Расчет гравитационного бетоносмесителя периодического действия

    Для других машин, работающих в специфических  условиях, могут быть подобраны двигатели  иных типов. Например, для кранов, где  при подъеме грузов необходим  высокий пусковой момент и число включений более 100 в час, или для дробилок, у которых более высокое отношение максимальной нагрузки к средней. Частота вращения двигателя для каждого вида машин оговаривается специально. 

    Выбираем  асинхронный трехфазный электродвигатель переменного тока типа 4А100L6УЗ мощностью 2,2 кВт с синхронной частотой вращения n_c = 1000 об/c и относительным скольжением при номинальной нагрузке S = 5,1 %. Отношение пускового момента к номинальному . 

       Определяем фактическую частоту вращения двигателя: 

    

об/мин. 

    7. Предварительные передаточные числа  привода. 

       Определяем общее передаточное  число привода: 

    

; 

    здесь n_Д – фактическая частота вращения вала двигателя;

    n_б - оптимальная частота вращения барабана. 

      Примем передаточное число открытой передачи (зубчатое колесо z₅ и венец z₆) u_оп = 9.

    Тогда передаточное число закрытого двухступенчатого редуктора определится из выражения:

    

, 

    передаточное  число тихоходной ступени редуктора  

    

 

    передаточное  число быстроходной передачи редуктора 

    

 
 

    7

    8. Кинематика привода. 

      Вычисляем мощности, числа оборотов, угловые скорости, крутящие моменты на всех зубчатых колесах привода. Для этого воспользуемся следующими формулами: 

    для расчета мощности - ;

    для подсчета числа оборотов -

    для определения угловой скорости -

    для определения крутящего момента -

    здесь: N_i; η_i;  n_i; u_i; ω_i; M_i;  - соответственно мощность, КПД, передаточное число, угловая скорость и крутящий момент соответствующего звена привода. 

    а) быстроходный вал редуктора: 

    

 кВт; 

    n₁ = n_Д =949  об/мин; 

    

 с^-1; 

    

 кНм. 

    б) промежуточный вал закрытого  редуктора (второе зубчатое колесо): 

    

 кВт; 

    

об/мин; 

    

 с^-1; 

    

 кНм. 

    Так как второе и третье зубчатые колеса посажены на один вал, то рассчитываемые параметры для них будут одинаковы N₂ = N₃ = 2,046 кВт;  n₂ = n₃= 363,6 об/мин;

ω₂ = ω₃ = 38,05 с^-1; М₂ = М₃ = 0,0537 кНм. 

    в) тихоходный вал редуктора: 

    

 кВт;

    8

    

об/мин; 

    

 с^-1; 

    

 кНм. 

    Так как четвертое и пятое зубчатые колеса посажены на один вал, то рассчитываемые параметры для них будут одинаковы  N₄ = N₅ = 1,945 кВт;  n₄ = n₅= 181,8 об/мин;

ω₄ = ω₅ = 19,03 с^-1; М₄ = М₅ = 0,102 кНм. 

    г) открытая передача (параметры всего  механизма) 

    

 кВт; 

    

об/мин; 

    

 с^-1; 

    

 кНм. 

    Таблица 2.  

    Предварительные силовые параметры привода. 

 
 

    9. Материалы и допускаемые напряжения  зубчатых колес. 

    Решающее  влияние на работоспособность зуба оказывают два напряжения, возникающие под действием двух сил: окружной Р и радиальной Я, контактное (G_н) и напряжение изгиба (G_f), которые изменяются во времени по прерывистому (пульсирующему) циклу и являются причиной усталостного разрушения зубьев. Напряжение G_н приводит к контактному выкашиванию поверхности зубьев, а G_f  - к поломке зубьев, поэтому зубчатые колеса рассчитывают по контактным напряжениям и проверяют по напряжениям изгиба.

    9

    При расчетах на прочность сил, действующих на зуб, несколько увеличивают умножением их на коэффициент k_р =1,2 ÷ 1,3 , который учитывает неравномерность распределения нагрузки по длине зуба и дополнительные динамические нагрузки, возникающие из-за неточности изготовления.

    Для пары зубчатых колес рекомендуется  определенное сочетание машиностроительных материалов. При этом ведущее зубчатое колесо принято называть «шестерней», а ведомое колесо — просто «колесом». Зубья шестерни чаще вступают в силовой контакт и, следовательно, работают в более трудных условиях. Шестерню (или ведущее колесо) изготавливают из более прочного материала по сравнению с ведомым колесом.

    Величину допускаемого напряжения в первом приближении можно рассчитать ориентируясь на менее прочный элемент пары, которым является колесо, по формуле: 

    

;

    где:

    НВ_ср – средняя твердость по Бринеллю для материала колеса, МПа.

    Допускаемое напряжение изгиба рассчитывают как для шестерни, так и для колеса по формуле:

    

. 

    Согласно  рекомендации для колес закрытого  редуктора принимаем:

    Таблица  3.

    Материалы зубчатых колес (закрытая передача). 

 

    НRC – твердость по Роквеллу (шкала С), можно принять НВ = 310 ÷ 370 МПа. 

    Для открытой передачи (третья пара), которая  включает колеса z₅ и z₆ принимаем соответственно:

    Таблица 4.

    Материалы зубчатых колес (открытая передача). 

 

    а) допускаемые контактные напряжения для каждой пары зубчатых колес закрытого  редуктора:

    

 МПа;

    

МПа; 

    б) допускаемые напряжения изгиба для  каждой шестерни закрытого редуктора: 

    

 МПа; 

    

 МПа. 

    10

    в) допускаемые напряжения изгиба для  каждого колеса закрытого редуктора: 

    

МПа;

    

 МПа. 

    г) допускаемые контактные напряжения для колес открытой передачи: 

    

 МПа;

    

МПа; 

    б) допускаемые напряжения изгиба для  шестерни открытой передачи: 

    

 МПа;

    

 МПа. 

    в) допускаемые напряжения изгиба для  колеса открытой передачи: 

    

МПа;

    

 МПа. 

    10. Межосевое расстояние зубчатых  колес.

    В приводе барабана бетоносмесителя  рекомендуется употреблять прямозубые зубчатые колеса. Для каждой пары колес межосевое расстояние вычисляется по условию контактной прочности или по контактным напряжениям.

    Зная  допустимые контактные напряжения, найдем межосевое расстояние по формуле:

    

;

    где: