Проектирование привода тяговой лебедки (стр. 1 из 2)

1. Введение

Ликвидация тяжелого ручного труда при выполнении основных и вспомогательных операций во всех отраслях народного хозяйства - в промышленности, строительстве, на транспорте, в сельскохозяйственном производстве требует применения грузоподъемных механизмов, являющихся одним из основных видов оборудования каждого предприятия.

Необходимо спроектировать грузоподъемное устройство, которое может использоваться в различных отраслях народного хозяйства, в том числе и в учебных мастерских.

В данной работе требуется рассчитать привод тяговой лебедки с заданными силовыми параметрами и кинематической схемой. Привод включает в себя электрический двигатель, одноступенчатый конический редуктор, открытую клиновую ременную передачу, одноступенчатый косозубый цилиндрический редуктор.

Лебедка - это грузоподъемная машина, предназначенная для перемещения груза, область ее применения может быть различной. Тяговые лебедки служат для перемещения тележек с грузом по горизонтальной местности.

В лебедке главным является тяговая способность или крутящий момент. Двигатели с высоким крутящим моментом очень дороги, используют двигатели с необходимой мощностью, но низким крутящим моментом и высокими оборотами ротора. Необходимого крутящего момента достигают при применении передаточных механизмов. При этом с увеличением крутящего момента уменьшается скорость передвижения грузов. Необходимо выбирать скорость перемещения грузов обоснованно, чтобы было удобно во время перемещения груза работать с ним. Таким образом, при проектировании лебедки закладывают максимальную массу груза и выбирают скорость перемещения этого груза, устанавливают размер рабочего барабана. Исходя из этих данных, следует подбор кинематической схемы, расчет и выбор двигателя и передаточных механизмов.

2. определение силовых и кинематических характеристик на исполнительном устройстве.

a. Определение полезной мощности на барабане:

Р = F*V= 9000*0.9 = 8100 Вт = 8,1 кВт

где Р-полезная мощность на барабане;

F- усилие на барабане, Н;

V- линейная скорость м/с.

b. Определяем момент на барабане:

Т4 = F *

= 9000 * = 1350 Н*м

где Д – диаметр барабана, м.

c. Определение угловой скорости:

ω4 =

= = 6 1/с

d. Определение частоты вращения барабана:

n4 =

= = 57,3 об/мин

3. Определение КПД установки и необходимой мощности электродвигателя.

ηобщ = η⁴ п.п.* η² з.з. * ηрем. = 0,99⁴ * 0,97² * 0,9 =0,82

где ŋ п.п. – КПД пары подшипников;

ŋ з.з. – КПД зубчатого зацепления;

ŋрем – КПД ременной передачи.

Требуется электродвигатель Р1≥

= = 9,9 кВт

Ориентируясь на схему привода и предлагаемые в справочнике передаточные отношения в редукторах, а также зная обороты вала выбираем электродвигатель.

Электродвигатель АД 132 М2:

Рэл=11 кВт, n эл=2895 об/мин,

= 3,5, m=62 кг

где Рэл – мощность электродвигателя;

n эл – угловая скорость ротора электродвигателя;

m – масса электродвигателя.

Муфту выбираем упругую втулочно-пальцевую по ГОСТ 21424-75. Номинальный крутящий момент 125 Н*м, максимальная скорость вращения 4600 об/мин.

Uобщ =

= = 50,5

где Uобщ – общее передаточное число привода.

Передаточные отношения для ременных передач желательно брать не более 5

Цилиндрическую зубчатую передачу и передаточное отношение редуктора выбираем из справочника.

Передаточное отношение редуктора должно входить в промежуток для конической прямозубой передачи U=2¸3.

Uк.п. =

= =2,8

где Uк.п.- передаточное число конической зубчатой передачи

Uр.п. - передаточное число ременной передачи

Uц.п. - передаточное число цилиндрической зубчатой передачи

Таблица распределения силовых и кинематических параметров на валах.

Р, кВт	Т,н*м	ω, 1/с	n,об/мин
1	9,9	32,7	302	2895
2	9,5	88,4	108	1032
3	8,4	281,2	30	286,5
4	8,1	1350	6	57,3

Для вала 3 имеем

Р3 =

= = 8,4 кВт

где Р3и Р4 – мощность на валу;

ŋ п.п. –КПД пары подшипников;

ŋ з.з. – КПД зубчатого зацепления.

Т3 =

= = 281,2 н*м

где Т3 и Т4 – крутящий момент на валу;

Uц.п. – передаточное число цепной передачи.

ω3 = ω4 * Uц.п. = 6*5=30 1/с

где ω3 и ω4 – частота вращения валов

n3 = n4*Uц.п. = 57,3*5 = 286,5 об/мин

где n3 и n4 – угловая скорость валов.

для вала 2

Р2 =

= = 9,5 кВт

Т2 =

= = 88,4 н*м

ω2 = ω3 * Uрем = 30*3,6=108 1/с

n2 = n3*Uрем = 286,5*3,6 = 1032 об/мин

для вала 1

Р1 =

= = 9,9 кВт

Т1 =

= = 32,7 н*м

ω1 = ω2 * Uк.п. = 108*2,8=302 1/с

n1 = n2*Uк.п. = 1032*2,8 = 2895 об/мин

По справочнику при нормальных условиях эксплуатации, передаточному отношению 5, скорости вращения быстроходного вала 500 об/мин, для редуктора ЦОН-20 мощность на тихоходном валу Рт = 18,8 кВт

nт =

= = 100 об/мин

nт – угловая скорость тихоходного вала.

ωт = = = 10,5 1/с

ωт – частота вращения тихоходного вала.

Тт =

= = 1790 н*м

Тт – момент на тихоходном валу.

Выбираем редуктор ЦОН-20-5-2

4. Подбор ременной передачи

Схема ременной передачи

Рис. 1

Ременные передачи являются одним из старейших типов механических передач, где привод осуществляется гибкой связью приводным ремнем.

В зависимости от формы поперечного сечения ремня передачи бывают: плоскоременные , клиноременные.

Наибольшее распространение получают клиноременные передачи, плоскоременные в последнее время применяются меньше. Круглые ремни применяют в основном в приборостроении, машинах домашнего обихода (швейных машинах). Зубчатые ремни используют для передачи повышенной мощности с точным сохранением скорости.

Основные преимущества ременной передачи: возможность передачи мощности на значительное расстояние до 1.5 м и более; плавность и сравнительная бесшумность работы; отсутствие резких колебаний нагрузок за счет упругой ремня; предохранение механизмов от перегрузки за счет возможного проскальзывания ремня; простота конструкции и эксплуатации; возможность различного расположения валов в пространстве.

К недостаткам ременных передач относятся: большие размеры передач, непостоянство передаточного числа из-за скольжения ремня, повышенная нагрузка на валы и их опоры вследствие необходимости обеспечить предварительное натяжение ремня, низкая долговечность ремней.

Типы ремней. Независимо от формы поперечного сечения все ремни должны отвечать следующим требованиям: высокая тяговая способность, т. е. Высокая сцепляемость с поверхностью шкива без пробуксовывания; достаточная прочность; долговечность и износоустойчивость; невысокая стоимость упругость при перегибах.