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        帶式輸送機(jī)V帶傳動(dòng)可靠性設(shè)計(jì)

        2017-04-27 20:49:24袁小航
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年11期
        關(guān)鍵詞:帶式輸送機(jī)可靠性設(shè)計(jì)

        摘 要:文章在已知可靠度條件下,對(duì)V帶傳動(dòng)進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)確定零件的參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸,可以得出在滿足零件可靠度的條件下,V帶的根數(shù)可以減少。

        關(guān)鍵詞:帶式輸送機(jī);可靠性;設(shè)計(jì)

        引言

        隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,可靠性技術(shù)也變得越來越重要,特別地,人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)更加重視。所謂可靠性設(shè)計(jì),是指在常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原理、準(zhǔn)則計(jì)算方法以及計(jì)算公式上,將這些公式中的設(shè)計(jì)變量作為服從某種分布規(guī)律的隨機(jī)變量處理。可靠性設(shè)計(jì)主要分兩類:(1)已知可靠度條件,確定零件的參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸;(2)已知零件參數(shù)及結(jié)構(gòu)尺寸,確定零件的可靠度及安全壽命。

        1 V帶的可靠性設(shè)計(jì)

        1.1 工作條件

        帶式運(yùn)輸機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn),載荷變化不大,空載啟動(dòng);輸送帶速度允許誤差±5%;室內(nèi)工作,有粉塵,單班制工作(每天工作8小時(shí)),使用期限8年(每年300天),檢修期間隔為3年;在中小型機(jī)械廠小批量生產(chǎn)。

        1.2 基本數(shù)據(jù)

        (1)輸送帶數(shù)據(jù)如下:

        (2)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得V帶傳動(dòng)效率、各軸軸承效率、各齒輪嚙合效率、聯(lián)軸器效率、卷筒效率分布,以及輸送帶的數(shù)據(jù):

        a.根據(jù)公式Pd==確定電動(dòng)機(jī)所需要功率;

        b.根據(jù)公式nw=確定運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)速;

        查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)及根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定總傳動(dòng)比i范圍,根據(jù)公式nd=i×nw(i=8~40),進(jìn)而確定電動(dòng)機(jī)所需轉(zhuǎn)速范圍,則選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)(三相異步電動(dòng)機(jī))。

        c.由b.可得到運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)速,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,則可確定總傳動(dòng)比i=(nm為電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速),可得總傳動(dòng)比i=29.2。根據(jù)傳動(dòng)比分布原則,確定V帶傳動(dòng)比i帶,查設(shè)計(jì)手冊(cè)得V帶傳動(dòng)比i帶為2~4,此設(shè)計(jì)取i帶=2.5。

        (3)選題準(zhǔn)則

        V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為:在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下,保證其具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命,V帶傳動(dòng)具有可靠度R,且R≥90%。

        (4)設(shè)計(jì)要求

        a. V帶的傳動(dòng)功率滿足帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)作;

        b. 在實(shí)際應(yīng)用中,要求V帶中心距不超過1200mm;

        c. 保證V帶一定疲勞強(qiáng)度和壽命,保證其可靠度R≥90%。

        (5)設(shè)計(jì)計(jì)算過程

        a. 確定V帶的計(jì)算功率pca pca=pmKA=4.4kW

        其中:pm為電動(dòng)機(jī)額定功率;KA為工作情況系數(shù),查表可得KA=1.1。

        b. 選擇V帶的帶型

        根據(jù)計(jì)算功率pca、小帶輪轉(zhuǎn)速n1(2890r/min),查設(shè)計(jì)手冊(cè),選擇B型V帶。

        c. 確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd,并驗(yàn)算帶速

        根據(jù)帶型,查設(shè)計(jì)手冊(cè)初選小帶輪直徑160mm。

        驗(yàn)算帶速:

        所以帶速合適。

        設(shè)在此帶傳動(dòng)中,取滑動(dòng)率ε為1%,則根據(jù)帶傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比公式i帶==,可得到大帶輪直徑d2=396,經(jīng)查表圓整可取d2為400mm。

        d.確定中心距a,并選擇V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld

        由公式0.7(d1+d2)?a0?2(d1+d2),初定a0=1000mm,

        由公式L0≈2a0(d1+d2)+經(jīng)計(jì)算可得:L0為2894mm; 經(jīng)查表可得,Ld=3150mm;

        則中心距a≈a0+,即a取1128mm,符合題目要求不超過1200mm。

        e.確定小帶輪包角α1

        由公式α1≈180°-(d2-d1),α2≈180°+(d2-d1)可得小帶輪包角α1小于大帶輪包角α2,并且小帶輪上的總摩擦力相應(yīng)地小于大帶輪上的總摩擦力。因此打滑只可能在小帶輪上發(fā)生,為提高V帶的傳動(dòng)能力,應(yīng)使α1≥90°。

        經(jīng)計(jì)算則取α1=167.8°,且滿足α1≥90°。

        f.確定帶的根數(shù)z 根據(jù)公式 ,查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得

        其中:KA為工作情況系數(shù),查表可得KA=1.1;Pm為電動(dòng)機(jī)額定功率,由上可得為4kW;

        p0為單根V帶的基本額定功率,Δp0為單根V帶額定功率的增量。經(jīng)查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得:p0為4.89kW,Δp0為0.89kW;Kα為包角不等于180°時(shí)的修正系數(shù),KL為帶長(zhǎng)不等于實(shí)驗(yàn)規(guī)定的特定帶長(zhǎng)時(shí)的修正系數(shù)。查設(shè)計(jì)手冊(cè)可得:Kα為0.98,KL為1.07。

        帶入經(jīng)計(jì)算可得:z為0.73,則選V帶1根。

        g. V帶能傳遞的功率均值s s=p0+Δp0=5.78kW

        h. V帶能傳遞的功率的標(biāo)準(zhǔn)差 s==0.385

        i. 實(shí)際傳遞功率的均值σ σ==4.20kW

        j. 實(shí)際傳遞功率的標(biāo)準(zhǔn)差:

        求各修正系數(shù)的變差系數(shù):

        綜合變差系數(shù):

        則根據(jù)公式可得:CZ=0.0379 則標(biāo)準(zhǔn)差SP=CZ·σ=0.1592

        可靠性指數(shù):C、C、C均小于0.10,可用正態(tài)-正態(tài)模型計(jì)算可靠度:

        根據(jù)公式:

        由上表可得:ZR=3.792,則R﹥0.99989>90%,V帶傳動(dòng)滿足可靠性設(shè)計(jì)要求。

        2 結(jié)束語

        本次設(shè)計(jì)只是針對(duì)V帶傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì),具體來說是V帶所能傳遞功率的可靠性設(shè)計(jì)。而對(duì)于具體的V帶設(shè)計(jì),比如V帶初拉力Fo,V 帶壓軸力Fp,以及V帶輪的具體可靠性設(shè)計(jì)過程沒有涉及。總體來講,通過本設(shè)計(jì)可以得出在滿足零件可靠度的條件下,V帶的根數(shù)可以減少,此次設(shè)計(jì)不能完整構(gòu)成一個(gè)體系,比較片面一些。

        參考文獻(xiàn)

        [1]鄔華芝,高德平,郭海丁.V型帶傳動(dòng)可靠性設(shè)計(jì)方法分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究,2001,17(2):53-54.

        [2]王啟,王文博.常用機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996.

        [3]寇尊權(quán),孟慧琴.普通V帶初拉力的確定及壽命預(yù)測(cè)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,1992(3).

        [4]彭文生,等.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,1996.

        作者簡(jiǎn)介:袁小航,研究生。

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