Глава II. Расчёт и проектирование одноступенчатого горизонтального цилиндрического косозубого редуктора и цепной передачи к ленточному конвейеру

2.1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет

Коэффициенты полезного действия определяем по табл. 2.1.

Принимаем:

коэффициент полезного действия пары цилиндрических зубчатых колес

;

коэффициент полезного действия для пары подшипников качения (из примечания)

;

коэффициент полезного действия открытой цепной передачи

;

коэффициент полезного действия, учитывающий потери мощности в опорах вала приводного барабана,

.

Общий коэффициент полезного действия привода:

, (2.1)

= 0,98·0,99²·0,92·0,99 = 0,875.

Таблица 2.1

Значение коэффициента полезного действия механических передач
Вид передачи	КПД
Зубчатая передача в закрытом корпусе редуктора С цилиндрическими колесами	0,97-0,98(0,98)
Цепная передача Открытая	0,90-0,95(0,92)

Примечание. Потери мощности в опорах каждого вала учитываются КПД, равным 0,99–0,995(0,99).

Мощность на валу барабана:

, (2.2)

где F_л= 8,56 _кН – полезная сила, передаваемая лентой конвейера (см.условие задания);

V_л = 1, 27 м/с- скорость ленты (см.условие задания), тогда Рб = 10,8

Требуемая мощность электродвигателя:

, (2.3)

где Р_б = 10,8 кВт – мощность на валу барабана [см. формулу (2.2)];

η = 0,875 – общий коэффициент полезного действия [см. формулу (2.1)].

Тогда

Угловая скорость барабана:

, (2.4)

где D_б= 0,400 м - диаметр барабана (см. условие задания);

V_л = 1,27 м/с - скорость ленты конвейера (см. условие задания), тогда paд/с

Частота вращения барабана:

, (2.5)

где ω_б = 6,35 рад/с – угловая скорость барабана [см. формулу (2.4)],

= 3,14 ,

тогда .

Выбор электродвигателя. Для того, чтобы выбрать электродвигатель, учитываем:

1. Р_тр = 12,42 кВт [см. формулу (2.3)].

2. Привод состоит из:

электродвигателя,

цилиндрического зубчатого редуктора,

цепной передачи (см. задание).

Возможные значения для частных передаточных отношений (чисел) для:

цилиндрической зубчатой передачи u_ред = 2÷6, цепной передачи u_ц = 3÷6.

Общее передаточное отношение (число) находится в пределах:

i = u = u_ред∙ u_ц = 2·3÷6·6 = 6÷36.

3.Предпочтительнее электродвигатели с синхронной частотой вращения n_с, равной 1000 об/мин.

4.В курсовых проектах для приводов рекомендуется выбирать двигатели с числом полюсов не более 8.

5. Мощность электродвигателя, подбираемого для проектируемого привода, должна быть не ниже потребной Р_тр = 12,42 кВт.

6. Из существующих типов двигателей выбирают преимущественно асинхронные электродвигатели трехфазного тока единой серии 4А (табл. 2.2).

Для потребной мощности Р_тр = 12,42 кВт по таблице наблюдаем 11 < 12,33 < 15. Выбираем ближайшее большее значение Р_дв = 15 кВт. Электродвигатель трехфазный, с короткозамкнутым ротором, серии 4А, закрытый, обдуваемый, с синхронной частотой вращения 1000 об/мин, скольжением 2,6 %. Его обозначение 4 А160 М 6 93 получается подстановкой обозначения серии 4 А перед обозначением типоразмера 160 М 6, за которым следует обозначение условий эксплуатации 73.

Таблица 2.2

Электродвигатели асинхронные серии 4А (ГОСТ 19523–81) с синхронной частотой вращения вала 1000 об/мин
Мощность, кВт	Типоразмер	Скольжение s, %
11,0	160 S 6	2,7
12,38	Расчётная
15	160 М 6	2,6
Выбираем наибольшее значение 15	160 М 6	2,6

Значения символов:

4 – порядковый номер серии;

А – род двигателя – асинхронный;

160 – высота оси вращения вала, мм;

S, (М, L) – относится к установочным размерам по длине станины;

6 – число полюсов;

УЗ – показывает, что двигатель предназначен для эксплуатации в зоне умеренного климата.

Номинальная частота вращения

, (2.6)

где n_c = 1000 об/мин – синхронная частота вращения;

s = 2,6 % – скольжение, тогда

Угловая скорость вала электродвигателя

, (2.7)

где n_дв = 974 об/мин – номинальная частота вращения вала электродвигателя [см. формулу (2.6)], тогда

.

Передаточное отношение привода (или передаточное число привода)

, (2.8)

где ω_дв = 101,9 рад/с – угловая скорость вала двигателя [см. формулу (2.7)];

ω_б = 6,35 рад/с – угловая скорость барабана [см. формулу (2.4)], тогда

,

что можно признать приемлемым, так как оно находится между 6 и 36 (большее значение принимать не рекомендуется).

Передаточное число редуктора выбираем по ГОСТ 2185–66.

1-й ряд: 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0.

Первый ряд следует предпочитать второму.

Примем u_ред = 5.

Передаточное число цепной передачи найдем из формулы

i= uред; u_ц = u/u_ред, (2.9)

тогда u_ц = 16,04 / 5 = 3,22 .

Результаты кинематических расчетов сведем в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Частоты вращения и угловые скорости валов

Частота вращения, об/мин	Угловая скорость, рад/с
n1 = nдв = 974 [см. формулу (2.6)]	ω1 = ωдв = 101,9 [см. формулу (2.7)]
nц3 = n2 = nдв/ uред = 974 / 5 = 194,8	ωц3 = ω2 = ωдв/uред = 101,9 / 5 = 20,4
n3 = nб = 60,86 [см. формулу (2.5)]	ω3 = ωб = 6,35 [см. формулу (2.4)]

Вращающие моменты. Момент на валу шестерни

, (2.10)

где Р₁ = Р_тр = 12,42 кВт – требуемая мощность электродвигателя [см. формулу (2.3)];

ω₁ = ω_дв = 101,9 рад/с – угловая скорость вала электродвигателя [см. формулу (2.7)], тогда

Момент на валу колеса Т₂ = Т₁·u_ред, (2.11)

где Т₁ = 121 ·10³ Н·мм – вращающий момент на валу шестерни [см. формулу (2.10)];

u_ред = 5 – передаточное число редуктора, тогда

Т₂ = 121 ·10³·5 = 605·10³ Н·мм.