123723 (Привод галтовочного барабана)

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

N_эд N_дс

Мощность движущих сил, кВт:

N_дс= , (1)

где -КПД привода:

, (2)

где - КПД цепной передачи;

- КПД зубчатой конической передачи;

- КПД подшипниковой пары;

- КПД муфты.

N_дс= кВт

Эл. двигатели, соответствующие данной мощности представлены в таблице 1.

Таблица 1- Данные для выбора электродвигателя

Выбор привода с меньшим передаточным числом целесообразнее, так как позволяет уменьшить его габариты.

Выбираем электродвигатель 4А160М8У3.

Передаточное число привода:

, (3)

u_зпк: 2; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4.

Выбираем u_зпк=2,5.

Определяем передаточное число цепной передачи:

, (4)

Определяем частоту вращения звеньев, об/мин:

n₁=n_дв=730 об/мин

n₂=n₁/u_цп , (5)

n₂=730/1,946=375,13 об/мин

n₃=n₂/u_зпк , (6)

n₃=375,13/2,5=150,05 об/мин

Определяем крутящие моменты на соответствующих валах, Нм:

Т=N_дс/ , (7)

где - угловая скорость двигателя, рад/с:

, (8)

рад/с

Т₁=8,136х10³ /76,4=106,5 Нм

Т₂=Т₁ u_цп , (9)

Т₂=106,5 1,946 Нм

Т₃=Т₂ u_зпк , (10)

Т₃=196,97 2,5 Нм

3. Расчет цепной передачи

3.1 Проектный расчет

Определяем шаг цепи, мм:

Р_Р= , (11)

где К_э=1 – коэффициент режима работы;

S_p=0,25 – коэффициент шага цепи;

К_m=1 – коэффициент, учитывающий число рядов цепи;

[p]=24,2 МПа – допускаемое удельное давление в шарнирах цепи;

z₁ – число зубьев ведущей звездочки:

z₁=29-2 u_цп , (12)

z₁=29-2 1,946=26,108

Принимаем z₁=27.

Предварительное значение скорости цепи, м/с:

v=z₁ n₁ P_p/(60000) , (13)

v=27 730 15/(60000)=4,93 м/с

Действительное допускаемое удельное давление в шарнирах [p]=17 МПа.

Принимаем шаг цепи Р_р=15,875 мм.

Выбираем цепь ПР-15,875-2270-2: шаг Р_р=15,875, ширина В=13,95 мм, Q_разр=2,27 кН, масса 1 метра цепи 1 кг, диаметр валика d_В=5,08 мм, ширина внутреннего звена b₃=9,65 мм, срок службы 4000 ч, n_мах=900 об/мин.

Действительное значение скорости цепи, м/с:

v=27 730 15,875/(60000)=5,21 м/с

Определяем число зубьев ведомой звездочки:

z₂=z₁ u_цп , (14)

z₂=27 1,946=52,54

Принимаем z₂=53.

Определяем фактическое передаточкое число цепной передачи:

u_ф=z₂ / z₁ , (15)

u_ф=53/27=1,963

Отклонение фактического передаточного числа:

, (16)

Определяем предварительное межосевое расстояние, мм:

а=(30 50)Р_р , (17)

а=30 15,875=476,25 мм

Проверяем частоту вращения ведущей звездочки, об/мин:

n₁ [n]₁ , (18)

где [n]₁- допускаемая частота вращения, об/мин:

[n]₁=15 10³/Р_р , (19)

[n]₁=15 10³/15,875=944,8 об/мин

900 об/мин944,8 об/мин

Проверяем давление в шарнирах, МПа:

Р_ц=F_t К_э/А , (20)

где F_t – окружное усилие, Н:

F_t=N₁ 10³/v , (21)

F_t=8,136 10³/5,21=1561,6 Н

А – площадь опрорной поверхности шарнира, мм²:

А=d_В b_З , (22)

А=5,08 9,65=49,022 мм²

Р_ц=1561,6 1/49,022=31,85 МПа

Р_ц=31,85 Мпа  [p]=17 МПа

Выбираем цепь с большим шагом ПР-19,05-3180: шаг Р_р=19,05, ширина В=17,75 мм, Q_разр=3,18 кН, масса 1 метра цепи q=1,9 кг, диаметр валика d_В=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=27 19,05 730/6000=6,258 м/с

Межосевое расстояние, мм:

а=30 19,05=571,5 мм

Определяем число звеньев цепи:

L_ц= , (23)

L_ц=

Принимаем L_ц=100 звеньев.

Определяем фактическое межосевое расстояние, мм:

а_ф= , (24)

а_ф= мм

Определяем длину цепи, мм:

L=L_ц Р_р , (25)

L=100 19,05=1905 мм

Диаметр делительной окружности ведущей звездочки, мм:

d_D1=P_p/sin(180/z₁) , (26)

d_D1=19,05/sin(180/27)=164,1 мм

Диаметр делительной окружности ведомой звездочки, мм:

d_D1=19,05/sin(180/53)=321,8 мм

Диаметр окружности выступов, мм:

D_e= , (27)

где к=0,7 – коэффициент высоты зуба;

=1,6 – геометрическая характеристика зацепления;

К_z1=ctg180/z – коэффициент числа зубьев.

D_e1= мм

D_e= мм

Диаметр окружности впадин, мм:

D_f=d_D-(d₁-0,175 ) , (28)

где d₁=11,91 – диаметр ролика шарнира цепи.

D_f1=164,1-(11,91-0,175 )=154,43 мм

D_f=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=15 10³/19,05=787,4 об/мин

900 об/мин787,4 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/Р_р , (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:

F_t= Н

Проверка давления в шарнирах цепи, МПа, по формуле 20:

Р_ц= МПа

Р_ц=17,23 Мпа  [p]=21 МПа

Определение нагрузок, действующих на валы, Н:

R=К_Д F_t+2F_r , (32)

где F_r – натяжение от провисания ведомой ветви, Н:

F_r=К_f q g a , (33)

где К_f=6 – коэффициент провисания;

F_r=6 1,9 9,8 0,5632=62,9 Н

R=1,15 1300,1+262,9=1620,95 Н

Определение срока службы цепи, ч:

Т_ф= , (34)

где - допускаемое увеличение шага цепи, %;

а_р – межосевое расстояние в шагах:

а_р=а/Р_{р ,} (35)

а_р=566,03/19,05=29,7

К_с – коэффициент смазки:

К_с=К_сп , (36)

где К_сп=1,8 – коэффициент, учитывающий способ смазки.

К_с=1,8/

Т_ф= ч

Уточненный ожидаемый срок службы, ч:

Т₀= , (37)

Т₀= ч