привода ленточного конвейера

Расчет и проектирование

расчетно-пояснительная записка

 

Факультет МТД

Курс III группа 3

Студент Афанасьев А.В.

 

Санкт-Петербург

Содержание

 

Введение

1. Расчетная схема привода. Исходные данные

2. Определение требуемой мощности электродвигателя приводной станции конвейера

3. Определение кинематических, силовых и энергетических параметров механизмов привода

4. Расчет клиноременной передачи

5. Выбор Редуктора

6. Выбор зубчатой муфты

Список используемой литературы

Приложение А

 

Введение

 

Курсовой проект выполняется по дисциплине “Детали машин и основы конструирования” и включает кинематический расчет, проектирование и выбор основных узлов привода ленточного конвейера.

В пояснительной записке приводится последовательность кинематического расчета привода с выбором типоразмеров стандартных узлов: электродвигателя, редуктора, а также расчет дополнительной клиноременной передачи с клиновым ремнем нормального сечения.

Выходной вал редуктора соединяется с валом приводного барабана при помощи компенсирующей зубчатой муфты. Выбор зубчатой муфты осуществляется по каталогу.

Регулирование скорости конвейера в процессе работы не предусмотрено.

Курсовой проект состоит:

1. пояснительная записка

2. чертеж привода конвейера в двух проекциях.

 

1. Расчетная схема привода. Исходные данные

 

Схема привода ленточного конвейера представлена на рисунке 1.

 

Рисунок 1 - Схема привода ленточного конвейера.

1. Асинхронный электродвигатель серии АИР 132 М4

2. Клиноременная передача

3. Одноступенчатый редуктор с цилиндрическими зубчатыми колесами  типа ЦУ

4. Зубчатая муфта типа МЗ

5. Вал приводного барабанного конвейера

 

Данные по заданию на курсовой проект:

 

Тяговое усилие на барабане	Ft,кН	3.8
Скорость ленты конвейера	V, м/с	2,1
Диаметр приводного барабана	ДБ, м	0,30
Число пар полюсов электродвигателя		2
Режим работы двигателя		легкий
Срок службы привода	Zh,часов	10 000

 

2. Определение требуемой мощности электродвигателя приводной станции конвейера

 

Выбор электродвигателя.

Мощность на валу приводного барабана определяется по формуле (1).

 

Р_Б = F_t ∙ V                                                                                      (1)

 

где:

Ft =3,8 кН	тяговое усилие на барабане
V =2,1 м/с	скорость ленты конвейера

 

Подставляя значения в формулу (1) имеем:

 

Р_Б = 3,8 ∙ 2,1 = 7,98 кВт

 

Значение общего КПД приводной станции конвейера определяется по формуле (2).

 

h_общ = h_кл.рем. ∙ h_ред. ∙ h_муф. ∙ h_Б                                                         (2)

 

где:

hкл.рем. = 0,95	КПД клиноременной передачи
hред. = 0,98	КПД редуктора
hмуфт. = 0,99	КПД муфты
hБ = 0,98	КПД барабана

 

Подставляя значения в формулу (2) имеем:

 

h_общ = 0,95 ∙ 0,98 ∙ 0,99 ∙ 0,98 = 0,90

Требуемая мощность электродвигателя (кВт) определяется по формуле (3).

 

Р_{треб.эл.} = Р_Б / h_общ                                                                                                                                (3)

 

Подставляя значения в формулу (3) имеем:

 

Р_{треб.эл.} = 7,98 / 0,90 = 8,87 кВт

 

Синхронная частота вращения вала электродвигателя (мин ^-1) определяется по формуле (4).

 

n_c = (60 ∙ f) / р                                                                               (4)

 

где:

f =50Гц	частота промышленного тока
р =2	число пар полюсов электродвигателя

 

Подставляя значения в формулу (2) имеем:

 

n_c = (60 ∙ 50) / 2 = 1500 мин ^-1

 

Исходя из вышеприведенных расчетов принимаем типоразмер двигателя – АИР 132 М4 (n = 1500 мин ^-1 ; Р_дв = 11 кВт). При выборе электродвигателя учитывалось, что асинхронные двигатели самые распространенные в промышленности и могут допускать длительную перегрузку не более 5 –10 %. А также номинальная мощность электродвигателя должна быть – Р_дв ³ Р_{треб.эл.}

С учетом коэффициента скольжения двигателя S (%), определяем частоту вращения вала электродвигателя по формуле (5).

 

n_эл = n_c – (n_c ∙ S) / 100                                                                   (5)

 

Подставляя значения в формулу (5) имеем:

 

n_эл = 1500 – (1500 ∙ 3,5) / 100 = 1447,5 мин ^-1

 

3. Определение кинематических, силовых и энергетических параметров механизмов привода

 

Частота вращения вала приводного барабана (мин ^-1) определяется по формуле (6).

 

n_Б = (60 ∙ V) / (p ∙ Д_Б)                                                                   (6)

 

где:

V = 2,1 м/с	Скорость ленты конвейера
ДБ = 0,3 м	Диаметр приводного барабана

 

Подставляя значения в формулу (6) имеем:

 

n_Б = (60 ∙ 2,1) / (3,14 ∙ 0,3) = 134 мин ^-1

 

Общее передаточное отношение привода определяется по формуле (7).

 

Uпр = nэл / n_Б                                                                              (7)

 

Подставляя значения в формулу (7) имеем:

 

U_пр = 1447,5 / 134 = 10,8

 

Предварительно примирим передаточное отношение клиноременной передачи равным 2, тогда используя формулу (8) найдем передаточное отношение редуктора.

 

U_пр = U_кл.рем. ∙ U_ред.                                                                        (8)

 

Имеем:

 

U_ред. = U_пр / U_кл.рем. = 10,8 / 2 = 5,4

 

Стандартное значение передаточного отношения зубчатого редуктора U_ред.ст = 5,6. Уточним полученное значение передаточного отношения клиноременной передачи:

 

U_{кл.рем.ст.} = U_пр / U_ред.ст. = 10,8 / 5,6 = 1,93

 

Определим значения мощности на каждом из валов привода конвейера.

 

Мощность на выходном валу электродвигателя (кВт) определяется по формуле (9).

 

Р_{треб.эл.} = Р_рем1 = 8,87 кВт                                                               (9)

Мощность на входном валу редуктора (кВт) определяется по формуле (10).

 

Р_1ред. = Р_2рем. = Р_треб. ∙ h_кл.рем.                                                                                                     (10)

 

Подставляя значения в формулу (10) имеем:

 

Р_1ред. = Р_2рем. = 8,87 ∙ 0,95 = 8,43 кВт

 

Мощность на выходном валу редуктора (кВт) определяется по формуле (11).

 

Р_2ред. = Р_1ред. ∙ h_ред.                                                                                                                              (11)

 

Подставляя значения в формулу (11) имеем:

 

Р_2ред. = 8,43 ∙ 0,98 = 8,26 кВт

 

Мощность на валу барабана определена ранее по формуле (1) и равна:

 

Р_Б = 7,98 кВт

Определяем частоту вращения на каждом из валов редуктора.

 

n_эл = n_1рем. = 1447,5 мин ^-1

Частота вращения на входном валу редуктора (мин ^-1) определяется по формуле (12).

 

n_1ред = n_2рем. = n_эл. / U_{кл.рем.ст}.                                                          (12)

 

Подставляя значения в формулу (12) имеем:

 

n_1ред = 1447,5 / 1,93 = 750 мин ^-1

 

Частота вращения на выходном валу редуктора (мин ^-1) определяется по формуле (13).

n_2ред. = n_1ред. / U_ред.ст.                                                                                                                         (13)

 

Подставляя значения в формулу (13) имеем:

 

n_2ред. = 750 / 5,6 = 134мин ^-1

 

Частота вращения вала барабана равна:

 

n_Б = n_2рем. = 134мин ^-1

 

Определяем крутящие моменты на каждом из валов редуктора.

Крутящий момент (Нм) электродвигателя находится по формуле (13).

Т_эл. = Т_1рем = 9550 ∙ (Р_{треб.эл} / n_эл.)                                                   (13)

 

Подставляя значения в формулу (13) имеем:

 

Т_эл. = Т_1рем. = 9550 ∙ (8,87 / 1447,5) = 58,52 Нм

 

Крутящий момент (Нм) на входном валу редуктора определяется по формуле (14).

 

Т_1ред. = Т_2рем. = Т_эл. ∙ U_{кл.рем.ст.} ∙ h_кл.рем.                                                                              (14)

 

Подставляя значения в формулу (14) имеем:

 

Т_1ред. = 58,52∙ 1,93 ∙ 0,95 = 107,3 Нм

 

Крутящий момент (Нм) на входном валу редуктора определяется по формуле (15).

Т_2ред. = Т_1ред. ∙ U_ред.ст. ∙ h_ред                                                                                                          (15)

 

Подставляя значения в формулу (15) имеем:

 

Т_2ред. = 107,3∙ 5,6 ∙ 0,98 = 588,86Нм

 

Крутящий момент (Нм) на приводном барабане определяется по формуле (16).

 

Т_Б. = Т_2ред. ∙ h_муф. ∙ h_Б                                                                     (16)

 

Подставляя значения в формулу (16) имеем:

 

Т_Б. = 588,82 ∙ 0,99 ∙ 0,98 = 571,31 Нм

 

4. Расчет клиноременной передачи.

 

Расчетная схема клиноременной передачи представлена на рис. 2.

 

Рисунок 2 - Расчетная схема клиноременной передачи.

 

Исходные данные для расчета:

 

Т1рем. = Тэл.	= 58,52 Нм
Uкл.рем.	= 1,93
nэл = n1рем.	= 1447,5 мин -1
hБ = 0,98	КПД барабана

Расчет проводим для клиноременной передачи нормального сечения.

Осуществим выбор сечения ремня по величине крутящего момента. Так как (50 <Т_рем.1 = 58,52 <150) Нм, то выбираем тип сечения ремня “В”.

 

Диаметр d₁ (мм) меньшего (ведущего) шкива определяем по формуле (17).

d₁ = kd³√ Т_рем.1 = (30…40) ³√ Т_рем.1                                                                                  (17)

 

Подставляя значения в формулу (17) имеем:

 

d₁ = 40 ∙ 3,89 = 155,6 мм

 

Принимаем стандартный диаметр шкива по ГОСТ 17383-73

d_1ст. = 160 мм.

Скорость ремня (м/с) определяется по формуле (18).

 

U₁ = p ∙ d_1ст. ∙ (n_1рем. / 60) (18)

 

Подставляя значения в формулу (18) имеем:

 

U₁ = 3,14 ∙ 0,16 ∙ (1447,5 / 60) = 12,12 м/с

Диаметр d₂ (мм) большего (ведомого) шкива ременной передачи определяется по формуле (19).

d₂ = d₁ ∙ U_кл.рем ∙ (1 – ε) (19)

 

где:

ε – коэффициент упругого проскальзывания, ε = 0,01…0,02. Для расчетов принимаем значение ε равное 0,015

Подставляя значения в формулу (19) имеем:

 

d₂ = 160 ∙ 1,93 ∙ (1 – 0,015) = 304,17 мм.

 

Принимаем стандартный диаметр шкива по ГОСТ 17383-73 d _2ст.= 315 мм.

 

Уточенное значение передаточного отношения клиноременной передачи определяется по формуле (20).

 

U_{кл.рем.ут.} = d_2ст. / [d_1ст. х (1 – ε)]                                                     (20)

 

Подставляя значения в формулу (20) имеем:

 

U_{кл.рем.ут.} = 315 / [160 х (1 – 0.015)] = 2,0

 

Уточненное значение частоты вращения (мин ^-1) на входном

валу редуктора рассчитываем по формуле (21).

 

n_{2рем.ут.} = n_1рем. / U_{кл.рем.ут.}                                                                                                              (21)

 

Подставляя значения в формулу (21) имеем:

 

n_{2рем.ут.} = 1447,5 / 2,0 = 723,75 (мин ^-1)

Рекомендации по выбору межосевого расстояния ременной передачи имеют вид отображенный в формуле (22).

 

0,6 х (d_1ст. + d_2ст.) £ а¢_рем. £ 1.5 х (d_1ст. + d_2ст.)                                (22)

 

Предварительно принимаем а¢_рем. = 0,8 х (d_1ст. + d_2ст.).

 

а¢_рем. = 0,8 х (160 + 315) = 380 мм.

 

Длина клинового ремня (мм) определяется по формуле (23).

 

L¢_рем. = 2а¢_рем + [p(d_1ст. + d_2ст.)]/ 2 + [(d_2ст. – d_1ст.) ²] / 4а¢_рем            (23)

 

Подставляя значения в формулу (23) имеем:

 

L¢_рем. = 2 х 380 + 745,75 + 15,80 = 1541,55 мм

 

Полученное значение согласовываем со стандартным.

 

L_рем.ст. = 1600 мм

 

Находим уточненное значение межосевого расстояния по формуле (24).

 

 

а_рем. =0,25 ∙ [(L_рем.ст. – w) + √(L_рем.ст. – w)² –8 y] (24)

 

Где:

w,y – вспомогательные параметры и находятся по формулам (25) и (26) соответственно.

w = 0,5p ∙ (d_1ст. + d_2ст.) (25)

y = 0,25 ∙ ((d_2ст. – d_1ст.) ²) (26)

 

Подставляя соответствующие значения в формулы (25) и (26) имеем:

 

w = 0,5 ∙ 3,14 ∙ (160 + 315) = 745,75

y = 0,25 ∙ ((315 – 160)²) = 6006,25

 

Сводим получившиеся значения в формулу (24).

 

а _рем. = 0,25∙(854,25 + 825,65) = 420 мм

 

Число пробегов ремня в секунду определяется по формуле (27).

 

n = U₁ / L_р.ст.                                                                                                                                            (27)

 

Подставляя значения в формулу (27) имеем:

 

n = 12,12/ 1,60 = 7,58

 

Угол охвата ремнем меньшего шкива (град) определяется по формуле (28).

 

a₁ = 180° - 57° ∙ [(d_2ст. – d_1ст.) / а_рем]                                             (28)

 

Подставляя значения в формулу (28) имеем:

 

a₁ = 180° - 57° ∙ [(315 – 140) / 510] = 159°

Значение расчетной мощности, передаваемой одним ремнем сечением “В” с учетом действительных условий эксплуатации передачи (кВт) определяется по формуле (29).

 

Р_расч. = Р₀ ∙ C_a ∙ C_L ∙ C_p                                                                                                                  (29)

 

где:

Р₀ – номинальная мощность (кВт) передаваемая одним ремнем. Находится по таблице П19 приложения и равна 2,89 кВт.

C_p – коэффициент учитывающий режим работы ременной передачи в приводе конвейера. В соответствии с условием задания режим работы легкий, число смен принимаем равной двум, тогда C_p = 1,1.

C_a - коэффициент, учитывающий действительный угол охвата ремнем меньшего шкива. C_a = 0,95.

C_L – коэффициент длины ремня. Зависит от отношения L_рем.ст. / L_0. Где L₀ – базовая длина ремня в зависимости от типа ремня. Для типа ремня “В” L₀ = 2,24. L_рем.ст. / L₀ = 1,60 / 2,24 = 0,71 Тогда C_L = 0,84

Подставляя значения в формулу (29) имеем:

 

Р_расч. = 2,89 ∙ 1,1 ∙ 0,95 ∙ 0,84 = 2,54 кВт

 

Предварительное количество ремней в комплекте определяется по формуле (30).

 

Z¢_рем. = Р_1рем. / Р_расч.                                                                        (30)

 

Подставляя значения в формулу (29) имеем:

 

Z¢_рем. = 8,87 / 2,54 = 3,49

В зависимости от полученного значения Z¢_рем. принимаем значение коэффициента C_z, учитывающего неравномерность распределения нагрузки по ремням. C_z = 0,90.

Расчетное число ремней с учетом неравномерности распределения нагрузки между ремнями определяется по формуле (31).

 

Z_рем. = Р_1рем. / (Р_расч. ∙ C_z)                                                                (31)

 

Подставляя значения в формулу (31) имеем:

 

Z_рем. = 8,87 / (2,54 ∙ 0,95) = 3,88

 

Принимаем число ремней равной 4.

Сила предварительного натяжения одного ремня (Н) сечением “В” определяется по формуле (32).

 

F₀₁ = [(850 ∙ Р_1рем.∙ C_L) / (U₁ ∙ C_a ∙ C_p ∙ Z_рем.)] + q ∙ U₁²                        (32)

 

где:

q – масса одного метра длины клинового ремня, q = 0,3 кг / м

Подставляя значения в формулу (32) имеем:

 

F₀₁ = [(850 ∙ 8,87 ∙ 0,86) / (12,12 ∙ 0,95 ∙ 1,1 ∙ 4)] + 0,3 ∙ 12,12 ²

F₀₁ = (6333,18 / 50,66) + 44,07 = 169,0 Н

Сила, действующая на валы со стороны ременной передачи (Н) определяется по формуле (33).

 

F_в = 2 F₀₁ ∙ Z_рем. ∙ sin (a₁ / 2) (33)

Подставляя значения в формулу (32) имеем:

 

F_в = 2 х 169 ∙ 4 ∙ sin 79,5° = 1326,96 Н

 

Ширина шкива (мм) определяется по формуле (34).

 

М = (Z_рем. – 1)∙e + 2f                                                                     (34)

 

где:

e и f – параметры ремня по справочным таблицам e = 19, f = 12,5

Подставляя значения в формулу (34) имеем:

 

М = (4 – 1) ∙ 19 + 2 ∙ 12,5 = 82 мм.

 

Так как М=82 мм >l₁ = 80 мм, то выбираем для шкивов тип 2.

Осевая фиксация шкивов осуществляется:

· малого шкива с помощью концевой гайки;

· большого шкива с помощью гайки и стопорной шайбы с лапкой и носиком

 

5. Выбор редуктора

 

Выбор стандартного редуктора с цилиндрическими зубчатыми колесами осуществляется на основании передаточного отношения U_ред. и при выполнении условия:

 

Т_2ред. £ Т_{ред.ном.}

 

где Т_{ред.ном.} =1000Н∙м - значение номинального вращающего момента на выходном валу для редукторов ЦУ–160.

Т_2ред.= 588,86 Н∙м < Т_{ред.ном.}= 1000Н∙м

Вращающий фактический момент на выходном валу редуктора не превышает значение номинального (допустимого) вращающего момента на выходном валу для редуктора, следовательно, возможен выбор одноступенчатого редуктора ЦУ–160-5.6.

 

6. Выбор зубчатой муфты

 

Жесткая компенсирующая муфта (зубчатая муфта типа М3) позволяет компенсировать несоостность и угловые перемещения вала барабана по отношению к валу редуктора.

Диаметр расточки втулки муфты предварительно примем равным диаметру выходного вала редуктора d_вых. = 55 мм.

Из справочной таблицы по выбору зубчатой муфты выпишем значение вращающего момента передаваемого этой муфтой:

 

М_к = 1,6 кНм

 

Расчетный момент на выходном валу редуктора (Нм) определяется по формуле (36):

 

Т_расч. = Т_2ред. ∙ К_р                                                                                                                                 (36)

 

Где К_р – коэффициент, учитывающий режим работы привода конвейера К_р = 1,1.

Подставляя значения в формулу (36) имеем:

 

Т_расч. = 588,86 ∙ 1.1 = 647,75 Нм

 

Условие М_к ³ Т_расч. выполняется.

Справочное значение, передаваемое муфтой МЗ55Ц–1600 момента значительно больше расчетного момента, следовательно, данная муфта может быть принята к установке в приводе.

Число зубьев зубчатой муфты Z =40

Модуль зацепления m=3

Диаметр делительной окружности зубчатой муфты (мм) определяется по формуле (37):

 

d_w = m ∙ z                                                                                      (37)

 

Подставляя значения в формулу (37) имеем:

 

d_w = 3 ∙ 40 = 120 мм

 

Окружное усилие на делительной окружности муфты (Н) определяется по формуле (38):

 

F_t = 2 ∙ Т_2ред. / d_w                                                                            (38)

 

Подставляя значения в формулу (38) имеем:

 

F_t = 2 ∙ 588,86/ 0,12 = 9814,3 Н

 

Список используемой литературы

 

1. В.Е. Воскресенский. “Расчет приводов конвейеров. Детали машин и основы конструирования.”

2. П.Г. Гузенков “Курсовое проектирование по деталям машин и подъемно – транспортным машинам”. Москва Высшая Школа 1990

3. Н.А. Грубе, Г.И. Яковлев, Т.Г. Бочарова. “Проектирование и расчет приводов технологического и транспортного оборудования. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию.”

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: