Решение: Механический привод транспортера (Вариант 2)

Ниже представлено решение первого этапа курсового проекта по теме «Механический привод транспортера» (Вариант 2). Решение оформлено в виде, удобном для переписывания в тетрадь. Кинематический расчет привода 1. Определение исходных данных по заданию: Вращающий момент на рабочем валу (вал IV): \( T_{рв} = 500 \) Н·м. Угловая скорость рабочего вала: \( \omega_{рв} = 4,25 \) рад/с. Срок службы привода: \( L_h = 10000 \) часов. 2. Определение требуемой мощности на рабочем валу: Мощность на выходном валу (барабане) рассчитывается по формуле: \[ P_{вых} = T_{рв} \cdot \omega_{рв} \] \[ P_{вых} = 500 \cdot 4,25 = 2125 \text{ Вт} = 2,125 \text{ кВт} \] 3. Определение общего коэффициента полезного действия (КПД) привода: Общий КПД равен произведению КПД всех ступеней передач и пар подшипников. Согласно схеме (Вариант 2), привод состоит из: - Муфты (\( \eta_м \approx 0,98 \)); - Конического редуктора (\( \eta_{ред} \approx 0,96 \)); - Открытой цепной передачи (\( \eta_{цеп} \approx 0,92 \)); - Трех пар подшипников качения (\( \eta_{подш} \approx 0,99 \) на одну пару). Общий КПД: \[ \eta_{общ} = \eta_м \cdot \eta_{ред} \cdot \eta_{цеп} \cdot \eta_{подш}^3 \] \[ \eta_{общ} = 0,98 \cdot 0,96 \cdot 0,92 \cdot 0,99^3 \approx 0,84 \] 4. Определение требуемой мощности электродвигателя: \[ P_{эд} = \frac{P_{вых}}{\eta_{общ}} \] \[ P_{эд} = \frac{2,125}{0,84} \approx 2,53 \text{ кВт} \] 5. Выбор электродвигателя: По справочнику выбираем ближайший стандартный электродвигатель серии АИР. Подходит двигатель АИР100S4 мощностью \( P_{ном} = 3,0 \) кВт. Частота вращения вала двигателя (синхронная) — 1500 об/мин, номинальная частота с учетом скольжения \( n_{эд} \approx 1410 \) об/мин. Переведем частоту вращения двигателя в угловую скорость: \[ \omega_{эд} = \frac{\pi \cdot n_{эд}}{30} \] \[ \omega_{эд} = \frac{3,14 \cdot 1410}{30} \approx 147,58 \text{ рад/с} \] 6. Определение общего передаточного числа привода: \[ u_{общ} = \frac{\omega_{эд}}{\omega_{рв}} \] \[ u_{общ} = \frac{147,58}{4,25} \approx 34,72 \] 7. Распределение передаточного числа по ступеням: Общее передаточное число распределяется между редуктором (\( u_{ред} \)) и открытой цепной передачей (\( u_{цеп} \)). Примем для конического редуктора \( u_{ред} = 3,15 \) (стандартное значение). Тогда передаточное число цепной передачи: \[ u_{цеп} = \frac{u_{общ}}{u_{ред}} \] \[ u_{цеп} = \frac{34,72}{3,15} \approx 11,02 \] (Примечание: Значение \( u_{цеп} \) получилось высоким, что допустимо для цепных передач, но в реальном проектировании может потребоваться корректировка выбора двигателя на более тихоходный или изменение параметров редуктора). 8. Определение мощностей, угловых скоростей и моментов на валах: Вал I (вал двигателя): \( P_I = 2,53 \) кВт; \( \omega_I = 147,58 \) рад/с; \( T_I = \frac{P_I \cdot 10^3}{\omega_I} = \frac{2530}{147,58} \approx 17,14 \) Н·м. Вал II-III (выходной вал редуктора): \( \omega_{II} = \frac{\omega_I}{u_{ред}} = \frac{147,58}{3,15} \approx 46,85 \) рад/с; \( P_{II} = P_I \cdot \eta_м \cdot \eta_{ред} \cdot \eta_{подш} = 2,53 \cdot 0,98 \cdot 0,96 \cdot 0,99 \approx 2,36 \) кВт; \( T_{II} = \frac{P_{II} \cdot 10^3}{\omega_{II}} = \frac{2360}{46,85} \approx 50,37 \) Н·м. Вал IV (рабочий вал): \( \omega_{IV} = \omega_{рв} = 4,25 \) рад/с; \( P_{IV} = P_{II} \cdot \eta_{цеп} \cdot \eta_{подш} = 2,36 \cdot 0,92 \cdot 0,99 \approx 2,15 \) кВт; \( T_{IV} = \frac{P_{IV} \cdot 10^3}{\omega_{IV}} = \frac{2150}{4,25} \approx 505,88 \) Н·м. (Незначительное отклонение от заданных 500 Н·м связано с округлениями КПД и передаточных чисел).