Міністерство освіти і науки України

Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка

Електромеханічний факультет

Кафедра обладнання нафтових та газових промислів


КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни:

“Основи конструювання механічної частини електроприводів”

на тему:

“Запропонувати електромеханічний привід виконуючого механізму”

Варіант №6




Вступ
В цій РПЗ приведені деякі розрахунки електромеханічного приводу ланцюгового транспортера.

Ланцюговий транспортер це — машина неперервної дії для переміщення кускових або штучних вантажів, яка широко застосовується при механізації та автоматизації промислових процесів в різних галузях народного господарства.

Ланцюговий транспортер (рис.1) виконаний у вигляді двох зірочок: ведучої 1 та веденої 2, через які перекинуто транспортерний ланцюг 3. Ведена зірочка має натяжний пристрій гвинтового типу 4. Тяговим та вантажонесучим органом у ланцюгового транспортера є ланцюг 3 та напрямлячі-опори 5, які розташовані як під верхньою, так і під нижньою гілками ланцюга. Швидкість руху ланцюга коливається від 1 до 8 м/с в залежності від виду транспортуємого вантажу та умов експлуатації.

Проектуємий електропривід буде передавати обертовий рух ведучій зірочці 1.

Транспортні пристрої забезпечують неперервність технологічних процесів, тому до них застосовують особливі вимоги по надійності та довговічності. У зв’язку з цим оптимальним приводом для ланцюгового транспортера буде електричний привід з асинхронним електродвигуном змінного струму, який має суттєву перевагу у порівнянні з іншими видами приводів (гідравлічним та пневматичним).

Приводи з асинхронними двигунами широко розповсюджені в робототехнічних та технологічних комплексах. Це пояснюється тим, що асинхронні двигуни мають просту конструкцію, надійні в експлуатації, дешевші, значно легші та менші за розмірами від електричних двигунів іншого типу.





Рис. 1. Кінематична схема стрічкового транспортера:

1 — зірочка ведуча,

2 — зірочка ведена,

3 — ланцюг транспортний,

4 — пристрій натяжний,

5 — направляючі,

6 –– станина.
Враховуючи викладене вважаємо, що основною метою цього проекту є розробка такої конструкції передаточного механізму електроприводу, яка б відповідала всім вимогам, що ставляться в технічному завданні.

Для успішного вирішення поставленої задачі в проектуємому передаточному механізмі необхідно використати якомога більше число серійно виготовляємих складових частин, що мають гарантовану заводом-виробником надійність та довговічність.




1. Опис будови та принципу дії електроприводу
В результаті техніко-економічного аналізу (див. розділ 4) вибрано кінематичну схему розробляємого електроприводу (рис.2).

Електропривід включає двигун М, який за допомогою пружної втулочно-пальцевої муфти МУВП з’єднаний з вхідним валом черв’ячного редуктора Ч250. На вихідний вал черв’ячного редуктора насаджено зірочку Z₁, яка за допомогою втулочно-роликового ланцюга Ц з’єднана з веденою зірочкою Z₂, що закріплена на валу ведучої зірочки ланцюгового транспортера. Ланцюгова передача має натяжний ролик НР.

Електродвигун з черв’ячним редуктором змонтовані на окремій рамі, тобто виконані у вигляді самостійного блоку, який розташований під холостою гілкою стрічкового транспортера. Така компоновка електропривода відповідає принципам блочно-модульної побудови машин, дозволяє вписатися в габарити ланцюгового транспортера та дає можливість зручного обслуговування складових частин електропривода при експлуатації.

Технічна характеристика електропривода

1.                 Номінальний обертовий момент на вихідному валу, Нм —6180;

2.                 Частота обертання вихідного вала, об/хв — 17;

3.                 Електродвигун — АИР160S6У3, Р = 11,0 кВт, n = 970 об/хв;

4.                 Редуктор — Ч-250-50-19,4-51-У3, Т_вих = 4120 Нм при n_б = 1000 об/хв;

5.                 Габаритні розміри, мм довжина —1312, ширина —648, висота —760;

6.                 Маса, кг ~600.





Рис.2. Кінематична схема електроприводу ланцюгового транспортера:




2. Попередній вибір електродвигуна
Визначаємо корисну потужність, яка необхідна для привода стрічкового транспортера, за формулою:
Р_кор = Т_кор,                                                                                   (1)
де Т_кор — середній момент корисного опору на ведучому барабані за графіком навантаження, Нм;

 — кутова швидкість ведучої зірочки, с^-1.

Враховуючи характер навантаження (див. рис. 2 в технічному завданні)
Т_кор = (Тх 0,5t + 0,8Тх0,5 t)/(0,5 t +0,5 t)=0,9Т=0,9х3750=3375 Нм.
де Т — діючий момент корисного опору на ведучому барабані —3750 Нм, який заданий;

t — час дії навантаження, хв.
 ₌ p n/30=pх 17/30=1,78 1/с.
де n — частота обертання ведучої зірочки 17 об/хв по завданню.

Підставивши отримані значення Т_кор та  в рівняння (1), отримаємо:
Р_кор = 3375 х1,78= 6007,5 Вт
Необхідну потужність елкктродвигуна визначаємо за формулою:
Р_необх = к Р_{кор /},                                                                           (2)




де к — коефіцієнт запасу, величина якого згідно даних [1] коливається від 1,1 до 1,2; приймаємо 1,1;
Р_кор = 6007, 5 Вт;
 — коефіцієнт корисної дії передаточного механізму, склад якого невідомий; тому попередньо приймаємо = 0,7.

Тоді
Р_необх = 1,1 х6007,5 /0,7 = 9440,35 Вт
Номінальну потужність Р_ном встановлюємого електродвигуна визначаємо по каталогу [2] виходячи із співвідношення:
Р_ном  Р_необх
Враховуючи, що електродвигуни змінного струму по масі на 50% легші та вимагають в 4,5 рази менших витрат міді у порівнянні з електродвигунами постійного струму [2], мають більш високу ступінь захисту, а також у зв’язку з умовами роботи стрічкового транспортера та вимогами технічного завдання, в проектуємому електроприводі орієнтуємося на застосування трифазних асинхронних електродвигунів змінного струму з короткозамкнутим ротором, як найбільш простих, надійних та дешевих.

В електроприводі, що ми проектуємо можуть бути використані асинхронні електродвигуни, технічні показники яких наведені в таблиці 1.


Таблиця 1.Технічні показники електродвигунів, що призначені для використання в електроприводі.



Р — номінальна потужність двигуна,

n — асинхронна частота обертання вала,

L, B, H — довжина, ширина та висота двигуна,

d_b — приєднувальний діаметр вала,

l_b — довжина приєднувальної частини вала,

Т_пуск/Т_ном і Т_макс/Т_ном — відношення пускового та максимального моментів до номінального моменту, що розвиває двигун,

m D² — маховий момент ротора двигуна,

 — коефіцієнт корисної дії.




3. Компоновка кінематичної схеми електропривода
Попередньо вибрані до встановлення два типи двигунів з синхронними частотами обертання валів1000, 1500 об/хв визначають дві можливих варіанти кінематичних схем передаточного механізму.

Визначаємо для кожного варіанта передаточне відношення по формулі:
і = n_дв/n_З,                                                                                          (3)
деn_дв — асинхронна частота обертання якоря двигуна, об/хв,

n — частота обертання ведучої зірочки ланцюгового транспортера, об/хв, і результати розрахунків зводимо в таблицю 2.
Таблиця 2. Передаточні відношення передаточних механізмів

електроприводу для різних двигунів



Далі визначаємо передаточне відношення передаточного механізму електропривода транспортера за умови мінімального часу пуску. Розрахунок ведемо згідно слідуючої таблиці 3, враховуючи, що момент інерції ротора двигуна пропорційний його маховому моменту.




Таблиця 3.Динамічні характеристики електроприводів



Наведені розрахунки свідчать про те, що при мінімальному часі пуску оптимальним буде електропривід з двигуном АИР132М4У3, так як він має найменший добуток m D² i². Цей двигун має (див. табл. 1) найменшу масу серед розглянутих двигунів. Як видно з таблиці 1, із підвищенням частоти обертання якоря маса двигуна та його габаритні розміри зменшуються, знижується ціна, а ККД збільшується. Але робочий ресурс також зменшується.

Враховуючи викладене, для розробки компоновочних схем електропривода, зупинимося на електродвигунах АИР132М4У3 та АИР160S6У3

Розробляючи кінематичні схеми передаточних механізмів, враховуємо також вимоги найменших габаритних розмірів і можливість вписатися в габаритні розміри ланцюгового транспортера. Звісно, найбільш зручним буде електропривід, який буде розташований під ланцюговим транспортером. Така умова потребує застосування в якості останнього ланцюга електропривода механічної передачі з гнучким зв’язком. Для тихохідних механізмів (транспортерів і конвейєрів), що має місце в нашому випадку, рекомендують ланцюгові передачі, на якій ми й зупинимося [3].

Орієнтуючись на ці обмеження, компонуємо кінематичні схеми електроприводу з вибраним двигуном. В якості складових частин використовуємо якомога більше серійно випускаємих механічних редукторів, муфт, гнучких зв’язків і т.д., так як тільки в цьому разі ми можемо досягти найбільш економічного рішення, найбільшої довговічності та надійності приводу.

Таблиця 4. Перелік складових частин електроприводів та розбиття передаточного числа




4. Вибір електродвигуна та аналіз кінематичних схем електроприводу
Уточнюємо коефіцієнти корисної дії кожного варіанта, основуючись на тому, що складові частини електропривода мають слідуючі значення ККД згідно [2].

Черв’ячний редуктор Ч320, і = 80_чр = 0,83

Черв’ячний редуктор Ч250, і = 50_чр = 0,82

Муфта пружна МУВП_м = 0,99

Ланцюгова передача_лп = 0,95

Тоді, відповідно до варіантів загальний ККД передаточного механізму буде рівний:
1 — ₁ = _мчр

Варіанти	Габ. розм. LxBxH мм	Маса кг	Усталена поту-жність,кВт	ККД	Дійсний оберт. момент Т на вих. валі Нм
1	950х500х300	881,5	11,0	0,78	3750
2	1312х648х760	600	11,0	0,77	3750