2. Определение основных кинематических и энергетических параметров передач редуктора

После окончательного выбора электродвигателя, вычисления и согласования со стандартным передаточного числа привода и последующей разбивки передаточного числа по ступеням редуктора необходимо перейти к вычислению его основных энергосиловых и кинематических параметров: мощностей, крутящих моментов и частот вращения каждого вала редуктора.

Расчет мощностей можно выполнять:

• по номинальной мощности электродвигателя Р_ДВ (если ее отклонение от требуемой расчетной мощности электродвигателя ΔР (формула 8) не превышает 20%);

• расчет следует вести по требуемой расчетной мощности электродвигателя Р_ТРЕБ, если ΔР > [20%].

Расхождение мощностей вычисляют по зависимости:

(8)

Рассмотрим расчетные зависимости на примере двухступенчатого цилиндрического редуктора, входящего в состав привода машины (рисунок 1).

а) мощности, передаваемые валами, кВт:

Р₁ = Р_ДВ ^. η_м^. η_ПК Р₂ = Р₁^. η_пк^. η₁ Р₃ = Р₂ ^. η_ПК ^. η₂ (9)

б) частота вращения каждого вала редуктора, об/мин:

n₁ = n_ДВ n₂ = n₁ / u₁ n₃ = n₂ / u₂ (10)

в) крутящие моменты, передаваемые валами, Нм:

Т₁ = 9550 Р₁ / n₁ Т₂ = 9550 Р₂ / n₂ Т₃ = 9550 Р₃ / n₃ (11)

На начальном этапе проектирования редукторных передач диаметры валов определяют из ориентировочного расчета на чистое кручение по заниженным допускаемым напряжениям:

(12)

где Тi – крутящий момент, передаваемый валом, Н^. м (i =1 для первого вала редуктора; i = 2 для второго вала редуктора; i = 3 для третьего вала редуктора);

[τ_кр] – допускаемые напряжения кручения; [τ_кр] = 15…25 МПа [13, с. 161].

Полученные значения диаметров валов редуктора следует округлить до ближайшего значения по нормальным рядам чисел согласно ГОСТ 6636–69. Результаты вычислений следует занести в сводную таблицу параметров редуктора (форма таблицы представлена в таблица 9).

Таблица 9 – Сводная таблица основных параметров передач редуктора

Валы	ui	Рi , кВт	n i , об/мин	Тi , Н .м	dBi , мм
I
II
III

По завершении раздела следует сделать выводы о проделанной работе.

2. Выбор соединительной упругой муфты

Вал электродвигателя соединяют с быстроходным валом редуктора упругими муфтами. Упругие муфты смягчают толчки и удары (например, при пуске или внезапном останове маши­ны), защищают машину от резонансных явлений вследствие неравноме­рности вращения соединяемых муфтой валов, допускают соединение валов с перекосом осей до 2° и радиальным смещением их осей до 0,15 мм, а также с осевым смещением до 3 мм. Упругие муфты особенно эффективны в реверсивных приводах [5, с. 349].

К наиболее распространенным упругим муфтам с несколькими упругими элементами, работающими на сжатие, относят муфты упругие втулочно-пальцевые (МУВП), изготавливаемые по ГОСТ 21424-93 (рисунок 2).

Упругие муфты относят к постоянным муфтам. Они передают вращение и энергию от одного вала к другому посредством резиновых гофрированных втулок (с наружными гофрами), надетых на гладкую часть пальцев-болтов, соединяющих полумуфты (рисунок 2). Так как эти муфты обладают большой радиальной и угловой жесткостью, то нагрузку от муфт на валы и их опоры можно не учитывать [5, с. 349]. Работа МУВП сопровождается по­терями, которые оценивают КПД, равным 0,98 [10, с. 7].

Рисунок 2 – Муфта упругая втулочно-пальцевая

Муфты выбирают по стандартам в зависимости от диаметров соединяемых валов и величины расчетного крутящего момента: Т _РАСЧ = К^. Т _НОМ (К – расчетный коэффициент, учитывающий режим передаваемой нагрузки; К = 1,1…1,4 при спокойной нагрузке и малых разгоняемых массах привода (конвейеры, транспортеры); К= 1,5…2,0 при неравномерной нагрузке и средних разгоняемых массах (поршневые компрессоры, металлорежущие станки); К=2,5…3,0 при ударной нагрузке и больших разгоняемых массах (молоты, прокатные станы) [5, с. 334].

Поскольку электродвигатель – стандартное изделие, то размер диаметра его вала является определяющим при выборе муфты. Диаметр вала редуктора, рассчитанный по (12), следует согласовать со стандартной полумуфтой.

При эксплуатации привода довольно часто приходится снимать полумуфту с вала редуктора и затем вновь надевать на вал, поэтому посадка полумуфты на вал – переходная. Следовательно, если выполнить конец вала цилиндрическим, то при переборках соединения натяг будет уменьшаться.

Чтобы при эксплуатации привода сохранить посадку полумуфты на вал редуктора, конец вала под полумуфту выполняют коническим. При конической форме посадочной поверхности вала и полумуфты натяг можно сохранить за счет насаживания полумуфты в осевом направлении все ближе к подшипнику с каждой переборкой соединения.

Для соединения тихоходного вала редуктора с валом исполнительного органа используют муфту того типа, который задан кинематической схемой привода, например, зубчатую муфту (рисунок 1).

Стандартами допускается сочетание полумуфт разных типов и исполнений с различными диаметрами посадочных отверстий в пределах одного номинального вращающего момента.

Пример выбора стандартной муфты упругой втулочно-пальцевой (МУВП). Величина номинального вращающего момента, который следует передать с вала электродвигателя на входной вал редуктора Т _НОМ = 87 Нм. Нагрузка спокойная, значит Т _РАСЧ = 1,25*87 = 108,75 Нм.

Диаметр вала выбранного электродвигателя d_ДВ = 36 мм и диаметр входного вала редуктора d_В1 = 25 мм. Следует выбрать муфту, способную соединить эти два вала и передать расчетный момент. По ГОСТ 21424-93 выбрана муфта МУВП 200-36-I.1-32-II.2.У3, при этом диаметр входного вала редуктора придется увеличить с 25 мм до 32 мм.

В обозначении муфты:

Т – предельный вращающий момент; T = 200 Н^.м (должен быть не менее Т_РАСЧ );

(36 – I.1) – полумуфта для вала электродвигателя d_ДВ = 36 мм, отверстие цилиндрическое, длина полумуфты l = 80 мм;

(32 – II.2) – полумуфта для входного вала редуктора d _в1 = 32 мм, отверстие в полумуфте коническое, длина полумуфты l = 38 мм;

У3 – климатическое исполнение конструкции муфты: «Уральская зона».

Муфта допускает погрешности расположения соединяемых валов:

– радиальное смещение осей соединяемых муфтой валов; = 0,2мм;

– угловое смещение осей соединяемых муфтой валов; = .

Итак, при выборе стандартной муфты для соединения с валом электродвигателя диаметр входного вала редуктора пришлось увеличить с 25 мм до 32 мм (это минимальное значения диаметра вала для муфт, передающих крутящий момент 200 Нм).