Определение потребной мощности электродвигателя. Выбор материала и термической обработки. Проверка зубьев колес по контактным напряжениям. Конструктивные размеры корпуса редуктора. Уточненный расчет промежуточного вала. Компоновка и смазка редуктора.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Министерство Образования Российской Федерации

Самарский государственный технический университет

Кафедра «Механика»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

На тему: «Проектирование приводной станции подвесного конвейера»

Самара 2007 г.

1. Задание

Спроектировать приводную станцию подвесного конвейера.

Окружное усилие на звездочке F=5кН.

Скорость цепи V=1,3м/с.

Число зубьев Z=7.

Шаг звездочки t=100мм.

Срок службы привода LГ=5 лет.

Коэффициент использования передачи в течение года КГ=0,8.

Коэффициент использования передачи в течение суток КС=0,29.

Тип производства редуктора рамы - мелкосерийное.

2. Кинематический расчет

2.1. Определение мощности на выходном валу

Рвых.=FV10-3=51031,310-3=6,5 кВт.

2.2. Определение потребной мощности электродвигателя

Рэ потр= Рвых./общ

где .общ - общий КПД привода.

общ=.123…,

где.1,2,3… - КПД передач, подшипников, муфт.

общ=3зуб5подш2м

Значения КПД механических передач берем из таблицы 1.1 1:

КПД зубчатой передачи: зуб=0,96;

КПД подшипников: подш=0,99;

КПД муфты: м=0,98.

КПД цеп.: ц=0,95

Тогда: общ=0,9630,9950,982 0,95=0,7670,76.

Рэ потр= 6,5/0,76=8,47 кВт.

2.3. Определение потребной частоты вращения выходного вала

где Z =7- число зубьев, t =100- шаг звездочки,

v=1,3-скорость ленты

Частота вращения ротора двигателя будет определяться по формуле:

дв=выхUП,

где UП= UбUт - передаточное число привода.

Передаточные числа механических передач берем из таблицы 2 2:

Uб=3…5=3 - передаточное число быстроходной ступени редуктора;

Uт=2…5=2,5 - передаточное число тихоходной ступени редуктора.

UП= 3 2,5=7,5

тогда

nдв=111,47,5=835 об/мин.

2.4. По найденным величинам потребной мощности двигателя и потребной частоты вращения ротора электродвигателя из таблицы 3 2 выбираем электродвигатель с ближайшими большими параметрами тех же величин. Это электродвигатель 4АС200L6У3, у которого: Р=11кВт, n=975 об/мин.

2.5. Уточняем фактические передаточные числа привода

Uобщ. ф=n/nвых=975/111,4=8,74

Из стандартного ряда, приведенного на стр. 4 2, выбираем ближайшее значение передаточного числа редуктора: Uред=7,2.

Производим разбивку передаточного числа редуктора по ступеням редуктора. Uред=UБUТ. Поскольку редуктор соосный, то передаточное число тихоходной передачи

Из того же стандартного ряда принимаем передаточное число тихоходной ступени редуктора Uт=4. Тогда передаточное число быстроходной ступени редуктора будет:

Uб= Uред/UТ=7,2/2,5=3

Передаточное число на внешнем выходном валу:

Uвн.вых=Uред/Uобщ. ф= 7,2/8,74=0,82.

2.6. Расчет частот вращения

Частота вращения ротора электродвигателя n=975 об/мин.

Частота вращения входного вала редуктора:

n1Б=n=975 об/мин.

Частота вращения промежуточного вала редуктора:

n2Б= n1Т= n1Б/ UБ=975/3=325об/мин.

Частота вращения выходного вала редуктора:

n2Т= n1Т/ UТ=325/2,5=130 об/мин.

Частота вращения внешнего выходного вала барабана:

nвыходн.= n2Т/ Uвн.вых=130/0,82=158 об/мин.

2.7. Расчет вращающих моментов

Вращающие моменты найдем через передаточные числа вала. Предварительно необходимо определить вращающий момент ротора электродвигателя по формуле

где Р - потребная мощность электромотора;

n - частота вращения выбранного электромотора.

Нм.

Вращающий момент на входном валу:

ТБ1=Тподшм=82,90,990,98=78Нм.

Вращающий момент на промежуточном валу:

Т2Б= Т1Т=Т1Б UБзубподш=7830,960,99=222,49 Нм.

Вращающий момент на выходном валу редуктора:

Т2Т=Т1Т UТзубподш=222,492,50,960,99=528,64 Нм.

Вращающий момент на внешнем выходном валу редуктора:

Твн. вых=Т2т Uвн. выхподш=5280,820,99=2415,79 Нм.

3. Расчет зубчатых передач

3.1. Выбор материала и термической обработки

Материал для всех зубчатых колес одинаковый - сталь 40Х; термообработка: колесо и шестерня быстроходной передачи: колесо подвергается улучшению НВ235…320 (принимаем НВ=280); шестерня- улучшению и закалке ТВЧ(принимаемНВ=300, HRC=50) колесо и шестерня тихоходной передачи подвергаются улучшению и закалке ТВЧ НRCЭ45…55 (принимаем НRCЭ1 =55,HRCЭ2=50).

3.2. Определение допускаемых контактных напряжений

(*)

где нlim - предел выносливости поверхности зубьев;

для бысроходной передачи нlim=1,8НВ+67=1,8300+67=607 МПа.

для тихоходнойпередачи нlim=14НRCЭ+170=14940+170=854МПа.

Sн=1,1 - коэффициент безопасности;

КHL - коэффициент долговечности.

(**)

NHO - базовое число циклов, определяемое по графику рис. 2 2. NHO=28106 циклов

N - действительное число циклов изменения напряжений, определяется по формуле:

N=60ntc

где: с=1 - число зубчатых колес, находящихся в зацеплении с шестерней;

t - продолжительность работы передачи под нагрузкой в часах.

t=365LгKг24Kc

где: Lг=5лет - срок службы привода.

Kг=0,8 - коэффициент использования передачи в течение года.

Kc=0,29 - коэффициент использования передачи в течение суток.

t=36550,8240,29=10162.

N1Б=60n1Бtc=60920101621=560920320

N2Б=60n2Бtc=60292101621=178038240

NТ1=NБ2=112118064 (т.к. это один и тот же промежуточный вал).

N2Т=60n2Тtc=6073101621=44509560

Так как все полученные значения N>NHO, коэффициент долговечности КHL=1.

Подставив значения КHL в формулу (*) получим соответствующие значения допустимых контактных напряжений н.

МПа.

МПа.

МПа.

МПа.

3.3. Допускаемое напряжение на изгиб F

(*)

где: Flim- предел выносливости при изгибе, соответствующий базовому числу циклов NF=4106 перемены напряжений.

Flim=1,03НВ=1,03280=288 МПа - для быстроходной передачи.

Flim=370 МПа - для тихоходной передачи.

SF=2 - коэффициент безопасности.

КFC=1 - коэффициент односторонней нагрузки на зубе.

КFL - коэффициент долговечности.

(**)

где: m=6, так как НВ350.

N - эквивалентное число циклов изменения напряжений (определены в п.2.2.). причем, если N4106 принимают КFL=1, если N4106 принимают КFL2,08 и расчитывают по формуле (**).

NБ1=56923204106,

КFLБ1=1;

NБ2=1780382404106,

КFLБ2=1;

КFLТ1= КFLБ2, так как NТ1= NБ2

КFLТ1=1;

NТ2=445095604106,

КFLТ2=1.

Подставив найденные значения КFL в формулу (*), найдем допускаемые напряжения на изгиб F:

МПа.

МПа.

МПа.

МПа.

3.4 Из расчета на контактную прочность определяем межосевое расстояние по формуле

н=0,45(н1+н2) - усредненное значение допускаемых контактных напряжений.

Т2 - вращающий момент на колесе зацепления;

КН - коэффициент концентрации нагрузки;

а - коэффициент, учитываеющий расположение колеса на валу.

Рассмотрим поочередно быстроходную и тихоходную передачи.

Быстроходная предача -косозубая.

(*)

где: Ка=430, так ка передача косозубая;

UБ=3- передаточное число быстроходной передачи;

ТБ2=222,49 - вращающий момент на колесе быстроходной передачи;

а =0,315, так как колесо несимметрично расположено относительно опор.

КН=1, так как нагрузка постоянная. (стр. 32 [1])

нБ=0,45(нБ1+нБ2)=0,45(551+519)=481МПа.

Подставляя найденные з...