Силовий розрахунок приводу

Метою силового розрахунку є визначення обертальних моментів на валах.

Визначаємо обертальний момент на валу електродвигуна:

де – потужність, що споживається приводом від електродвигуна, кВт; – частота обертання двигуна з урахуванням ковзання, об/хв.

Визначаємо обертальний момент на швидкохідному валі редуктора за формулою:

Визначаємо обертальний момент на тихохідному валі редуктора за формулою:

4. Проектний розрахунок клинопасової передачі

Вихідні дані для розрахунку клинопасової передачі:

· потужність, що передається ведучим шківом ;

· частота обертання ведучого шківа ;

· попереднє значення передаточного числа клинопасової передачі ;

· кількість робочих змін передачі – 1;

· термін експлуатації передачі – 7 років.

З урахуванням потужності, що передається та частоти обертання ведучого шківа обираємо переріз паса Б за номограмою ГОСТ 1284.3-80.

Ескіз пасу зображено на рис. 4.1, розміри наведені в таблиці 4.1.

Рис. 4.1

Таблиця 4.1

Переріз	bp	b0	h	y0	Площа перерізу А, мм2	Розрахункова довжина, мм	Маса q, кг/м
Б			10,5			800..6300	0,18

Для вибраного перерізу з таблиці 4 методичних вказівок вибираємо діаметр ведучого шківу d₁=140 мм.

Визначаємо колову швидкість (м/с) та порівнюємо її із припустимою для даного типу пасу за формулою:

де d₁ – діаметр ведучого шківа, мм, – частота обертання ведучого шківа, об/хв.

Визначаємо орієнтовно діаметр ведучого шківа d₂ за формулою:

де – попереднє значення передатного відношення пасової передачі (відповідно до вихідних даних), – коефіцієнт пружного ковзання.

За ГОСТ 20898-75 приймаємо рекомендоване значення, найближче до розрахункового: .

Уточнюємо передаточне число:

Визначаємо похибку передаточного числа за формулою:

Визначаємо фактичну частоту обертання веденого вала за формулою:

Орієнтовно визначаємо міжосьову відстань за формулою:

де коефіцієнт вибираємо з таблиці 5 методичних вказівок. Для нашого передатного відношення приймаємо

При цьому перевіряємо умову існування такої міжосьової відстані (мм):

де – висота взятого перерізу паса. Маємо:

Як бачимо, необхідна умова виконується.

Визначаємо розрахункову довжину пасу:

Розрахункове значення округлюємо до найближчого стандартного L згідно ГОСТ 1284.1-80. Приймаємо L=2000 мм.

Визначаємо число пробігів пасу :

Уточнюємо міжосьову відстань відповідно до прийнятої довжини паса за формулою:

Визначаємо кут охоплення ведучого шківа:

Визначаємо потрібну кількість пасів за формулою:

де Р₁ — потужність на ведучому валі; — допускна ма­ксимальна потужність для одного клинового паса в залежності від перерізу, діаметра ведучого шківа та колової швидкості V (таблиця 6 методичних вказівок); — коефіцієнт динамічності та режиму роботи передачі (таблиця 7 методичних вказівок); — ко­ефіцієнт кута охоплення (таблиця 9 методичних вказівок — інтерпольовано для фактичного значення кута); — коефіцієнт, що враховує вплив па довговічність ширини паса (таблиця 8 методичних вказівок); — коефіцієнт, що враховує кількість пасів в компле­кті клинопасової передачі (таблиця 10 методичних вказівок).

Приймаємо = 3 паси – для збільшення довговічності.

5. Визначення сил, напружень та розрахункової довговічності

Визначаємо колову силу:

де — потужність, що передається ведучим шківом, кВт; V — колова швид­кість, м/с.

Визначаємо силу попереднього натягу паса:

де , V, Cp, , z визначені раніше; q — маса одного метра паса (з таблиці 1.2).

Знаходимо сили, що діють на вал і підшипники:

де — кут охоплення пасом ведучого шківа.

Визначаємо напруження на ведучій гілці паса:

де — напруження від початкового натягу паса; для клинових пасів при­ймають = 1,2 МПа; z — прийнята кількість пасів; A — площа перерізу паса (див. табл. 1.2).

Визначимо напруження згину в пасі на дузі охоплення ведучого шківа:

де E — модуль пружності, приймаємо рівним 85 МПа; у₀ = 4 мм — відстань від нейтральної лінії до найбільш напружених волокнин (згідно табл. 1.2).

Визначаємо напруження в пасі, що викликані дією відцентрових сил:

де — густина матеріалу паса; приймаємо 1250 кг/м³; V - колова швидкість паса, м/с.

Знаходимо максимальні напруження в найбільш навантаженому пе­рерізі паса в місці його набігання на ведучий шків:

Визначаємо довговічність (в годинах)

де — межа втоми (приймаємо 10 МПа); n = 8 для клинових пасів; — коефіцієнт, що враховує вплив передатного числа (табл. 11 методичних вказівок); — коефіцієнт, що враховує нерівномірність навантаження; — максимальне напруження в ведучій гілці паса, МПа; U — число пробігів паса в секунду.

Приймаючи число робочих днів на місяць 24 і враховуючи однозмінний режим роботи при тривалості зміни 8 годин, отримаємо термін експлуатації що відповідає ресурсу, визначеному в технічному завданні.

6. Орієнтовний розрахунок валів привода

Визначимо діаметр валів в характерних перерізах з умови міцності на кручення (або згин) за формулою:

де Т – обертальний (крутний) момент, , що був визначений на етапі силового розрахунку привода. - допустиме напруження на кручення (згин), МПа.

Розрахуємо орієнтовний діаметр швидкохідного вала пасової передачі. Оскільки в цьому валі виникає не тільки крутний момент, а й згинальний момент від натягу паса, приймаємо ,

Зупинимось на стандартному значенні 18 мм.

В швидкохідному валі редуктора також виникає згинальний момент, оскільки на цьому ж валі закріплений ведений шків пасової передачі. Отже приймаємо ,

Зупинимось на стандартному значенні 26 мм.

Діаметр тихохідного вала редуктора визначаємо з умови міцності на кручення. Тоді ,

Зупинимось на стандартному значенні 36 мм.

7. Конструювання шківа пасової передачі

Оскільки колова швидкість паса 4,6 м/с < 30 м/с, шківи можна виготовити з чавуну СЧ 15. Зовнішній діаметр шківа розрахуємо за формулою

візьмемо з таблиці 13 методичних вказівок.

Діаметр ведучого шківа = 140 + 2 4,2 = 148,4 мм

Діаметр веденого шківа = 450 + 2 4,2 = 458,4 мм

Відстань між центрами канавок для пасів (е), ширину шківа (М), мінімальну глибину канавок (Н), відстань від краю шківа до центру найближчої канавки (f), радіуси закруглень країв канавок (r) та ширину самих канавок (b) також візьмемо з таблиці 13 методичних вказівок:

М = 63 мм; H = 16 мм; e = 19 мм; f = 12,5 мм; r = 1 мм; b = 17 мм.