Привод ленточного конвейера

 

1.  ТЕХНИЧЕСКОЕ   ПРЕДЛОЖЕНИЕ

 

1.1.  Введение

Ленточный конвейер [1, c.3] предназначен для перемещения массовых (насыпных) или штучных грузов непрерывным потоком. Он состоит из приводного и натяжного барабанов, охватывающей их ленты, поддерживающих роликов, привода, натяжного устройства и рамы.

Рабочая ветвь ленты  верхняя, по техническому заданию (ТЗ) в соответствии с рисунком 1 приводной  барабан должен иметь левое вращение. Груз транспортируется на высоте H + D/2 = 560 + 360/2 = 740 мм (толщиной ленты пренебрегаем). Конвейер установлен в помещении цеха, условия работы нормальные (t = 20 ⁰С).

Привод (рисунок 1) включает в себя электродвигатель 1, ременную передачу 2,муфту 3, редуктор цилиндрический двухступенчатый (Ц2) 4, цепную передачу 5.

Тяговое усилие F на приводном барабане передается силами трения за счет натяжения ленты.

По графику нагрузки в соответствии с рисунком 2 ТЗ режим  работы конвейера переменный без  реверсирования привода.

Масштаб выпуска – мелкосерийный: основной способ получения заготовок корпусных деталей – литье; зубчатых колес –прокат или поковка.

 

     1.2  Энергетический и кинематический расчеты привода

1.2.1  КПД привода

Общий КПД привода [1, c.7] в соответствии с рисунком 1 (ТЗ):

h₀ = h₁h₂h₃h₄h₅,

где согласно [1, c.7] h_i (i = 1...5) представлены в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1 – КПД  кинематических пар привода

Муфта	Зубчатая закрытая передача		Цепная передача	Подшипники качения  вала барабана
	цилиндрическая	цилиндрическая
h1= 0,98	h2 = 0,97	h3 = 0,97	h4 = 0,93	h5 = 0,99

 

h₀ = 0,98×0,97×0,97×0,93×0,99 = 0,84.

1.2.2  Подбор электродвигателя

При заданной циклограмме  нагружения режим технологического процесса фиксирован, двигатель работает в повторно-кратковременном режиме с продолжительностью включения  под нагрузкой [1, c.7] 10 мин £  t £ 60 мин. 

n_в = V / (3.1415∙D_б) = 0.18 / (3.1415∙0.36) = 0.159159637116 (об/сек) = 9.5 об/мин;

 

 

T_в = F_t ∙ D_б / 2 = 3550 ∙ 0.36 / 2= 639 Н∙м.

Потребляемую  мощность (кВт) привода (мощность на выходе) определяют по формуле:

P_в = T_в ∙ n_в ∙ 2π = 639 ∙ 9.5 ∙ 2 ∙ 3.1415 / (60 ∙ 1000) = 0.6 кВт.

Тогда требуемая  мощность электродвигателя [1, стр. 5]

P_э.тр = P_в/η_общ,

P_э.тр = 0.6 / 0.84 = 0.71 кВт

     Возможные  к применению двигатели [1, c.23, 24] приведены в таблице 1.2.

 

Таблица 1.2 – Характеристика двигателей

Вариант	Марка двигателя	РДВ, кВт	nДВ,мин-1	Тпуск/Т	Тmax/Т	Масса, кг
1	АИР 71А2	0,75	2820	2,6	2,7	8,6
2	АИР 71В4	0,75	1350	2,5	2,6	9,4
3	АИР 80А6	0,75	920	2,1	2,2	12,3
4	АИР 90LA8	0,75	705	1,4	2,0	18,5
Форма исполнения двигателей  – IM 1081 (на лапах). Все двигатели, кроме АИР 90LA8, удовлетворяют условиям пуска: Тпуск/Т > 1,6

 

1.2.3  Общее передаточное  число и его разбивка по  ступеням  передач

Общее передаточное число  привода u₀¢ = n_ДВ / n_б  и его разбивка по ступеням передач для 4-х вариантов двигателей приведены в таблице 1.3, где отдельные передаточные числа обозначены :

u_ред = u₀¢ / u_р – редуктора : u_ред = u_Б / u_Т ;

u_Б – быстроходной (цилиндрической) ступени редуктора;

u_Т – тихоходной (цилиндрической) ступени редуктора;

           u_ц – цепной передачи;

При разбивке u₀¢ были использованы рекомендации [1, c.11] :

u_Ц до 4 (наиболее употребительные 1,5 … 3) и для редуктора Ц2 [1, c.13]    u_ред = 7,1 … 50 (рекомендуемые 12,5...25); u_Т¢ = 0,88 (u_ред)^1/2; u_Б¢ = u_ред/u_Т¢.  

 

 

 

 

 Таблица 1.3 – Разбивка u₀¢ по ступеням передач

Вариант	Двига-тель	u0¢	uред¢	uБ¢	uТ¢	uБ	uТ	uред	uр¢	uр	u0	Du0%
1	71А2	151,6	55	8.3	7.5	8.	6.75	54	2.7	2,8	151,6	0
2	71В4	124,7	42	7.36	5.7	7,5	5,5	41,22	2,95	1,76	127	-1,2
3	80А6	96.8	28	6.5	4.25	4,4	6.5	28.35	3.4	1,68	96,84	-0,98
4	90LA8	72,9	22	5.33	4.12	5,35	4,15	22,87	3.27	3,25	71.8	1,78

 

 

 

 

Исходя из указанных  рекомендаций по передаточным числам, а также с 

 

учетом того, что  двигатели с n_С = 1000 мин^-1 наиболее подходят для рекомедуемых передаточных чисел ля заданного привода выбираем ДВИГАТЕЛЬ АИР80A6 ТУ16-525.571-84.

Рисунок 1.1 - Размеры двигателя

Габариты, мм : l30 = 273 ; h31 = 45 ; d30 = 170 . Установочные  и присоединительные  размеры, мм : d1 = 19 ;  l1 = 40 ;  b1 = 6 ;  h1 = 6 ; l10 = 90 ;  l31 = 45 ; d10 = 7 ; b10 = 112 ; h = 71 ;  h10 = 9 .     Исполнение  IM 1081.

 

Уточнение передаточных чисел привода

U_общ = n/n_в;

U_общ = 920 / 9.5 = 96.84;

U_п = U_цU_р, а уточняют передаточное число редуктора [1, стр. 8]

U_п = U_ц = 3.4 = 3.7;

U_ред = U_общ/U_п = 96.84 / 3.41 = 28.35;

Передаточные  числа ступеней (Б - быстроходная, Т - тихоходная) [1, стр. 8]:

U_Т = 4.5;

U_Б = U_ред/U_Т = 5.82.

     

 

 

 

 

1.2.4  Частоты  вращения и моменты на валах

 

Рисунок 1.2 - Кинематическая схема привода

 

Частота вращения выходного вала редуктора при  наличии цепной передачи

n₃ = n_вU_ц = 9.5 ∙ 3.41 = 32.95 мин^-1.

Частота вращения промежуточного вала редуктора 

n₂ = n₂U_Т = 32.95 ∙ 4.5 = 158.18 мин^-1.

Частота вращения входного вала редуктора 

n₁ = n₁U_Б = 158.18 ∙ 5.82 = 920.61 мин^-1.

Момент на выходном валу редуктора при наличии цепной передачи

T₃ = T_в/(U_цη_цη_оп) = 639 / (3.41 ∙ 0.93 ∙ 0.99) = 187.58 (Н∙м);

где η_оп - КПД опор приводного вала; η_ц - КПД цепной передачи; U_ц - передаточное число цепной передачи.

Вращающий момент промежуточном валу редуктора 

T₂ = T₃/ (U_Тη_цил) = 187.58 /(4.5 ∙ 0.97) = 42.97 (Н∙м).

где η_цил - КПД цилиндрической передачи; U_Т - передаточное число тихоходной ступени.

Вращающий момент входном валу редуктора 

T₁ = T₂/ (U_Бη_цил) = 42.97 /(5.82 ∙ 0.97) = 7.61 (Н∙м).

где η_цил - КПД цилиндрической передачи; U_Б - передаточное число быстроходной ступени.

Сводная таблица  с данными необходимыми для расчета  редуктора:

Uред	n1, мин-1	T1, Н∙м	n2, мин-1	T2, Н∙м	n3, мин-1	T3, Н∙м
28.35	920.61	7.61	158.18	42.97	32.95	187.58

Примечание: расчетные  данные могут иметь погрешность  до 3% из-за округлений в расчетах.

 

 

 

1.3  Проектировочный  расчет зубчатых передач редуктора

Зубчатые передачи обеих  ступеней закрытые. Основной характер разрушения – усталостное выкрашивание активных поверхностей зубьев под действием контактных напряжений. Проектировочный расчет следует начинать с определения межосевого расстояния a_W из условия сопротивления контактной усталости.

 

                1.3.1  Материал и термообработка зубчатых колес 

В целях унификации [2, c.4] материалов для зубчатых колес обеих ступеней с учетом массового производства принимаем сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

Быстроходная ступень (Б.ст.) редуктора – цилиндрическая косозубая;  тихоходная (Т.ст.) – цилиндрическая косозубая. Выпуск мелкосерийный, жесткие требования к габаритам и массе отсутствуют. По рекомендациям [2, c.3, п.1.1.6], чтобы получить H_1m ⋲ H_2m, назначаем термообработку зубьев :

Шестерня.

Материал - Сталь 40Х. Назначаем термическую обработку  шестерни - улучшение и закалка  ТВЧ.

Предельные размеры  заготовки: D_пр = 125 мм, S_пр = 80 мм.

Твердость зубьев: в сердцевине до 302 HB, на поверхности  до 50 HRC_э.

Предельное напряжение σ_T = 750 МПа.

       Колесо.

Материал - Сталь 40Х. Назначаем термическую обработку  шестерни - улучшение.

Предельные размеры  заготовки: D_пр = 200 мм, S_пр = 125 мм.

Твердость зубьев: в сердцевине до 262 HB, на поверхности  до 262 HB.

Предельное напряжение σ_T = 640 МПа.

1.3.2  Режим работы передачи и число  циклов перемены напряжений

Коэффициенты приведения заданного переменного режима (рисунок 2 ТЗ) к эквивалентному постоянному [2, c.8] :

                       m=S(T_i/T_max)^m(L_hi/L_h),                              (1.6)

где  m – показатель степени отношения моментов:  m_H = q_H /2;  m_F = q_F,

q – показатель степени кривой усталости:

q_H = q_F = 6  и тогда m_H =3, m_F = 6.

При расчете по контактным напряжениям  s_Н :

m_Н1 = m_Н2 = m_Н = 1³×0,4 + 0,8³×0,3 + 0,3³×0,3 = 0,562 ;

при расчете по напряжениям  изгиба s_F :

m_F1 = m_F2 = m_F = 1⁶×0,4 + 0,8⁶×0,3 + 0,3⁶×0,3 = 0,479.

Судя по величинам  m_Н и m_F  заданный режим работы наиболее приближается [2, c.8, таблица 2.1] к тяжелому типовому режиму.