胶带运输机传动装置的设计

11、设计任务书1.1设计题目胶带运输机传动装置的设计，包括蜗杆传动减速器、链传动及联轴器等零件。1.2工作条件工作年限工作班制工作环境载荷性质生产批量10年2班多灰尘稍有波动小批量1.3技术数据题号滚筒圆周力F/N带速v/(m/s)滚筒直径D/mm滚筒长度L/mmWD-418000.5028040022、电动机的选择计算2.1选择电动机系列由工作要求及工作条件选用Y系列电动机，即全封闭自扇冷式三相鼠笼型异步电动机。2.2滚筒转动所需要的有效功率𝑷𝒓：所需电动机功率𝑷𝒘：工作机所需有效功率η：传动装置总效率𝑷𝒘=𝑷𝒓×η𝑷𝒘=𝑭𝒗𝟏𝟎𝟎𝟎=𝑭𝝅𝑫𝒏𝟔𝟎×𝟏𝟎𝟔胶带运输机有效功率：𝑷𝒘=𝑭𝒗𝟏𝟎𝟎𝟎=𝟏𝟖𝟎𝟎×𝟎.𝟓𝟏𝟎𝟎𝟎=𝟎.𝟗𝒌𝑾传动装置总效率公式：η=𝜼𝟏×𝜼𝟐×𝜼𝟑×𝜼𝟒×𝜼𝟓×𝜼𝟔×𝜼𝟕由表得：弹性联轴器效率𝜼𝟏=𝟎.𝟗𝟗一对滚动角接触球轴承的效率𝜼𝟐=0.99闭式蜗杆传动效率𝜼𝟑=𝟎.𝟗/∗（蜗杆头数初选𝐙=𝟒）一对滚动角接触球轴承的效率𝜼𝟒=0.99开式滚子链传动𝜼𝟓=𝟎.𝟗𝟐一对滑动轴承效率𝜼𝟔=𝟎.𝟗𝟕/*（正常润滑）传动滚筒效率𝜼𝟕=0.96由传动总效率公式η=0.99×0.99×0.9×0.99×0.92×0.97×0.96=0.7481由𝑷𝒓=𝑷𝒘η=𝟎.𝟗𝟎.𝟕𝟒𝟖𝟏=𝟏.𝟐𝟎𝟑𝐤𝐖2.3选择电动机查电动机型号表，可选Y系列三相异步电动机Y90L-4型，额定功率𝑷𝟎=𝟏.𝟓𝒌𝑾，或选Y系列三相异步电动机Y100L-6型，额定功率𝑷𝟎=𝟏.𝟓𝒌𝑾。均满足𝑷𝟎𝑷𝒓传动滚筒工作转速𝒏𝒘=𝟔𝟎𝒗𝝅𝑫=𝟔𝟎×𝟎.𝟓𝝅×𝟎.𝟐𝟖=𝟑𝟒.𝟏𝟎（𝒓/𝒎𝒊𝒏）对同步转速为1500r/min90L-4型电动机和同步转速为1000r/minY100L-6型电动机确定的两种方案进行比较。𝑷𝒘=𝟎.𝟗𝒌𝑾η=0.7481𝑷𝒓=1.203kW𝒏𝒘=34.10r/min3由电动机型号表查的电动机数据计算总传动比列于表2-1表2-1电动机数据及总传动比比较两种方案可见，方案一选用的电动机虽然质量和价格较低，但总传动比大，为使传动装置结构紧凑，决定选用方案2。电动机型号为Y100L-6，同步转速为1000r/min。由电动机型号表查得主要性能技术数据和安装尺寸列于表2-2。表2-2Y100L-6电动机的数据和安装尺寸额定功率𝑷𝟎/𝒌𝑾1.5电动机外伸轴直径D/mm28满载转速𝒏𝟎/（r/min）940电动机外伸轴长度E/mm60堵载扭矩/额定扭矩2.0电动机中心高H/mm100方案号电动机型号额定功率/kW同步转速/（r/min）满载转速/（r/min）电动机质量/kg总传动比1Y90L-41.5150014002641.062Y100L-61.510009403327.5743、传动装置的运动及动力参数计算3.1传动比的分配𝒏𝟎:电动机满载转速𝒏𝒘工作机轴转速传动装置总传动比𝒊=𝒏𝟎𝒏𝒘（3-1）由总传动比等于各级传动比的连乘积𝒊=𝒊𝟏×𝒊𝟐×𝒊𝟑∙∙∙∙∙𝒊𝒘（3-2）由总传动比𝒊=𝒏𝟎𝒏𝒘=𝟗𝟒𝟎𝟑𝟒.𝟏𝟎=𝟐𝟕.𝟓𝟕（3-3）由链传动传动比推荐值取𝒊链=𝟐（3-4）由（2-2）求得蜗杆传动传动比为𝒊蜗杆=𝒊𝒊链=𝟐𝟕.𝟓𝟕𝟐=𝟏𝟑.𝟕𝟗（3-5）/*选择头数合适3.2各轴功率、转速和转矩的计算定电动机轴为0轴，传动装置中各轴从高速到低速依次定为𝟏轴、𝟐轴、𝟑轴相邻两轴传动比为𝒊𝟎𝟏、𝒊𝟏𝟐、𝒊𝟐𝟑，两轴间的传动效率为𝜼𝟎𝟏、𝜼𝟏𝟐、𝜼𝟐𝟑，各轴输入功率为𝑷𝟏、𝑷𝟐、𝑷𝟑，各轴转速为𝒏𝟏、𝒏𝟐、𝒏𝟑，各轴转矩𝑻𝟏、𝑻𝟐、𝑻𝟑𝑷𝟏=𝑷𝟎∙𝜼𝟎𝟏𝑷𝟐=𝑷𝟏∙𝜼𝟏𝟐（3-6）𝑷𝟑=𝑷𝟐∙𝜼𝟐𝟑𝒏𝟏=𝒏𝟎𝒊𝟎𝟏𝒏𝟐=𝒏𝟏𝒊𝟏𝟐（3-7）𝒏𝟑=𝒏𝟐𝒊𝟐𝟑𝑻𝟏=𝟗𝟓𝟓𝟎𝑷𝟏𝒏𝟏=𝑻𝟎∙𝒊𝟎𝟏∙𝜼𝟎𝟏𝑻𝟐=𝟗𝟓𝟓𝟎𝑷𝟐𝒏𝟐=𝑻𝟏∙𝒊𝟏𝟐∙𝜼𝟏𝟐（3-8）𝑻𝟑=𝟗𝟓𝟓𝟎𝑷𝟑𝒏𝟑=𝑻𝟐∙𝒊𝟐𝟑∙𝜼𝟐𝟑𝒊=𝟐𝟕.𝟓𝟕𝒊链=𝟐𝒊蜗杆=13.795电动机轴输出转矩𝑻𝟎=𝟗𝟓𝟓𝟎𝑷𝟎𝒏𝟎（3-9）由式（2-6）~（2-9）计算各轴输入功率、转速、和转矩0轴：即电动机轴，电动机轴的输出转矩𝑻𝟎由式（3-9）计算由𝑷𝟎=𝑷𝒓=𝟏.𝟑𝟓𝟑（𝐤𝐖）𝒏𝟎=𝟗𝟒𝟎（𝐫/𝐦𝐢𝐧）/*电动机满载转速𝑻𝟎=𝟗𝟓𝟓𝟎𝑷𝟎𝒏𝟎=𝟗𝟓𝟓𝟎×𝟏.𝟑𝟓𝟑𝟗𝟒𝟎=𝟏𝟑.𝟕𝟓（𝐍∙𝐦）（3-10）1轴：减速器高速轴，即蜗杆轴与电动机轴采用联轴器连接，传动比𝒊𝟎𝟏=𝟏,查机械传动管效率表弹性联轴器传动效率𝜼𝟏=𝟎.𝟗𝟗，则𝑷𝟏=𝑷𝟎∙𝜼𝟎𝟏=𝑷𝟎∙𝜼𝟏=𝟏.𝟑𝟓𝟑×𝟎.𝟗𝟗=𝟏.𝟑𝟑𝟗（𝐤𝐖）𝒏𝟏=𝒏𝟎𝒊𝟎𝟏=𝟗𝟒𝟎𝟏=𝟗𝟒𝟎(𝐫/𝐦𝐢𝐧)𝑻𝟏=𝟗𝟓𝟓𝟎𝑷𝟏𝒏𝟏=𝟗𝟓𝟓𝟎×𝟏.𝟑𝟑𝟗𝟗𝟒𝟎=𝟏𝟑.𝟔𝟎（𝐍∙𝐦）2轴：减速器低速轴，即蜗轮和小链轮所在轴，动力从1轴到2轴经历了1轴上的一对滚动轴承和一对蜗轮蜗杆的啮合，故发生两次功率损耗，查表得，一对滚动轴承（球轴承）的传动效率𝜼𝟐=𝟎.𝟗𝟗，闭式蜗杆传动效率𝜼𝟑=𝟎.𝟗（初定蜗杆头数为4），则两轴间的传动效率𝜼𝟏𝟐=𝜼𝟐×𝜼𝟑=𝟎.𝟗𝟗×𝟎.𝟗=𝟎.𝟖𝟗𝟏𝑷𝟐=𝑷𝟏∙𝜼𝟏𝟐=𝟏.𝟑𝟑𝟗×𝟎.𝟖𝟗𝟏=𝟏.𝟏𝟗（𝐤𝐖）𝒏𝟐=𝒏𝟏𝒊𝟏𝟐=𝟗𝟒𝟎𝟏𝟑.𝟕𝟗=𝟔𝟖.𝟏𝟕(𝐫/𝐦𝐢𝐧)𝑻𝟐=𝟗𝟓𝟓𝟎𝑷𝟐𝒏𝟐=𝟗𝟓𝟓𝟎×𝟏.𝟏𝟗𝟔𝟖.𝟏𝟕=𝟏𝟔𝟔.𝟕𝟏（𝐍∙𝐦）3轴：大链轮所在轴，也为传动滚筒轴。动力从2轴传动到此轴经历了2轴上的一对滚动轴承和开式滚子链传动，故发生两次功率损耗，查表得，一对滚动轴承（球轴承）的传动效率𝜼𝟒=𝟎.𝟗𝟗，开式滚子链传动效率𝜼𝟓=𝟎.𝟗𝟐，则两轴间的传动效率𝜼𝟐𝟑=𝜼𝟒×𝜼𝟓=𝟎.𝟗𝟗×𝟎.𝟗𝟐=𝟎.𝟗𝟏𝑷𝟑=𝑷𝟐∙𝜼𝟐𝟑=𝟏.𝟏𝟗×𝟎.𝟗𝟏=𝟏.𝟎𝟖（𝐤𝐖）𝒏𝟑=𝒏𝟐𝒊𝟐𝟑=𝟔𝟖.𝟏𝟕𝟐=𝟑𝟒.𝟎𝟗(𝐫/𝐦𝐢𝐧)𝑻𝟑=𝟗𝟓𝟓𝟎𝑷𝟑𝒏𝟑=𝟗𝟓𝟓𝟎×𝟏.𝟎𝟖𝟑𝟒.𝟎𝟗=𝟑𝟎𝟐.𝟓𝟓（𝐍∙𝐦）𝑷𝟎=1.353kW𝒏𝟎=940r/min𝑻𝟎=13.75N.m𝑷𝟏=1.339kW𝒏𝟏=940r/min𝑻𝟎=13.60N.m𝜼𝟏𝟐=0.891𝑷𝟐=1.19kW𝒏𝟐=68.17r/min𝑻𝟐=166.71N.m𝜼𝟐𝟑=0.91𝑷𝟑=1.08kW𝒏𝟑=34.09r/min𝑻𝟑=302.55N.m6表3-1各轴的运动和动力参数轴序号功率P/kW转速n/（r/min）转矩T/(𝐍∙𝐦)传动形式传动比𝒊效率𝜼01.35394013.75弹性联轴器10.9911.33994013.60闭式蜗杆传动13.790.89121.1968.17166.71开式链传动20.9131.0834.09302.5574、传动零件的设计计算4.1确定链轮齿数估计链速在0.6~3m/s之间，取𝒁𝟏=𝟐𝟏,𝒁𝟐=𝒊𝟐𝟑×𝒁𝟏=𝟐×𝟐𝟏=𝟒𝟐考虑为使链轮与链均匀磨损取𝒁𝟐=𝟒𝟑。实际传动比𝒊实际=𝒁𝟐𝒁𝟏=𝟐.𝟎𝟓4.2计算功率𝑷𝒄𝑷𝒄=𝑷𝑲𝑨𝑲𝒁𝑲𝑷（4-1）由3-1表，𝐏𝟐=𝟏.𝟏𝟗由工作条件查表，𝑲𝑨=𝟏由主动链轮齿数系数表，𝑲𝒁=𝟏.𝟑𝟒由承载情况取单排链，𝑲𝑷=𝟏𝑷𝒄=𝑷𝑲𝑨𝑲𝒁𝑲𝑷=𝟏.𝟏𝟗×𝟏𝟏.𝟑𝟒×𝟏𝒌𝑾=𝟎.𝟖𝟗𝒌𝑾4.3确定链条型号和链节距𝒑由表（2-1）小链轮转速𝐧𝟐=𝟔𝟖.𝟏𝟕𝐫/𝐦𝐢𝐧𝑷𝒄=𝟎.𝟖𝟗𝒌𝑾由单排滚子链额定功率曲线，选用10A型号滚子链，该型号基本参数如表（4-1）（4-1）10A型链基本参数表链号节距/mm排距/mm滚子外径/mm销轴直径/mm内链节内宽/mm极限拉伸载荷/kN单排质量/kg∙𝒎−𝟏10A15.87518.1110.165.099.421.81.004.4确定中心距和节数（1）初定中心距𝐚𝟎由𝐚𝟎=（𝟑𝟎~𝟓𝟎）𝐩,取𝐚𝟎=𝟑𝟎𝒑确定中心距和节数（2）确定链条节数𝐋𝒑=𝟐𝐚𝟎𝒑+𝒁𝟏+𝒁𝟐𝟐+𝒑𝐚𝟎(𝒁𝟐−𝒁𝟏𝟐𝝅)𝟐=[𝟐×𝟑𝟎𝐩𝒑+𝟐𝟏+𝟒𝟑𝟐+𝒑𝟑𝟎𝒑(𝟒𝟑−𝟐𝟏𝟐𝝅)𝟐]节=(𝟎.𝟒𝟏+𝟑𝟐+𝟔𝟎)节=𝟗𝟐.𝟒𝟏节取𝐋𝒑=𝟗𝟒节𝒁𝟏=21𝒁𝟐=43𝒊实际=2.05𝑷𝒄=0.89kW𝐧𝟐=68.17r/min𝐩=15.875mm𝐋𝒑=𝟗𝟒8因此选择滚子链𝟏𝟎𝐀−𝟏−𝟗𝟒𝐆𝐁/𝐓𝟏𝟐𝟒𝟑−𝟐𝟎𝟎𝟔（3）实际中心距𝒂𝒂=𝒑𝟒[(𝐋𝒑−𝒁𝟏+𝒁𝟐𝟐)+√(𝐋𝒑−𝒁𝟏+𝒁𝟐𝟐)𝟐−𝟖(𝒁𝟐−𝒁𝟏𝟐𝝅)𝟐]=𝟏𝟓.𝟖𝟕𝟓𝟒[(𝟗𝟒−𝟐𝟏+𝟒𝟑𝟐)+√(𝟗𝟒−𝟐𝟏+𝟒𝟑𝟐)𝟐−𝟖(𝟒𝟑−𝟐𝟏𝟐𝝅)𝟐]𝒎𝒎=𝟒𝟖𝟖.𝟗𝟓取𝒂=𝟒𝟖𝟗𝒎𝒎4.5验算链速𝒗𝒗=𝒁𝟏𝒑𝒏𝟐𝟔𝟎×𝟏𝟎𝟎𝟎=𝟐𝟏×𝟏𝟓.𝟖𝟕𝟓×𝟔𝟖.𝟏𝟕𝟔𝟎×𝟏𝟎𝟎𝟎𝒎/𝒔=𝟎.𝟑𝟕𝟗𝒎/𝒔𝒗=𝟎.𝟑𝟕𝟗𝒎/𝒔𝟎.𝟔𝒎/𝒔,为低速链传动需校核安全系数4.6确定润滑方式由链速𝒗=𝟎.𝟑𝟕𝟗𝒎/𝒔及链节距p=15.875mm,选用定期人润滑方式。4.7计算链传动作用力（1）有效圆周拉力𝑭𝒆=𝟏𝟎𝟎𝟎𝑷𝟐𝒗=𝟏𝟎𝟎𝟎×𝟏.𝟏𝟗𝟎.𝟑𝟕𝟗𝑵=𝟑𝟏𝟑𝟗.𝟖𝟒𝑵（2）由𝒊实际=𝟐.𝟎𝟓,𝒂=𝟑𝟎𝒑链传动布置方式选择水平布置，根据传动装置要求，采用紧边在上布置。链传动作用在轴上的压力𝑭𝑸≈𝟏.𝟐𝟎𝑲𝑨𝑭𝒆由工作状况查表取工作状况系数𝑲𝑨=𝟏则𝑭𝑸=𝟏.𝟐×𝟏×𝟑𝟏𝟑𝟗.𝟖𝟒𝑵=𝟑𝟕𝟔𝟕.𝟖𝟏𝑵（3）离心拉力𝑭𝒄=𝒒𝒗𝟐=𝟏×𝟎.𝟑𝟕𝟗𝟐=𝟎.𝟏𝟒𝟒𝑵(4)悬垂拉力𝑭𝒚=𝑲𝒚𝒒𝒂𝒈，由两链轮水平布置，𝑲𝒚=𝟔𝑭𝒚=𝑲𝒚𝒒𝒂𝒈=𝟔×𝟏