Привод электрической лебёдки

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение             3

1.Техническое  задание         4

2 Выбор двигателя           4

3 Выбор материалов  зубчатых передач      7

4 Расчёт зубчатых  передач        9

5.Расчет  открытых передач        13

6 Нагрузки валов  редуктора        16

7 Проектный расчёт валов        17

8 Расчётная схема  валов редуктора       19

9 Проверочный расчёт  подшипников       22

10 Проверочные расчёты        24

Список  литературы         27

 

ВВЕДЕНИЕ: 

      Привод  к электрической лебедке предназначен для передачи необходимой тяговой силы от двигателя к барабану. Рассмотренный нами привод обеспечивает надёжную, долговечную, производительную работу, что подтверждают расчёты на прочность и долговечность.

      Привод  состоит из следующих  узлов:

      А) Двигатель, обеспечивает приводу все необходимые движения, выбирается согласно требований технического задания,

      Б) Открытая клиноременная передача снижает скорость вращения двигателя и повышает крутящий момент,

      В) Одноступенчатый  червячный редуктор, позволяет понизить скорость вращения приводного вала и повысить крутящий момент, рассчитывается по заданному передаточному числу, крутящему моменту и скорости вращения валов,

      Г) Упругая муфта  с торообразной оболочкой  позволяет компенсировать несоосности валов, изменить жёсткость системы в целях устранения резонансных колебаний при периодически изменяющейся нагрузке, снизить ударные перегрузки, выбирается исходя из крутящего момента на валу.

 

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ.

 
 

1. Условия эксплуатации.

 

Привод  работает в спокойном режиме, без  колебаний, режим работы – нереверсивный. 

2. Срок службы приводного устройства.

 

Срок  службы:

L_h= 365*К_год*К_сут    ,где

L_r= 7 лет – срок службы привода,

К_год = 0,75,

К_сут = 0,64 ,

L_h=365*7*24*0,75*0,64 =29350 часов.

Рабочий ресурс привода принимаем L_h= 30000 часов. 

2. ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРИВОДА.

 

1. Определение мощности и частоты вращения двигателя.(2, стр.41)

 

      Мощность  двигателя зависит от требуемой  мощности рабочей машины, а его  частота вращения – от частоты вращения приводного вала рабочей машины.

1. Р_рм=F*V – требуемая мощность рабочей машины.

Р_рм=F*V=1000*0,17=170 Вт,

2. h=h_зп*h_оп *h_пк³*h_м – общий коэффициент полезного действия (КПД).

По табл. 2.2:

h_зп=0,92 – КПД закрытой червячной передачи,

h_оп=0,97 – КПД клиноременной передачи,

h_пк=0,995 – КПД одной пары подшипников качения,

h_м=0,98 – КПД муфты.

h=0,92*0,97*0,995²*0,98=0,88.

3. Р_дв= Р_рм/h - требуемая мощность двигателя.

Р_дв=0,17/0,88=0,19 кВт.

4. Р_ном> Р_дв – номинальная мощность двигателя.

По табл. K9. выбираем двигатель: 4ААМ63В6У3.

Р_ном= 0,25 кВт, n_ном= 890 об/мин. 

2. Определение передаточного числа привода и его ступеней. (2, стр.43)

 

     Передаточное  число привода определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя  к частоте вращения приводного вала рабочей машины при номинальной нагрузке.

Для ленточных  конвейеров:

1. n_рм=60000*V/(p*D) – частота вращения приводного вала рабочей машины.

Где – D диаметр барабана,

n_рм=60000*0,17/(p*200)= 16,2 об/мин.

 

2. U= n_ном/ n_рм – общее передаточное число привода.

U= 890/16,2 = 55

3. Передаточные отношения ступеней привода.

U_зп=20 - передаточное число червячной передачи, назначено исходя из рекомендаций 
в табл. 2.3.

U_оп=U/ U_зп - передаточное число открытой клиноременной передачи.

U_оп= 55 / 20 = 2,75

3. Определение силовых и кинематических параметров привода. (2, стр.46)

 

      Силовые и кинематические параметры привода рассчитывают на валах из требуемой мощности двигателя и его номинальной частоты вращения при установившемся режиме. 

Р_ном= 0,25 кВт – мощность двигателя,

Р₁= Р_ном*h_р.м.*h_п.к. = 1,0*0,97*0,995 = 0,24 кВт – мощность на на быстроходном валу,

Р₂= Р₁*h_з.п.*h_п.к. = 0,24*0,92*0,995 = 0,22 кВт – мощность на на тихоходном валу,

Р_б.= Р₂*h_м.*h_п.к.= 0,22*0,98 = 0,21 кВт – мощность на барабане электрической лебедки, 

n_ном=890 об/мин – число оборотов двигателя,

n₁= n_ном/U_р.п. = 890/2,75=324 об/мин - число оборотов быстроходного вала,

n₂= n₁/ U_з.п. = 324/20=16,2 об/мин - число оборотов тихоходного вала,

n_б.= n₂ = 16,2 об/мин - число оборотов барабана электрической лебедки, 

w_ном= p*n_ном/30 = 3,14*890/30 = 93,2 с^-1 – угловая скорость вала двигателя,

w₁=w_ном /U_р.п. =93,2/2,75 = 33,9 с^-1 – угловая скорость быстроходного вала,

w₂=w₁/ U_з.п. = 33,9/20,0 = 1,7 с^-1 – угловая скорость тихоходного вала,

w_б.=w₂ = 1,7 с^-1 – угловая скорость барабана электрической лебедки, 

Т_дв= Р_дв/w_ном= 250/93,2 = 2,7 Н*м – вращающий момент на валу двигателя,

Т₁= Т_дв*U_р.п*h_р.м.*h_п.к. = 2,7*2,75*0,97 0,995 = 7,5 Н*м – вращающий момент на быстроходном валу редуктора,

Т₂= Т₁* U_з.п.*h_з.п.*h_п.к.= 7,5*20,0*0,92*0,995 = 129 Н*м - вращающий момент на тихоходном валу,

Т_б.= Т₂*h_м. = 129*0,98 = 126 Н*м - вращающий момент на барабане электрической лебедки.

 

      Результаты  расчётов сводим в таблицу:

      Силовые и кинематические параметры привода 

 
 

 

3. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСКАЕМЫХ  НАПРЯЖЕНИЙ. (2, стр.51)

 

1. Червячная передача

 

1. Червяки изготовляют  из тех же марок сталей, что и  шестерни зубчатых передач. В условиях индивидуального и мелкосерийного производства применяют зубчатые колёса с твёрдостью материала £350 НВ. Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей их прирабатываемости твердость червяка назначается больше твердости колеса на 20…50 единиц.

Материал, термообработку и твердость червяка  выбираем по табл. 3.1, 3.2:

Сталь 40ХН, термообработка – улучшение.

2. Допускаемые контактные напряжения при расчётах на прочность определяются по коэффициенту долговечности:

- коэффициент долговечности.

N_HO1=25*10⁶ – число циклов перемены напряжений для червяка, соответствующее пределу выносливости (табл. 3.3),

N₁=573*w₁*L_h= 573*33,9*30000 = 585*10⁶ - число циклов перемены напряжений за весь срок службы червяка,

Так как  N₁ больше N_HO1 соответственно, то K_HL1=1.

По табл. 3.1 определяем допускаемые контактные напряжения, соответствующие пределу выносливости:

[s]_Н01=1,8* НВ_1ср+67=1,8*285+67=580 Н/мм² – червяка,

Определяем  допускаемые контактные напряжения для зубьев червяка:

[s]_Н1= K_HL1*[s]_Н01=1*580=580 Н/мм²,

3. Проверочный расчёт зубчатых передач на изгиб выполняется по допускаемым напряжениям изгиба.

- коэффициент долговечности.

N_FO1=4*10⁶ – число циклов перемены напряжений для всех сталей, соответствующие пределу выносливости.

Так как  N₁ больше N_FO1 соответственно, то K_FL1=1.

По табл. 3.1 определяем допускаемые напряжения изгиба, соответствующие пределу  выносливости: