Кинематический и силовой расчет привода

Исходные данные

Мощность на валу приводного барабана Рбар = 5 кВт

Частота вращения вала приводного барабана nбар = 110 об/мин

Календарный срок службы t = 10 лет

Коэффициент годового использования, Кг =0,45

Коэффициент суточного использования, Кс = 0,33

Режим работы: средне –равновероятный.

1 Кинематический и силовой расчет привода.

1.1 Выбор электродвигателя.

Электродвигатель подбирают по мощности и частоте вращения вала, при этом выбираемый двигатель должен обеспечить мощность и частоту вращения на ведущем валу исполнительного механизма.

Требуемая мощность двигателя на ведущем валу исполнительного механизма (выходная мощность)

P_этр=P_вых/n_общ

Общий коэффициент полезного действия (КПД) привода

ŋ_общ=ηм• ŋ_цил 〖•ŋ〗_ц 〖〖•ŋ〗^3〗_п

Согласно таблице 1.1 [1] КПД пары цилиндрических зубчатых колес ŋ_цил=0,96…0,98, ŋ_М=0,98 , ŋ_п=0,99, ŋ_ц=0,92…0,94.

Приняв ŋ_цил=0,97, ŋ_рем= 0,93 получаем:

ŋ_общ== 0,93*0,97*0,933*0,98 = 0,8575

Тогда

P_этр=5/0,8575=5,83

Требуемая частота вращения вала электродвигателя

n_этр=n_бар 〖•u〗_цил 〖•u〗_рем

Согласно таблице 1.2 [1] передаточное отношение одноступенчатого цилиндрического редуктора. Согласно таблице 1.3 [1] передаточное отношение цепной передачи u_цил=1,6…8, u_рем= 2…4

Приняв u_цил=3 ;u_рем=2,5

n_этр = 110*3*2,5=825 об/мин

По полученным Р_этр = 5,83 и n_этр = 825 об/мин по таблице 24.9 [1] выбираем электродвигатель 160S8/730, для которого

P_эдв=7.5кВт; n_эдв=730об/мин.

1.2 Уточнение передаточных отношений.

Общие передаточные отношения:

u_общ=n_эдв/n_вых= 730/110 = 6,63

Передаточное отношение редуктора:

u_цил=u_общ/u_рем =6,63/2,5=2,652

1.3 Частоты вращения валов.

Частота вращения быстроходного вала привода равна: n_б=n_эдв = 730 об/мин

Частота вращения тихоходного вала привода равна: n_т=n_бар=110 об/мин

Частота вращения промежуточного вала:

n_пром=n_т 〖•u〗_цил=110*2,652=291,72

1.4 Крутящие моменты на валах привода.

На тихоходном валу

T_т=9550P_бар/n_бар = 9550 *(5/110) = 434,09 Нм

На промежуточном валу

T_п=T_т/(〖(ŋ〗_цил 〖•u〗_(цил)) )=434,09/(0,97*2,652) = 168,9 Нм

На быстроходном валу

T_б=T_п/(〖(ŋ〗_рем 〖•u〗_(рем)) )=168/(0,93*2,652)= 68,3 Нм

1.5 Суммарный ресурс работы привода

tΣ =24•365•t•Kг•Kс=24*365*10*0,45*0,33=13008,6

2. Расчёт зубчатой передачи тихоходной ступени

2.1. Выбор материала шестерни и зубчатого колеса

Для шестерни и зубчатого колеса выбираем материал – сталь 40Х . По таблице 8.8. [2]

Выбираем термообработку:

для шестерни – улучшение 260…280 HВ, σв = 850 МПа, σт = 550 МПа;

для колеса - улучшение 230…260 HВ, σв =700 МПа, σт = 400 МПа.

2.2. Определение допускаемых напряжений

Число циклов нагружения

N =60ntKn

где n – частота вращения вала,

t – время безотказной работы,

Kn =1 – число зацеплений зубьев шестерни и колеса за время одного оборота, тогда при номинальной нагрузке :

N1 =60n1LΣ Kn1 = 729,3∙60∙13008,6∙1=56,9∙〖10〗^7 – для шестерни;

N2 =60n2LΣ Kn2 =60∙110∙13008,6∙1=8,5∙〖10〗^7 – для колеса.

Приведённое число циклов нагружения по контактным напряжениям

NНe