Добре, давайте розрахуємо двигун для конвеєра згідно з вашим варіантом. Для цього нам потрібно виконати кілька кроків, використовуючи дані з таблиць та формули.
Для прикладу, я виберу варіант №1. Ви можете замінити дані на свій варіант.
1. Вихідні дані (Варіант №1)
З таблиці 10.1 та 10.2 для варіанту №1 візьмемо наступні дані:
* Зусилля попереднього натягу, \(F_0 = 16\) кН \( = 16000\) Н
* Сила тяжіння вантажу, що транспортується, \(G_{вантаж} = 55\) кН \( = 55000\) Н
* Сила тяжіння несучих і тягових елементів, \(G_0 = 12\) кН \( = 12000\) Н
* Кут нахилу траси до горизонту, \(\beta = 2^\circ\)
* Діаметр барабана або зірочки, \(D = 420\) мм \( = 0,42\) м
* Діаметр цапфи підшипника, \(d = 55\) мм \( = 0,055\) м
* Швидкість конвеєра, \(v_k = 0,8\) м/с
* Передатне число редуктора, \(i_p = 25\)
* Загальний коефіцієнт опору руху, \(c = 0,02\)
* Коефіцієнт тертя, \(\mu = 0,03\)
* ККД механічної передачі, \(\eta_t = 75\) % \( = 0,75\)
* Коефіцієнт запасу, \(k_z = 1,2\)
2. Розрахунок зусиль
2.1. Зусилля, обумовлене підйомом або опусканням вантажу \(F_t\)
Використовуємо формулу:
\[F_t = \pm G_{заг} \sin \beta\]
де \(G_{заг} = G_{вантаж} + G_0\).
У нашому випадку конвеєр піднімає вантаж, тому знак "плюс".
\[G_{заг} = 55000 \text{ Н} + 12000 \text{ Н} = 67000 \text{ Н}\]
\[F_t = 67000 \text{ Н} \cdot \sin(2^\circ)\]
\[F_t = 67000 \text{ Н} \cdot 0,034899 \approx 2338,23 \text{ Н}\]
2.2. Сумарне зусилля, викликане тертям в опорах роликів, стрічки або роликів об монорейку \(\Delta F\)
Використовуємо формулу:
\[\Delta F = c(G_{вантаж} + G_0) \cos \beta\]
\[\Delta F = 0,02 \cdot (55000 \text{ Н} + 12000 \text{ Н}) \cdot \cos(2^\circ)\]
\[\Delta F = 0,02 \cdot 67000 \text{ Н} \cdot 0,99939 \approx 1339,18 \text{ Н}\]
2.3. Зусилля, яке компенсує опір руху від тертя в підшипниках натяжного барабана (зірочки) \(F_{п.б}\)
Використовуємо формулу (10.2):
\[F_{п.б} = \frac{2 F_0 \mu d}{D}\]
\[F_{п.б} = \frac{2 \cdot 16000 \text{ Н} \cdot 0,03 \cdot 0,055 \text{ м}}{0,42 \text{ м}}\]
\[F_{п.б} = \frac{52,8 \text{ Н} \cdot \text{м}}{0,42 \text{ м}} \approx 125,71 \text{ Н}\]
2.4. Рушійне зусилля, що передається приводом на барабан (зірочку) \(F_c\)
Використовуємо формулу (10.3):
\[F_c = F_{наб} - F_0 + F_t + \Delta F + F_{п.б}\]
Згідно з методичними вказівками, для нормальної передачі зусилля стрічка повинна мати попередній натяг, який створюється вантажем \(Q_0\). Зусилля натягу стрічки \(F\) змінюватиметься від точки 0 у напрямку до точки 1-3 внаслідок додаткових зусиль опору руху. У точці 3 зусилля \(F_{наб}\) на гілці стрічки (ланцюга), що набігає, складається з наступних складових:
\[F_{наб} = F_0 + F_t + \Delta F + F_{п.б}\]
Тоді рушійне зусилля \(F_c\) буде:
\[F_c = (F_0 + F_t + \Delta F + F_{п.б}) - F_0 + F_t + \Delta F + F_{п.б}\]
\[F_c = 2(F_t + \Delta F + F_{п.б})\]
Підставляємо розраховані значення:
\[F_c = 2 \cdot (2338,23 \text{ Н} + 1339,18 \text{ Н} + 125,71 \text{ Н})\]
\[F_c = 2 \cdot 3803,12 \text{ Н} = 7606,24 \text{ Н}\]
3. Розрахунок необхідної потужності двигуна
Використовуємо формулу (10.4):
\[P_{дв.обс} = k_z \frac{F_c v_k \cdot 10^{-3}}{\eta_t}\]
\[P_{дв.обс} = 1,2 \cdot \frac{7606,24 \text{ Н} \cdot 0,8 \text{ м/с} \cdot 10^{-3}}{0,75}\]
\[P_{дв.обс} = 1,2 \cdot \frac{6084,992 \text{ Вт}}{0,75} \cdot 10^{-3}\]
\[P_{дв.обс} = 1,2 \cdot 8113,32 \text{ Вт} \cdot 10^{-3} \approx 9,736 \text{ кВт}\]
4. Розрахунок необхідної кутової швидкості двигуна
Використовуємо формулу (10.5):
\[\omega_{дв.обс} = \frac{2 v_k i_p}{D}\]
\[\omega_{дв.обс} = \frac{2 \cdot 0,8 \text{ м/с} \cdot 25}{0,42 \text{ м}}\]
\[\omega_{дв.обс} = \frac{40 \text{ м/с}}{0,42 \text{ м}} \approx 95,238 \text{ рад/с}\]
5. Вибір електродвигуна за каталогом
Нам потрібен електродвигун з потужністю \(P_{дв.обс} \ge 9,736\) кВт та кутовою швидкістю \(\omega_{дв.обс} \approx 95,238\) рад/с.
Переведемо кутову швидкість в оберти за хвилину (об/хв) для зручності вибору за каталогом:
\[n = \omega \cdot \frac{60}{2\pi}\]
\[n = 95,238 \text{ рад/с} \cdot \frac{60}{2\pi} \approx 909,5 \text{ об/хв}\]
Отже, шукаємо двигун потужністю близько 10-11 кВт і частотою обертання близько 900-1000 об/хв.
Приклад вибору двигуна (ви повинні обрати конкретну модель з реального каталогу):
Припустимо, ми розглядаємо асинхронні електродвигуни серії АИР.
Наприклад, може підійти двигун:
* **Тип-модель:** АИР160S6
* **Потужність:** 11 кВт (це більше або дорівнює 9,736 кВт)
* **Частота обертання:** 970 об/хв (це близько до 909,5 об/хв)
Цей двигун відповідає розрахунковим параметрам.
6. Контрольні питання
10.5.1 Яке призначення конвеєрів?
Конвеєри призначені для безперервного транспортування сипучих, штучних або кускових вантажів на різні відстані в горизонтальному, похилому або вертикальному напрямках. Вони використовуються для автоматизації виробничих процесів, зменшення ручної праці та підвищення продуктивності.
10.5.2 Які є різновиди конвеєрів?
Існує багато різновидів конвеєрів, які класифікуються за типом тягового органу, видом вантажу, трасою руху та іншими ознаками. Основні різновиди:
* Стрічкові конвеєри (для сипучих та штучних вантажів)
* Ланцюгові конвеєри (для штучних, великогабаритних вантажів, а також для транспортування в агресивних середовищах)
* Пластинчасті конвеєри (для важких, гарячих, гострих вантажів)
* Гвинтові (шнекові) конвеєри (для сипучих, дрібнокускових вантажів)
* Роликові конвеєри (рольганги) (для штучних вантажів з плоскою основою)
* Підвісні конвеєри (для транспортування вантажів по складній трасі, часто в цехах)
* Вібраційні конвеєри (для сипучих, дрібнокускових вантажів)
* Ковшові конвеєри (для вертикального транспортування сипучих вантажів)
* Пневматичні конвеєри (для транспортування сипучих вантажів потоком повітря)
10.5.3 Назвіть основні конструктивні елементи конвеєрів
Основні конструктивні елементи конвеєрів (на прикладі стрічкового конвеєра):
* **Тяговий орган:** стрічка, ланцюг, пластини, гвинт тощо.
* **Приводний барабан (зірочка):** передає рух тяговому органу від двигуна.
* **Натяжний барабан (зірочка):** забезпечує необхідний натяг тягового органу.
* **Опорні ролики (роликоопори):** підтримують тяговий орган з вантажем та порожню гілку.
* **Привод:** складається з електродвигуна, редуктора та муфти.
* **Станина (рама):** несуча конструкція конвеєра.
* **Завантажувальний та розвантажувальний пристрої:** для подачі та зняття вантажу.
* **Очищувальні пристрої:** для очищення стрічки від налипання матеріалу.
* **Гальмівні пристрої:** для зупинки конвеєра.
10.5.4 За якими параметрами вибирається електродвигун конвеєра?
Електродвигун конвеєра вибирається за такими основними параметрами:
* **Необхідна потужність:** розраховується з урахуванням всіх опорів руху та коефіцієнта запасу. Потужність двигуна повинна бути більшою або дорівнювати розрахунковій.
* **Необхідна кутова швидкість (або частота обертання):** розраховується виходячи зі швидкості руху тягового органу, діаметра приводного барабана та передатного числа редуктора. Фактична кутова швидкість двигуна повинна бути близькою до розрахункової.
* **Тип двигуна:** зазвичай використовуються асинхронні електродвигуни, але можуть бути й інші типи залежно від вимог (наприклад, двигуни постійного струму для регульованої швидкості).
* **Режим роботи:** тривалий, короткочасний, повторно-короткочасний.
* **Умови експлуатації:** температура, вологість, наявність агресивних середовищ, вибухонебезпечність, запиленість.
* **Напруга та частота мережі живлення.**
* **Конструктивне виконання:** спосіб монтажу (на лапах, фланцевий), ступінь захисту.
Сподіваюся, це рішення допоможе вам у навчанні!
