РГР-31
.docТехническое задание на проектирование
привода смесителя
Кинематическая схема редуктора
Исходные данные для проектирования привода смесителя
-
Наименование параметра
Ед.
изм.
Схема 3
Вариант 6
Крутящий момент на валу исполнительного механизма, Тим
Н·м
400
Частота вращения исполнительного механизма, nим
мин–1
50
Передаточное отношение планетарной ступени, iпл
–
14,6
Срок службы, L
год
2,8
Коэффициент годового использования, Кг
–
0,75
Коэффициент суточного использования, Кс
–
0,6
Коэффициенты режимов нагрузки привода
α1
–
10–3
α2
–
0,6
α3
–
0,3
α4
–
0.1
β1
–
0,8
β2
–
0,7
Введение
Смеситель представляет собой установку для приготовления вещества путем перемешивания нескольких компонентов. Например, для приготовления бетона перемешивают цемент, песок, воду, щебень в определенных пропорциях. Различают смесители циклического и непрерывного действия, передвижные и стационарные, с гравитационным и с принудительным перемешиванием компонентов.
Смеситель, используемый для строительных целей, содержит: загрузочный ковш, подъемный барабан, редуктор, электродвигатель, смесительный барабан и штурвал привода барабана.
1. Кинематический расчет привода
Состав привода
1– электродвигатель;
2 – муфта;
3 – цилиндрическо-планетарный редуктор;
3.1 – рядовая ступень редуктора;
3.2 – планетарная ступень редуктора;
z1 z6 – зубчатые колеса;
– валы.
Определение мощности электродвигателя
Мощность исполнительного механизма
2093 Вт = 2,09 кВт.
Определим КПД () планетарной ступени по формуле (3) [1]
= 0,72.
Здесь iпл = 14,6 – передаточное отношение планетарной ступени ; h = 0,029 – коэффициент потерь [1].
Необходимая мощность электродвигателя
= 3,06 кВт,
где м = 0,98 – КПД муфты [1]; рс = 0,97 – КПД цилиндрической зубчатой передачи [1].
1.3. Определение передаточного отношения рядовой ступени редуктора
Зная диапозон синхронных частот вращений электродвигателя nдв, определим возможные передаточные отношения рядовой ступени редуктора, представляющей собой цилиндрическую зубчатую передачу.
Для расчетов используем соотношения
iоб = iр = nдв/nим ; iр = iрс · iпл или iрс = iр/iпл ,
где iоб, iр, iрс и iпл – соответственно передаточные отношения привода общее, редуктора, рядовой и планетарной ступеней редуктора.
Результаты расчетов сведены в табл. 1.
Таблица 1
Синхронная частота вращения электродвига-теля nдв, об/мин |
750 |
1000 |
1500 |
3000 |
Частота вращения исполнительного механиз-ма nим, об/мин |
50 |
|||
Общее передаточное отношение привода iоб |
15 |
20 |
30 |
60 |
Передаточное отношение планетарной ступени редуктора iпл |
14,6 |
|||
Передаточное отношение рядовой ступени редуктора iрс |
1,03 |
1,37 |
2,05 |
4,11 |
Рекомендуемому диапазону передаточных отношений зубчатой цилиндрической передачи i = 2,5…5,6 [2] удовлетворяет электродвигатель с синхронной частотой вращения nдв = 3000 об/мин, обеспечивающий передаточное отношение рядовой ступени редуктора iрс = 4,1.
1.4. Выбор стандартного электродвигателя
По справочной данным [1] выбираем асинхронный электродвигатель 90L2 серии АИР мощностью Рдв = 3 кВт. , Электродвигатель имеет номинальную (рабочую) частоту вращения nдв=2850 об/мин. Коэффициент перегрузки электродвигателя в момент пуска КП = Тпуск/Тном = 2,2.
Допускается применение электродвигателя Рдв (стандартное) Рдв (расчетное), если расхождение не превышает 8% [2].
=1,96% < 8%.
1.5. Уточнение общего передаточного отношения привода и передаточного отношения рядовой ступени редуктора
Для номинальной частоты вращения электродвигателя nдв = 2850 об/мин получим:
iоб = iр = nдв/ nим = 2850/50 = 57;
iрс = iоб / iпл = 57/14,6 = 3,90.
1.6. Распределение потока мощности по валам привода
РI = Рдвм = 3·0,98 = 2,94 кВт;
РII = РIрс = 2,940,97 = 2,85 кВт;
РIII = РИМ = РIIпл = 2,850,72 = 2,05 кВт.
Отклонение фактического значения РИМ(ф) от заданного РИМ(з) = 2,09 кВт:
=1,91%.
1.7. Частоты вращения и угловые скорости валов привода
Валы редуктора имеют следующие частоты вращения:
nI = nдв =2850 мин –1;
nII = nI /iрс = 2850/3,90 = 730,77 мин –1;
nIII = nИМ = nII /iпл = 730,77/14,6 = 50,05 мин –1.
Отклонение фактического значения nИМ от заданного:
= 0,1%.
Угловые скорости валов редуктора:
I = · nI/30 = 3,14·2850/ 30 = 298,30 с–1;
II = · nII/30 = 3,14·730,77/30 = 76,49 с–1;
III = · nIII/30 = 3,14·50,05/30 = 5,24 с–1.
1.8. Крутящие моменты на валах привода
ТI = PI/ I = 2940/298,30 = 9,86 Н·м;
ТII = PII/ II = 2850/76,49 = 37,36 Н·м;
ТIII = PIII/ III = 2050/5,24 = 391,22 Н·м.
1.9. Определение чисел зубьев колес планетарной ступени по заданному значению i пл [1]
Планетарная ступень относится к планетарному механизму третьего типа – (механизм 3) [1].
По условию iпл = .
Здесь использованы обозначения планетарных механизмов типа 2k-h [4]: zа и zb – центральные колеса; zg и zf – сателлиты. В рассматриваемом редукторе zа = z3, zb = z4, zg = z5, zf = z6.
Определим соотношение
α = .
Задавшись значением α, определим параметр . Можно задаться параметром и определить α. По значениям α и вычисляются параметры β и по формулам:
= и β =.
Примем α = 4, тогда = .
Отсюда = ; β = .
Параметры α, β и , выраженные числами: 4, и , имеют общее наименьшее кратное (ОНК), равное 56. Примем zg = z5 = ОНК = 56.
Отсюда следует
zа = z3 = zg = 4·56 = 224;
zb = z4 = zg = = 219;
zf = z6 = β · zg = = 51.
Проверим удовлетворяют ли числа зубьев зубчатых колес заданному передаточному отношению
= 14,6.
Проверим числа зубьев по условию сборки [1] и определим число сателлитов С.
Условие сборки
= q, где q – целое число.
.
Условие сборки выполняется, так как q является целым числом при С = 3 и С = 5.
Для механизма 3 условие соседства [1] при zg > zf
(za – zg) > zg + 2 .
(224 – 56) = 168·0,8660 = 145,49 > 56 + 2;
(224 – 56) = 168·0,5878 = 98,75 > 56 + 2.
Условие соседства для С = 3 и С = 5 выполняется.
Данные расчетов при α = 4; 6 и = ; ; сведены в табл. 2.
Таблица 2.
№ п/п |
Параметры |
Числа зубьев |
Условие сборки |
Условие соседства |
||||||
|
α |
β |
|
za= z3 |
zb= z4 |
zg= z5 |
zf= z6 |
|||
1 |
|
4 |
|
|
224 |
219 |
56 |
51 |
С = 3 С = 5 |
Выполняется |
2
|
|
6 |
|
|
258 |
219 |
43 |
34 |
С = 3 С = 5 |
Выполняется |
3 |
|
|
|
|
153 |
146 |
63 |
56 |
С = 2 С = 5 |
Выполняется Не выполняется |
4 |
|
|
|
|
374 |
365 |
99 |
90 |
С = 5 |
Выполняется |
5 |
|
|
|
|
221 |
219 |
26 |
24 |
С = 5 С = 13 |
Выполняется |
Для проектирования можно использовать зубчатые колеса: z3 = 224, z4 = 219, z5 = 56, z6 = 51, удовлетворяющих условию сборки с числом сателлитов С = 3.
Литература
1. Гилета В.П. Курсовое проектирование планетарных передач. Методические указания. – Новосибирск: Изд. НГТУ, 2001. – 31 с.
2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высш. шк., 1998. – 447 с.
3. Планетарные передачи. Справочник. Под ред. В.Н.Кудрявцева и Ю.Н.Кирдяшева. – Л.: Машиностроение, 1977. – 536 с.