя, рад/с:
, (8)
рад/с
Т1
=8,136х103
/76,4=106,5 Нм
Т2
=Т1
uцп
, (9)
Т2
=106,51,946 Нм
Т3
=Т2
uзпк
, (10)
Т3
=196,972,5 Нм
3. Расчет цепной передачи
3.1 Проектный расчет
Определяем шаг цепи, мм:
РР
= , (11)
где Кэ
=1 – коэффициент режима работы;
Sp
=0,25 – коэффициент шага цепи;
Кm
=1 – коэффициент, учитывающий число рядов цепи;
[p]=24,2 МПа – допускаемое удельное давление в шарнирах цепи;
z1
– число зубьев ведущей звездочки:
z1
=29-2uцп
, (12)
z1
=29-21,946=26,108
Принимаем z1
=27.
Предварительное значение скорости цепи, м/с:
v=z1
n1
Pp
/(60000) , (13)
v=2773015/(60000)=4,93 м/с
Действительное допускаемое удельное давление в шарнирах [p]=17 МПа.
Принимаем шаг цепи Рр
=15,875 мм.
Выбираем цепь ПР-15,875-2270-2: шаг Рр
=15,875, ширина В=13,95 мм, Qразр
=2,27 кН, масса 1 метра цепи 1 кг, диаметр валика dВ
=5,08 мм, ширина внутреннего звена b3
=9,65 мм, срок службы 4000 ч, nмах
=900 об/мин.
Действительное значение скорости цепи, м/с:
v=2773015,875/(60000)=5,21 м/с
Определяем число зубьев ведомой звездочки:
z2
=z1
uцп
, (14)
z2
=271,946=52,54
Принимаем z2
=53.
Определяем фактическое передаточкое число цепной передачи:
uф
=z2
/ z1
, (15)
uф
=53/27=1,963
Отклонение фактического передаточно
, (16)
Определяем предварительное межосевое расстояние, мм:
а=(3050)Рр
, (17)
а=3015,875=476,25 мм
Проверяем частоту вращения ведущей звездочки, об/мин:
n1
[n]1
, (18)
где [n]1
- допускаемая частота вращения, об/мин:
[n]1
=15103
/Рр
, (19)
[n]1
=15103
/15,875=944,8 об/мин
900 об/мин944,8 об/мин
Проверяем давление в шарнирах, МПа:
Рц
=Ft
Кэ
/А , (20)
где Ft
– окружное усилие, Н:
Ft
=N1
103
/v , (21)
Ft
=8,136103
/5,21=1561,6 Н
А – площадь опрорной поверхности шарнира, мм2
:
А=dВ
bЗ
, (22)
А=5,089,65=49,022 мм2
Рц
=1561,61/49,022=31,85 МПа
Рц
=31,85 Мпа [p]=17 МПа
Выбираем цепь с большим шагом ПР-19,05-3180: шаг Рр
=19,05, ширина В=17,75 мм, Qразр
=3,18 кН, масса 1 метра цепи q=1,9 кг, диаметр валика dВ
=5,94 мм, ширина внутреннего звена b3
=12,7 мм, срок службы Т=2000 ч.
Действительное допускаемое удельное давление в шарнирах [p]=21 МПа Определяем скорость цепи, м/с:
v=2719,05730/6000=6,258 м/с
Межосевое расстояние, мм:
а=3019,05=571,5 мм
Определяем число звеньев цепи:
Lц
= , (23)
Lц
=
Принимаем Lц
=100 звеньев.
Определяем фактическое межосевое расстояние, мм:
аф
= , (24)
аф
= мм
Определяем длину цепи, мм:
L=Lц
Рр
, (25)
L=10019,05=1905 мм
Диаметр делительной окружности ведущей звездочки, мм:
dD1
=Pp
/sin(180/z1
) , (26)
dD1
=19,05/sin(180/27)=164,1 мм
Диаметр делительной окружности ведомой звездочки, мм:
dD
1
=19,05/sin(180/53)=321,8 мм
Диаметр окружности выступов, мм:
De
=, (27)
где к=0,7 – коэффициент высоты зуба;
=1,6 – геометрическая характеристика зацепления;
Кz
1
=ctg180/z – коэффициент числа зубьев.
De
1
= мм
De
= мм
Диаметр окружности впадин, мм:
Df
=dD
-(d1
-0,175) , (28)
где d1
=11,91 – диаметр ролика шарнира цепи.
Df
1
=164,1-(11,91-0,175)=154,43 мм
Df
=321,8-(11,91-0,175)=313,03 мм
3.2 Проверочный расчет
Проверяем частоту вращения ведущей звездочки, об/мин:
n1
[n]1
где [n]1
- допускаемая частота вращения, об/мин:
[n]1
=15103
/19,05=787,4 об/мин
900 об/мин787,4 об/мин
Проверка числа ударов цепи о зубья звездочек, с-1
:
V[V] , (29)
где V – расчетное число ударов цепи:
V= , (30)
V= с-1
[V] – допускаемое число ударов:
[V]=508/Рр
, (31)
[V]=508/19,05=26,66 с-1
V=13,14 с-1
[V]=26,66 с-1
Определяем окружное усилие, Н, по формуле 21:
Ft
= Н
Проверка давления в шарнирах цепи, МПа, по формуле 20:
Рц
= МПа
Рц
=17,23 Мпа [p]=21 МПа
Определение нагрузок, действующих на валы, Н:
R=КД
Ft
+2Fr
, (32)
где Fr
– натяжение от провисания ведомой ветви, Н:
Fr
=Кf
qga, (33)
где Кf
=6 – коэффициент провисания;
Fr
=61,99,80,5632=62,9 Н
R=1,151300,1+262,9=1620,95 Н
Определение срока службы цепи, ч:
Тф
= , (34)
где - допускаемое увеличение шага цепи, %;
ар
– межосевое расстояние в шагах:
ар
=а/Рр ,
(35)
ар
=566,03/19,05=29,7
Кс
– коэффициент смазки:
Кс
=Ксп
, (36)
где Ксп
=1,8 – коэффициент, учитывающий способ смазки.
Кс
=1,8/
Тф
= ч
Уточненный ожидаемый срок службы, ч:
Т0
= , (37)
Т0
= ч