Расчет клиноременной передачи

Содержание

 

1 Введение

2 Выбор электродвигателя

3 Расчет клиноременной передачи

4 Расчет цепной передачи

5 Расчет закрытой червячной передачи

6 Расчет ведомого вала редуктора

7 Расчет ведущего вала-червяка

8 Подбор подшипников

9 Подбор и проверочный расчет шпонок ведущего вала

10 Подбор и проверочный расчет шпонок ведомого вала

11 Определение конструктивных размеров червячной передачи

12 Компоновочная схема и тепловой расчет редуктора

13 Определение конструктивных размеров крышек подшипников

14 Выбор масла, смазочных устройств

15 Выбор стандартных изделий

Список использованной литературы

 

Введение

 

Тяговым органом заданного привода является цепная передача В цепных передачах (см. рис.1)вращение от одного вала к другому передается за счет зацепления промежуточной гибкой связи (цепи) с ведущим и ведомым звеньями (звездочками).

 

Рис.1 Схема цепной передачи с червячным редуктором

 

В связи с отсутствием проскальзывания в цепных передачах обеспечивается постоянство среднего передаточного числа. Наличие гибкой связи допускает значительные межосевые расстояния между звездочками. Одной цепью можно передавать движение одновременно на несколько звездочек. По сравнению с ременными цепные передачи имеют при прочих равных условиях меньшие габариты, более высокий КПД и меньшие нагрузки на валы, так как отсутствует необходимость в большом предварительном натяжении тягового органа.

Недостатки цепных передач: значительный износ шарниров цепи, вызывающий ее удлинение и нарушение правильности зацепления; неравномерность движения цепи из-за геометрических особенностей ее зацепления с зубьями звездочек, в результате чего появляются дополнительные динамические нагрузки в передаче; более высокие требования к точности монтажа передачи по сравнению с ременными передачами; значительный шум при работе передачи.

Цепные передачи предназначаются для мощности обычно не более 100 кВт и могут работать как при малых, так и при больших скоростях (до 30 м/с). Передаточные числа обычно не превышают 7.

Применяемые в машиностроении цепи по назначению подразделяются на приводные, передающие энергию от ведущего вала к ведомому; тяговые, применяемые в качестве тягового органа в конвейерах; грузовые, используемые в грузоподъемных машинах. Из всех типов природных цепей наибольшее распространение имеют роликовые с числом рядов от 1 до 4, втулочные, одно- и двухрядные, и зубчатые.

Кинематическая схема привода конвейера приведена на рис.2.

Вращение привода передается от вала электродвигателя 1 к валу ведомой звездочки 4 цепного конвейера посредством клиноременной передачи и червячного редуктора с нижним расположением червяка 2.

 

Рис.2 Кинематическая схема привода конвейера.

 

Выбор электродвигателя

 

Исходные данные:

- мощность на ведомой звездочке Р₄=3,5 кВт;

- число оборотов на ведомой звездочке п₄=35 об/мин;

- работа двухсменная;

- нагрузка спокойная нереверсивная.

Определяем общий КПД привода по схеме привода

 

η_общ=η₁ η₂ η₃ η₀                                                                                (2.1)

 

где [1, с.5, табл.1.1]: η₁=0,97- КПД ременной передачи;

η₂=0,72 - КПД закрытой червячной передачи с однозаходним червяком;

η₃=0,95 - КПД цепной передачи;

η₀=0,99²- коэффициент, учитывающий потери на трение в опорах 2-х валов.

Сделав подстановку в формулу (2.1) получим:

η_общ.=0,97*0,72*0,95*0,99²=0,65

Определяем мощность, необходимую на входе [1,с.4]

 

Р_тр=Р₄/η_общ.                                                                  (2.2)

 

где Р_тр – требуемая мощность двигателя:

Р_тр=3,5/0,65=5,38кВт

Выбираем электродвигатель [1,с.390,табл. П1,П2]

Пробуем двигатель 4А112М4:

Р_дв.=5,5кВт;

n_с=1500об/мин;

S=3,7%

d_дв.=32мм.

Определяем номинальную частоту вращения электродвигателя по формуле (1.3) [1,c.6]:

 

n_ном=n_c·(1-S);

n_ном=1500·(1-0,037);

n_ном=1444,5 об/мин

 

Определяем общее передаточное число привода

 

U=n_ном./n₄=1444,5/35=41,3

 

Производим разбивку передаточного числа по ступеням. По схеме привода

 

U_общ.=U₁· U₂· U₃;                                                         (2.3)

 

Назначаем по рекомендации [1,табл.1.2]: U₁=2; U₂=10;

Тогда

 

U₃= U_общ./(U₁· U₂);

 

U₃=2,06, что входит в рекомендуемые пределы

Принимаем U₃=2.

Тогда уточняем передаточное число привода по формуле (2.3):

 

U_общ.=2*10*2=40

 

Принимаем окончательно электродвигатель марки 4А112М4

Угловые скорости определяем по формуле

 

ω=πn/30                                                                           (2.4)

 

По формуле (2.4) определяем угловую скорость вала двигателя

 

ω_дв=πn_дв/30=π*1444,5/30=151,3рад/с;

 

По схеме привода (рис.2) и формуле (2.4) определяем частоты вращения и угловые скорости каждого вала

 

n₂= n_дв/U₁=1444,5/2=722,3об/мин;

ω₂=πn₂/30=π*722,3/30=75,6 рад/с;

n₃= n₂/U₂=722,3/10=72,2 об/мин;

ω₃=πn₃/30=π*72,2/30=7,6 рад/с;

n₄= n₃/U₃=72,2/2=36,1 об/мин;

ω₄=πn₄/30= π*36,1/30=3,8 рад/с.

 

Определяем мощность на каждом валу по схеме привода

 

Р₂=Р_дв η₁=5,5*0,97=5,335 кВт;

Р₃=Р₂ η₂ η₀=5,335*0,72*0,99²=3,764 кВт;

Р₄=Р₃ η₃=5,124*0,95=3,576 кВт,

 

что близко к заданному.

Определяем вращающие моменты на каждом валу привода по формуле

 

(Нм)                                                        (2.5)

;

;

;

.

 

Все рассчитанные параметры сводим в табл.1.

 

Таблица 1

Параметры кинематического расчета

№ вала	n, об/мин	ω, рад/с	Р, кВт	Т, Нм	U
Дв. (1)	1444,5	151,27	5,5	36,35	2
2	722,3	75,6	5,335	70,57
					10
3	72,2	7,6	3,764	495,3
					2
4	36,1	3,8	3,576	941

Расчет клиноременной передачи

Исходные данные:

Мощность на валу меньшего шкива           Р₁=Р_дв =5,5 кВт

Вращающий момент на меньшем шкиве        Т₁=36,35 Нм

Передаточное число                           U=3

Частота вращения меньшего шкива      n_дв=1444,5 об/мин

Угловая скорость вращения меньшего шкива ω_дв=151,27 рад/с

По мощности и частоте вращения меньшего шкива выбираем сечение «А» клинового ремня [3,табл.2.1]. Для наглядности, используя ГОСТ1284.1-80 размеры ремня сводим в табл.2.

 

Таблица 2

Размеры клинового ремня

Наименование	Обозначение	Величина
Обозначение ремня	А	-
Диаметр меньшего шкива, мм	d1	125
Ширина большего основания ремня, мм	W	13
Расчетная ширина ремня, мм	Wр	11
Высота ремня, мм	Т0	8
Площадь поперечного сечения, мм2	А	81
Угол клина ремня, °	α	40
Расчетная длина ремня, мм	Lр	560…4000
Масса одного метра, кг	q	0,105

 

Определяем диаметр большего шкива

 

d₂=d₁хUх(1-ε)                                                                            (3.1)

 

где ε=0,01 – относительное скольжение ремня для передач с регулируемым натяжением ремня.

Подставив значения в формулу (3.1) получим

 

d₂=125х2х0.99=247,5мм

 

Округляем до ближайшего значения из стандартного ряда

d₂=250мм

Рассчитываем уточненное передаточное отношение:

U₁=d₂/d₁=250/125=2, т.е. оно не изменилось.

Назначаем межосевое расстояние в интервале (мм):

 

а_min=0,55Т₀=0,55(125+250)+8=206,25мм

а_max=(d₁+ d₂)= 125+250=375мм

 

Принимаем    а=300мм

Вычисляем длину ремня:

 

Lр=2а+0,5π(d₁+ d₂)+ (d₁+ d₂)²/4а

Lр=2х300+0,5х3.14(125+250)+(125+250)²/1200=1306мм

 

Принимаем из стандартного ряда Lр =1320мм. Ввиду очень близкого округления длины ремня нет необходимости пересчитывать межосевое расстояние.

Рассчитываем угол обхвата меньшего шкива

 

α₁=180-57(d₂ -d₁)/а

α₁=180-57(250-125)/300=156º

 

Рассчитываем скорость ремня

 

;

 

где [ν]=25м/с – допускаемая скорость для клиновых ремней,

 

м/с.

 

Находим необходимое для передачи число ремней:

 

                                                           (3.2)

 

где Р₀=2 кВт – мощность, допускаемая для передачи одним ремнем «А» с диаметром меньшего шкива 125мм и скоростью ремня 10м/с [3,табл.2.4];

С_L=0,95 - коэффициент, учитывающий влияние длины ремня [3,табл.2.5];

С_р=1,2 - коэффициент динамичности нагрузки и режима работы (при среднем режиме работы, при двухсменой работе) [3,табл.2.6];

С_α=0,93 - коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата на тяговую способность ремня;

С_z=0,9 - коэффициент, учитывающий число ремней в комплекте (при z=4-6). Подставив значения в формулу (3.2) получим:

 

ремня

 

Проверим частоту пробегов ремня U_пр=ν/L_р≤[U_рек]

где [U_рек]=30c^-1 – рекомендованное значение частоты пробегов для клиноременной передачи.

 

U_пр=9,5/1,8=5,3с^-1.

 

Определяем силу предварительного натяжения одного клинового ремня:

 

 

где С_l=1 – коэффициент влияния отношения расчетной длины ремня к базовой;

 

 

Определяем окружную силу, передаваемую комплектом ремней:

F_t=Р₁х10³/ν=5500/9,5=579Н.

Определяем силы натяжения ведущей и ведомой ветвей одного клинового ремня

 

 

Определяем силу давления ремня на вал

 

F_оп=2F_0*z _*sinα₁/2=2х110х4хsin78°=861Н

 

Параметры клиноременной передачи заносим в табл.3.

 

Таблица 3

Параметры клиноременной передачи

Параметр	Обозначение	Значение
Тип ремня	-	А
Количество ремней, шт	z	4
Межосевое расстояние, мм	а	300
Скорость ремня, м/с	ν	9,5
Частота пробегов ремня, с-1	Uпр	5,3
Диаметр ведущего шкива, мм	d1	125
Диаметр ведомого шкива, мм	d2	250
Предварительное натяжение, Н	F0	110
Окружная сила, Н	Ft	579
Сила давления ремня на вал, Н	Fоп	861

 

Расчет цепной передачи

Исходные данные:

- передаточное число U₃=2;

- вращающий момент на ведущей звездочке Т₃=495,3Нм;

- частота вращения ведущей звездочки n₃=72,2 об/мин:

- угловая скорость ω₃=7,6 рад/с.

Вычисляем число зубьев на ведущей и ведомой звездочке:

 

z₃=31-2U₃;

z₄= z₃хU₃;

z₃=31-2х2=27

z₄=27х2=54

 

Рассчитываем коэффициент эксплуатации [3,c.277]:

 

К_э=к_Д х к_а х к_Н х к_Р х к_СМ х к_П;

 

где к_Д =1 – динамический коэффициент при спокойной нагрузке;

к_а =1 – коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния (при а≤(30…60)хt);

к_Н =1 - коэффициент, учитывающий влияние угла наклона линии центров(угол не превышает 60º);

к_Р =1,25 – при периодическом регулировании натяжения цепи;

к_СМ =1 – при капельной смазке;

к_П=1,25 – коэффициент, учитывающий продолжительность работы в сутки, при двухсменной работе.

 

К_э=1х1х1х1,25х1х1,25=1,56

 

Определяем шаг цепи:

 

 

где [p_н]=22МПа – допускаемое давление в шарнирах цепи (при частоте вращения ведущей звездочки до 300об/мин и шаге цепи 19,05);

ι=2 – число рядов цепи типа ПР.

 

 

Принимаем р=25,4мм, выбираем цепь 2ПР-25,4-11400 [3,табл.3.1], параметры цепи заносим в табл.4. Обозначения параметров см. рис.3.

 

Рис.3 Рисунок роликовой цепи

 

Таблица 4

Параметры приводной роликовой двухрядной цепи

Параметр	Обозначение	Значение
Шаг, мм	t	25,4
Расстояние между пластинами внутреннего звена, мм	Ввн	15,88
Диаметр оси ролика, мм	d	7,92
Диаметр ролика, мм	d1	15,88
Высота цепи, мм	h	24,2
Ширина цепи, мм	b	68
Расстояние между плоскостями, проходящими через оси роликов, мм	А	29,29
Разрушающая нагрузка, кН	Q	11400
Масса одного метра цепи, кг/м	q	5
Параметр, озн. проекцию опорной поверхности, мм2	Аоп	211

 

Определяем скорость цепи:

 

;

.

 

Определяем окружную силу:

 

;

.

 

Определяем давление в шарнире:

 

;

;

 

Уточняем значение [р_Н] = 22 МПа [3,табл.3.3] и проверяем условие :

 

;

;

 

Условие  выполнено, т.е. ;

Выполнив приведенные расчеты, мы исключили разрыв и быстрый износ выбранной цепи.

Определяем длину цепи в шагах:

 

;

;

 

где а=30хt= 30х25,4=762мм - оптимальное межосевое расстояние передачи, принятое из условия долговечности цепи.

Уточняем межосевое расстояние:

 

;

;

 

Для свободного провисания цепи предусматривается возможность уменьшения межосевого расстояния на 0,4%, т.е. на .

Определяем диаметры делительных окружностей звездочек:

 

;

;

;

 

Определяем диаметры наружных окружностей звездочек:

 

;

;

;

 

где d₁ = 15,88 мм; [см выше табл. 4].

Определяем силы, действующие на цепь:

Окружная сила:

От центробежных сил:

 

;

;

 

От провисания:

 

;

;

 

где k_f =1,5 – коэффициент, учитывающий расположение цепи, в данном случае принят для наклонной цепи, под углом 45°.

Рассчитываем расчетную нагрузку на валы:

 

;

 

Проверяем коэффициент запаса прочности:

 

;

;

 

Условие  выполняется, т.е. ;

где [s] = 8,4 – нормативный коэффициент запаса прочности, при выборе зависящий от шага цепи и частоты вращения ведущей звездочки [3,табл.3.4];

Параметры цепной передачи заносим в табл.5.

 

Таблица 5

Параметры цепной передачи

Параметр	Обозначение	Значение
Скорость цепи, м/с	ν	8,25
Межосевое расстояние, мм	аЦ	760
Диаметры делительных окружностей, мм: ведущей звездочки ведомой звездочки	dД3 dД4	219 437
Диаметры наружных окружностей, мм: ведущей звездочки ведомой звездочки	Dе3 Dе4	230,3 449
Окружная сила, Н	Ft3	378
Центробежная сила, Н	Fv3	340
Сила от провисания, Н	Ff3	56
Нагрузка на вал, Н	FВ3	490

 

123456

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: