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3.2鏈傳動的設計
3.2.1鏈條的類型及選型
鏈的種類
傳動鏈---主要用來傳遞動力,通常,圓周速度v≤20m/s;傳動比i≤8,中心距a≤5~6m,傳遞功率P≤100KW,傳動效率h≈0.95~0.98。
起重鏈--主要用于起重機械中提升重物,其工作速度不大于0.25m/s。
曳引鏈--主要用于運輸機械中移動重物,其工作速度不大于2~4m/s。
(2) 鏈傳動的特點
是嚙合傳動,平均傳動比準確,但由于鏈輪的多邊形效應,使得鏈傳動的瞬時傳動比不是常數,從而引起附加的動載荷和振動。
鏈傳動的主要優(yōu)點:
與帶傳動比較,優(yōu)點是:無彈性滑動和打滑,平均傳動比準確;無需很大的張緊力,作用在軸上的壓力小;工況相同時,結構緊湊;傳動效率高,h≈98%;能在溫度較高、濕度較大、有油污等惡劣環(huán)境中使用。
與齒輪傳動和蝸桿傳動比較,優(yōu)點是:中心距較大時,結構簡單,重量輕;鏈傳動的制造和安裝的精度較低。
鏈傳動的主要缺點:只能用于平行軸間的傳動;瞬時速度和瞬時傳動比不是常數,傳動平穩(wěn)性較差;工作時有一定的沖擊和噪音;制造費用比帶傳動高。
(3) 傳動鏈條的種類
滾子鏈(套筒滾子鏈)--結構較簡單、重量輕、價格較便宜,已標準化,應用最廣。
套筒鏈--結構與滾子鏈相同,只是沒有滾子。結構簡單,重量輕,價格比滾子鏈低,但壽命較短,常用于低速。
齒形鏈--與滾子鏈相比,工作平穩(wěn)、噪音較小、承受沖擊載荷能力較高,但結構復雜、較重、價格較貴。常用于高速或運動精度要求較高的傳動。
本次設計中由于需要將烤串架固定在鏈條上,所以選擇帶附件的鏈條,其結構示意圖如下所示:
帶附件鏈條及固定方式
3.2.2鏈輪的選擇計算
原始參數:單個烤串架重量0.5kg
鏈輪上總共安裝100個烤串架,總重量為0.5x100=50kg
擬定鏈條線速度為3.4m/min
滾子鏈的設計
1、選擇鏈輪齒數
動過程中需要保證烤串架水平移動,盡量不發(fā)生傾斜,所以選擇兩個一樣大的鏈輪傳動,初定鏈輪齒數 z1=z2=21,節(jié)距P=31.75
分度圓直徑:d=p/sin(180°/z)= 213mm
2、確定計算功率
已知鏈傳動工作平穩(wěn),電動機拖動,由表4-2選=1.3,計算功率為
P=Tn/9550
轉動慣量的表達式為
T=Jα==mr2α=1/2(50*0.11^2)*5=1.51NM (扭矩等于轉動慣量乘以角加速度)
P=1.51x1500/9550=0.24KW
3.3電機的選擇
3.1.1 選擇電機系列
電機選擇應保證:
式中:P0——電機額定功率,kW;
Pr——工作機所需電機功率,kW。
所需電機功率由下式計算:
Pr=Pw/η
式中:Pr——工作機所需有效功率,由工作機的工藝阻力及運行參數確定;
η——電機到工作機的總效率,%。
PW計算方法:
PW=F×v/1000 (kW)
式中:F——工作機的圓周力,例如運輸機上鏈條的有效拉力N;
v——工作機的線速度,例如鏈條的帶速m/s;
D——帶運輸機主動鏈輪的直徑mm;
n——工作機卷筒軸的轉速r/min。
按工作要求及工作條件選用三相異步電機,封閉式結構,電壓380V,Y系列。
3.1.2 選擇電機功率
PW1=0.27 kW,η1=0.99×0.95×0.96×0.95×0.994×0.96=0.7698
∴Pr1=PW/η1=0.36 kW
PW2=0.15 kW,η2=0.95×0.825×0.982×0.99×0.90=0.6885
∴Pr2=PW/η2=0.22 kW
查表4.12-1,可選Y系列三相異步電機Y802-4型,額定功率P0=0.75kW,或選Y系列三相異步電機Y90S-4型,額定功率P0=0.75kW。
以同步轉速為1500r/min及1000r/min兩種方案進行比較,由表4.12.1查得電機數據,計算出傳動比如下表。
表1 電機數據表
方案
電機型號
額定功率
/kW
同步轉速
/(r/min)
滿載轉速
/(r/min)
總傳動比
質量
/kg
1
2
Y802-4
Y90S-4
0.75
0.75
1500
1000
1390
910
57.92
37.92
18
23
為使傳動裝置結構緊湊,決定選用方案2。電機型號為Y90S-4,額定功率為0.75 kW,同步轉速為1000 r/min,滿載轉速為910 r/min,扭矩為7.2NM,滿足要求。
3 烤串機關鍵部件設計
3.3 烤串機輸送架主軸
3.3.1 軸的材料選擇
該軸的無特殊要求,選用45鋼調質處理230-280,查表得σB=640MPa。
3.3.2 初步估算軸徑
d≥48.6mm
取軸d=50 mm。
3.3.3 軸的結構設計
根據估算軸徑和軸上零件的布置,進行軸的結構設計,確定軸上與輸送架聯(lián)接鍵截面尺寸為b×h=8mm×7mm配合為H7/r6。滾動軸承內圈與軸的配合采用基孔制,軸的尺寸公差m6。在軸的兩端均制成2×45°倒角。
3.3.4 軸的強度驗算
(1)主軸間歇輪上的作用力的大小
轉矩:
T=9550P/n=9550*0.75/1000=7.16NM=71600Nmm
圓作用直徑:
d1=50(mm)
圓周力:
Ft=2T/d1=2×71600/50=2864(N)
軸受到的扭矩M=FtR=2864X0.11=315NM
(2)按彎扭合成應力校核軸的強度
進行校核時,只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度,由公式:
式中:а——應力折算系數;
Mv——軸上危險截面處的當量彎矩,Nmm;
W ——軸上危險截面處的抗彎矩截面系數,mm3;
[σ-1] ——軸在對稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應力,MPa,見表11-1;
d ——軸上危險截面處直徑,mm。當此段軸上有一個鍵槽時,直徑應加大3%;有兩個鍵槽時,應加大7%。
取а=0.6,計算截面上的應力:
=23.6Mpa
前面已選定軸的材料為45鋼,調質處理,由表11-1查得[σ-1]=60MPa,由于σv<[σ-1],故安全。
3.3.5 軸承壽命
所選軸承型號為6905ZZ和6902ZZ的深溝球軸承。
(1)求兩軸承的計算軸向力和。
軸承6905ZZ軸向力, 取e=0.42。
N
N
N
N
由插值法計算得、
再計算
N
N
N
N
確定 、 ,N、N
(2)求軸承當量動載荷和。
分別進行查表或插值計算得徑向載荷系數和軸向載荷系數:
軸承1
軸承2 X2=1
因軸承運轉中有中等沖擊載荷,按表13.6 取
N
N
(3)驗算軸承壽命。
因為所以按軸承1得受力大小驗算:
h
已知本機器使用10年,一班制,預期壽命為:
h
故本軸承能夠滿足設計要求