总体设计举例

2.5　总体设计举例

图2-3所示的为带式运输机的传动装置。已知运输带的有效拉力F＝6 500 N，带速v＝0.45 m/s，滚筒直径＝350 mm，载荷平稳，连续单向运转，工作环境有灰尘，电源为三相交流电(220 V/380 V)。试对此传动装置进行总体方案设计。

1. 传动方案的拟订

为了确定传动方案，可根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为n_w= 60×1 000 v/(πD)=[60×1000×0.45/(π×350)] r/min=24.57 r/min

若选用同步转速为1 500 r/min或1 000 r/min的电动机，则可估算出传动装置的总传动比i约为60或40。根据这个传动比及工作条件可有图2-3所示的三种传动方案。对这三种传动方案进行分析比较可知：图2-3(a)所示的方案因用带传动使传动装置的外形尺寸大；图2-3(b)所示的方案因齿轮的转速高，减速器的尺寸小，链传动的尺寸也较紧凑；图2-3(c)所示的方案减速器的尺寸也较小，但若开式齿轮的传动比较小，中心距较短，可能会使滚筒与开式小齿轮轴相干涉。从尺寸紧凑来看，应选用图2-3(b)所示的方案；若对尺寸要求不高，则图2-3(a)所示的方案也可采用；若总传动比较大，则选图2-3(c)所示的方案为好。以下设计按图2-3(b)所示的方案进行计算。

图2-3　带式运输机传动方案

2. 电动机的选择

1) 电动机类型的选择

电动机的类型根据动力源和工作条件，选用Y系列三相异步电动机。

2) 电动机功率的选择

工作机所需要的有效功率为

P_w= F v/1 000 = (6 500×0.45/1 000) kW = 2.925 kW

为了计算电动机的所需功率P_d，先要确定从电动机到工作机之间的总效率η。设η₁、η₂、η₃、η₄、η₅分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动(设齿轮精度为8级)、滚动轴承、开式滚子链传动、滚筒的效率，由表2-2查得η₁＝0.99，η₂＝0.97，η₃＝0.99，η₄＝0.92，η₅＝0.96，则传动装置的总效率为

η =η²₁η²₂η⁵₃η_4η5=0.99²×0.97²×0.99⁵×0.92×0.96=0.774 5

电动机所需功率为

P_d= P_w/η = (2.925/0.774 5) kW=3.776 kW

由第16章表16-1选取电动机的额定功率为4 kW。

3) 电动机转速的选择

选择常用的同步转速为1 500 r/min和1 000 r/min两种电动机。

根据电动机所需功率和同步转速，查第16章表16-l可知，电动机型号为Y112M-4和Y132M1-6。根据电动机的满载转速n_m和滚筒转速n_w可算出总传动比。现将此两种电动机的数据和总传动比列于表2-4中。

表2-4　电动机的数据及总传动比

由表2-4可知，方案1中，虽然电动机转速高、价格低，但总传动比大。为了能合理地分配传动比，使传动装置结构紧凑，决定选用方案2，即电动机型号为Y132M1-6。查第16章表16-2可知，该电动机的中心高H = 132 mm，轴外伸轴径为38 mm，轴外伸长度为80 mm。

3. 传动比的分配

根据表2-3，取链传动的传动比i₃= 3，则减速器的总传动比为

双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为

其低速级的传动比为

4. 传动装置的运动和动力参数计算

(1) 各轴的转速计算：

(2) 各轴的输入功率计算：

(3) 各轴的输入转矩计算：

将上述计算结果列于表2-5中，以供查用。

表2-5　各轴的运动及动力参数