Реферат: Рассчет приводного вала
Задание
Рассчитать приводную станцию, исходя из следующих данных:
— мощность приводного элемента — ;
— частота вращения вала электродвигателя — ;
— частота вращения вала приводного элемента — .
Схема приводной станции представлена на рисунке 1.
1 – электродвигатель;
2 – клиноременная передача;
3 – цилиндрический редуктор;
4 – муфта;
5 – приводной барабан.
I – вал электродвигателя;
II – входной (быстроходный) вал редуктора;
III – выходной (тихоходный) вал редуктора;
IV – приводной вал.
Рисунок 1 – Схема приводной станции
1 Расчёт приводной станции
1.1 Выбор электродвигателя
Электродвигатель для приводной станции выбирается по мощности и частоте вращения вала. Мощность электродвигателя рассчитывается по следующей формуле
, (1)
где 1.25 – коэффициент перегрузки;
– мощность на приводном элементе, кВт;
– КПД приводной станции (в расчётах принимается 0.75 – 0.80).
Используя формулу (1) рассчитывается мощность электродвигателя
По справочнику [1] выбирается электродвигатель. Для этого выполняется следующее условие
:
— типоразмер – 4А112М243;
— мощность электродвигателя — ;
— частота вращения вала электродвигателя — .
Схема электродвигателя представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Схема электродвигателя
1.2 Определение передаточного отношения приводной станции
Передаточное отношение приводной станции рассчитывается по следующей формуле
, (2)
где — частота вращения вала электродвигателя, ;
— частота вращения приводного вала, .
Используя формулу (2) рассчитывается передаточное отношение приводной станции
1.3 Разбивка передаточного отношения приводной станции по ступеням
Приводная станция конвейера состоит из следующих механических передач: клиноремённой передачи и циоиндрического редуктора. Тогда передаточное отношение приводной станции можно записать в следующем виде
, (3)
где — передаточное отношение клиноремённой передачи;
— передаточное отношение цилиндрического редуктора.
Принимается минимальное передаточное отношение клиноремённой передачи
, тогда максимальное передаточное отношение цилиндрического редуктора определяется по формуле (3)
Принимается максимальное передаточное отношение клиноремённой передачи
, тогда максимальное передаточное отношение цилиндрического редуктора определяется по формуле (3)
По справочнику [1] выбирается цилиндрический редуктор по передаточному числу и по мощности (по крутящему моменту):; ; ;
— типоразмер – Ц2У-160 ;
— крутящий момент на тихоходном валу — ;
— передаточное число — .
Схема червячного редуктора представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Схема червячного редуктора
Уточняется передаточное отношение клиноремённой передачи по формуле (3)
В результате чего выполнена разбивка передаточного отношения по степеням.
1.4 Определение кинематических и силовых характеристик на валах приводной станции
На валах приводной станции (рисунок 1) определяются следующие характеристики:
— — частота вращения вала, об/мин;
— — угловая скорость вала, рад/с;
— – мощность на валу, кВт;
— — крутящий момент на валу, Н*м;
— — номер вала.
1.4.1 Характеристики на первом валу
Характеристики на первом валу имеют следующие значения
1.4.2 Характеристики на втором валу
Характеристики на втором валу имеют следующие значения
об/мин)
1.4.3 Характеристики на третьем валу
Характеристики на третьем валу имеют следующие значения
об/мин)
1.4.4 Характеристики на четвертом валу
Характеристики на четвертом валу имеют следующие значения
об/мин)
2 Расчет клиноременной передачи
Исходя из передаваемой мощности Рэ.д =7,5 кВт и предполагаемой скорости движения ремня υ =(5-10) м/с рекомендуемые сечения ремней Б и В [2]
Схема клиноременной передачи представлена на рисунке 4.
Рисунок 4 – схема клиноременной передачи
Расчет приводной станции для обоих сечений и результаты сводятся в таблицу 1.
Таблица 1 – Расчет клиноременной передачи
Определяемый параметр, расчетная формула, подстановка, единица измерения | Результат расчета | |
Б | В | |
1 | 2 | 3 |
1) Расчетный диаметр ведущего шкива D 1 , мм | 125 | 200 |
2) Передаточное отношение передачи, U рем | 2.2 | 2.2 |
3) Расчетный диаметр ведомого шкива D 2 = D 1 * U рем (1-ε ), мм Б: D 2 =125*2.2(1-0.02)=269.5(мм) В: D 2 =200*2.2(1-0.02)=431.2(мм) Принимаем ближайший стандартный диаметр шкива D 2 , мм | 269.5 280 | 431.2 450 |
4) Предварительное межосевое расстояние а ≥0.55( D 2 + D 1 )+ h , мм где h – высота ремня, мм Б: а ≥0.55(280+125)+10,5=233.25(мм) В: а ≥0.55(450+200)+13.5=371(мм) | 10.5 233 | 13.5 371 |
5) Расчетная длина ремня L = , мм |
1 | 2 | 3 |
Б: L = (мм) B : L = (мм) Принимается большая на 3-4 ступени стандартная длина ремня L станд , мм | 1127.63 1320 | 1804.62 2120 |
6) Окончательное межосевое расстояние aw =0.25[( L ст - w )+ + ( L ст - w )2 – 8* y ], мм w = (( D 2 + D 1 )/2)* π , y = (( D 2 + D 1 )/2)2 , Б: w = ((280+125)/2)*3.14, В: w = ((450+200)/2)*3.14; Б: y = ((280+125)/2)2, В: y = ((450+200)/2)2 ; Б: aw =0.25[(1320 – 635.85) + (1320 — 635.85)2 – 8*41006.25 ] В: aw =0.25[(2120 – 1020.5) + (2120 – 1020.5)2 – 8*105625 ] | 635.85 41006.25 265 | 1020.5 105625 426 |
7) Угол обхвата на малом шкиве α1 = 180˚ — ( D 2 — D 1 )/ aw *60˚ ≥ α min = 120˚ Б: α1 = 180˚ — ( 280 — 125)/ 265*60˚ В: α1 = 180˚ — ( 450 — 200)/ 426*60˚ | 145 | 147 |
8) Скорость движения ремня υ 1 = ω 1 * D 1 /2 Б: υ 1 = 314*0.125/2 В: υ 1 = 314*0.2/2 υ >10 м/с рекомендуется сечение Б | 19.6 | 31.4 |
9) Число ремней передачи Z = P / Po * kα (1) * kυ (2) , шт где P – мощность электродвигателя, Po – мощность передаваемая одним ремнем, kα (1) – коэффициент учитывающий угол обхвата на малом шкиве, kυ (2) – коэффициент учитывающий динамическое движение второй смены Б: Z = 7.5/ 2.94*0.89*0.87 В: Z = 7.5/ 5.9*0.92*0.87 | 3 | 2 |
10) Число пробегов ремня в секунду U = υ 1 / L ст ≤ [ U ]=10 c -1 Б: U = 19600/1320 В: U = 31400/2120 | 15 | 15 |
11) Сила давления на валы и опоры от натяжения ремней R = 2*So *Z*sin( α 1 /2), Н So = σo *A где So – начальное натяжение ремня, σo – допускаемое напряжение материала ремня, МПа А – площадь, мм Б: So =1.5* В: So =1.5* Б: R = В: R = | 1.5 | 1.5 |
Окончательно выбирается клиноременная передача с ремнями сечения Б, так как наиболее компактная.
Осевое сечение ведущего шкива представлено на рисунке 5.
Рисунок 5 – Осевое сечение ведущего шкива
Заключение
1. Выбрали электродвигатель типоразмера 4А112М243 с мощностью = 7,5 кВт и частотой вращающегося вала =3000 об/мин;
2. Определили передаточное отношение приводной станции = 54.55;
3. Разбили передаточное отношение приводной станции по ступеням и выбрали двухступенчатый редуктор типоразмера Ц2У-160, с крутящим моментом на тихоходном валу =1000 Нм и передаточным числом =2.2 ;
4. Определили кинематические и силовые характеристики на валах приводной станции
n 1 =3000 об/мин, ω1 =314 рад/сек, Р1 =7.5 кВт, Тк1 =23.88 Нм;
n 2 =1364 об/мин, ω2 =143 рад/сек, Р2 =7.2 кВт, Тк2 =50.43 Нм;
n 3 =54.56 об/мин, ω3 =5.71 рад/сек, Р3 =6.7 кВт, Тк3 =1175 Нм;
n 4 =54.56 об/мин, ω4 =5.71 рад/сек, Р4 =6.37 кВт, Тк4 =1115.6 Нм;
5. Рассчитали клиноременную передачу по двум видам сечения Б и В. Б: D 1 =125 мм, D 2 =280 мм и L ст =1320 мм;
В: D 1 =200 мм, D 2 =450 мм и L ст =2120 мм.
Список использованных источников
1) Анурьев И.В. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.3. – 8-е изд., перераб. и доп. под ред. И.Н.Шестякова – М.: Машиностроение, 1999. – 484 с., ил.
2) Анурьев И.В. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.2. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1980. – 559 с., ил.