КИНЕМАТ и ЭНЕРГЕТ РАСЧЕТЫ

Составитель А.А. Ульянов

УДК 621.81 (075.5)

Энергетический и кинематический расчеты приводов: Метод. указания по дисциплине «Детали машин» для студентов машиностроительных спец. всех форм обучения, - 4-е изд., перераб./ НГТУ; Сост.: А.А. Ульянов. - Н. Новгород,

2000. – 27 с.

Научный редактор Ю.П.Кисляков

Редактор И.И. Морозова

Подп. к печ. 27.03.2000. Формат 60х841/16. Бумага газетная.. .

Печать офсетная Печ. л. 1,75.. Уч.- изд. л. 1,4. Тираж 500 экз. Заказ 222. Нижегородский государственный технический университет. Типография НГТУ,. 603600, .Н. Новгород, ул. Минина, 24.

© Нижегородский государственный технический университет, 2000

2

1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСПОРТЕРАХ

Транспортеры или конвейеры являются неотъемлемой частью современного технологического процесса, обеспечивая перемещение изделий между основным оборудованием цехов, со складов и на склады, между цехами; выполняя роль накопителей заготовок; осуществляя механизацию погрузочноразгрузочных работ и т.д.

Различают конвейеры с тяговым органом (ленточные, цепные, канатные) и без тягового органа (винтовые, роликовые, дисковые, транспортирующие трубы и др.). Самыми распространенными являются ленточные и цепные конвейеры.

Если говорить упрощено, то ленточный конвейер (рис.1) состоит из приводного 1 и натяжного 2 барабанов, охватывающей их ленты 3 с грузом 4, поддерживающих ленту от провисания роликов 5, привода 6 и натяжного устройства 7.

Цепной транспортер (рис.2) имеет: 1 - приводные звездочки (одну или две); 2 - натяжные звездочки (одну или две); 3 - тяговые цепи (одну или две) с грузонесущим приспособлением; 4 - груз; 5 - устройства, поддерживающие цепи с грузом; 6 - привод; 7 - натяжное устройство.

Все составные части конвейеров монтируются на рамах.

На рис.1 и 2 рабочие ветви конвейеров - верхние; нижние ветви - холостые, образующие замкнутые контуры транспортеров.

3

Конвейеры с гибким тяговым органом «тянут» груз по принципу «на себя». Например, у ленточного конвейера (рис.1) движение груза 4 задано спра ва налево, поэтому приводной барабан 1 (рабочий орган), соединенный с приводом 6, расположен слева. На рис.2 движение цепей 3 задано слева направо, и привод 6 располагается справа.

В ленточных конвейерах нагрузка передается фрикционным способом за счет сил трения между приводным барабаном и лентой, в цепных - зацеплением цепей и зубьев приводных звездочек.

Тяговое усилие F (вращающий момент Т или мощность Р) на рабочем органе определяется расчетом сопротивлений на участках конвейера методом обхода по контуру. Допускаемая скорость движения v ленточных конвейеров до 6...8 м/с, цепных - до 1...1,5 м/с.

Подробно с транспортерами различных конструкций можно ознакомиться, например, по [1].

Не путать приводные цепи, применяемые для передачи энергии на рабочий орган в составе привода, с тяговыми цепями конвейера!

2.МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ ПРИВОДОВ

2.1.Общие сведения

Как правило, угловые скорости двигателя и рабочего органа машины не равны между собой. Согласование скоростей осуществляют с помощью передач.

Привод включает в себя двигатель и передачу (трансмиссию). Механической передачей называют механизм, предназначенный для

передачи энергии от двигателя к рабочему органу с преобразованием скорости и нагрузки.

Все механические передачи делят на две группы:

1)основанные на использовании трения (фрикционные и ременные);

2)основанные на использовании зацепления (зубчатые - цилиндрические

иконические, червячные, цепные, зубчатоременные, винт-гайка).

Самые распространенные - цилиндрические зубчатые передачи, к разновидностям которых относятся планетарные, волновые и винтовые. Коническая передача с перекрещивающимися осями называется гипоидной.

По характеру установки в приводы зубчатые передачи бывают открытые (около 10%) и закрытые. Силовые червячные, планетарные, волновые, гипоидные передачи из-за конструктивных и эксплуатационных особенностей выполняют закрытыми.

4

Направление вращения червячной передачи определяется по типу вращения пары винт - гайка : примеры показаны на рис.5.

Кинематические схемы приводов выполняют по ЕСКД ГОСТ 2.703-68 «Правила выполнения кинематических схем» и по ГОСТ 2.770-68 «Условное изображение элементов в схемах».

Если попытаться составить абстрактную схему привода, включающую все виды передач, то порядок размещения передач в схеме будет следующим (рис.6): двигатель - ременная передача - фрикционная передача (вариатор - на рис.6 отсутствует) - редуктор (коробка скоростей) - открытые цилиндрические передачи (1-я с наибольшим передаточным числом u, далее по порядку уменьшения u) - открытая коническая передача - цепная передача - винт-гайка.

Рис.6. Пример кинематической схемы привода:

(например, u = 5); 5 - открытая зубчатая цилиндрическая передача (например, u = 2,8); 6 - открытая зубчатая коническая передача; 7 - цепная передача; 8 - передача винт-гайка; 9 - рабочий орган машины

Передача, расположенная между двумя соседними валами, называется одной ступенью привода.

Конкретный состав передач в приводе зависит в основном от двух критериев:

1)от общего передаточного числа привода u0 ;

2)от компоновки привода, т.е. от объема заданного пространства, в котором должен размещаться привод.

2.2. Характеристика передач привода

Основные характеристики:

1). нагрузка на рабочем органе - сила Fр.о (Н), или вращающий момент Tр.о (Н.м), или мощность Рр.о (кВт) - и характер (циклограмма) ее изменения в течение цикла;

6

где Тnom - номинальный момент - наибольший из длительно действующих (число циклов N > 104...105) по циклограмме нагружения (без учета пускового

момента); Тnom = Тр.о;

КЕ - коэффициент приведения заданного переменного режима нагружения к эквивалентному постоянному:

где Тi, Lhi - момент и время работы i-го блока постоянной нагрузки с циклограммы нагружения:

Lh = Lhi - полный срок службы передачи:

n - число блоков нагрузки по циклограмме нагружения.

3. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Для привода общего назначения в основном применяют трехфазные асинхронные электродвигатели переменного тока.

На рис.8 показана типовая характеристика такого электродвигателя; обозначено: Т - вращающий момент, развиваемый двигателем;

n - частота вращения ротора (определяется числом пар полюсов обмотки статора и нагрузкой ротора;

nc - синхронная частота вращения электромагнитного поля статора:

nдв - номинальная частота вращения ротора при номинальной нагрузке Тnom, которую может отдавать двигатель длительно, не нагреваясь свыше допустимой температуры;

8