3. Проектирование привода с одноступенчатым зубчатым цилиндрическим редуктором

3.1. Выбор электродвигателя. Кинематический и силовой расчёт привода

Общий КПД привода (см. рис.2.1): η=η_м∙η_ред∙η_м – для схемы 1; η=η_рем∙η_ред∙η_м – для схемы 2; η=η_м∙η_ред∙η_цеп – для схемы 3; η = η_м∙η_ред∙η_{з.пер –} для схемы 4,

где η_м=0,98 – КПД муфты; η_ред=0,97 – КПД редуктора (табл. П1); η_рем=0,96 – КПД ременной передачи (см. табл. П1); η_цеп=0,96 – КПД цепной передачи (см. табл. П1).

Требуемая мощность электродвигателя, кВт,

Р_тр=Р_вых/η.

Выбираем асинхронный электродвигатель серии 4А с номиналь-ной мощностью Р_дв ≥ Р_тр и заданной синхронной частотой вращения n_с (табл. П2). Номинальная частота вращения вала двигателя, мин־¹,

n_дв=n_с (1 – s/100),

где s – относительное скольжение, %.

Записываем условное обозначение выбранного двигателя.

Определяем расчётное передаточное число привода:

^uпр.рас.⁼ⁿдв^/nвых^,

где n_вых=30ω_вых/π – частота вращения приводного вала рабочей маши-ны, мин־¹.

Частные передаточные числа передач, входящих в привод:

для схемы 1 номинальное передаточное число редуктора u_ред рав-но u_пр.рас., округлённому до ближайшего стандартного значения (табл. П4);

для схем 2, 3, 4 номинальное передаточное число открытой пере-дачи (зубчатой, цепной, ременной)

^uот. пер.^=uпр.рас.^/uред^,

20

где u_ред выбирается из числа возможных стандартных значений част-ных передаточных чисел для зубчатого редуктора (см. табл. П1 и П4). Передаточное число u_от.пер. должно находиться в пределах возможных значений (см. табл. П1).

Частоты вращения и угловые скорости валов:

для всех схем привода (см. рис. 2.1) на валу электродвигателя n_o=n_дв, ω_o=πn_o/30;

для схемы 1 на быстроходном валу редуктора n₁=n_o, ω₁=πn₁/30; на тихоходном валу редуктора n₂=n₁/u_ред, ω₂=πn₂/30; на приводном валу рабочей машины n₃=n₂, ω₃=πn₃/30;

для схемы 2 n₁=n_o/u_от.пер, ω₁=πn₁/30; n₂=n₁/u_ред, ω₂=πn₂/30; n₃=n₂, ω₃=πn₃/30;

для схем 3 и 4 n₁=n_o, ω₁=πn₁/30; n₂=n₁/u_ред, ω₂=πn₂/30; n₃=n₂/u_от.пер, ω₃=πn₃/30.

Мощности Р, Вт, и вращающие моменты Т, Н∙м:

для всех схем привода на валу электродвигателя

Р₀=Р_тр, Т₀=Р₀/ω_о;

для схемы 1 на быстроходном валу редуктора Р₁=Р₀∙η_м, Т₁=Р₁/ω₁;

на тихоходном валу редуктора

Р₂=Р₁∙η_ред, Т₂=Р₂/ω₂;

на приводном валу рабочей машины Р₃=Р₂∙η_м, Т₃=Р₃/ω₃;

для схемы 2Р₁=Р_о∙η_рем, Т₁=Р₁/ω₁; P₂=P₁∙η_ред, Т₂=Р₂/ω₂; P₃=P₂∙η_м, Т₃=Р₃/ω₃;

для схемы 3Р₁=Р_о∙η_м, Т₁=Р₁/ω₁, P₂=P₁∙η_ред, Т₂=Р₂/ω₂, P₃=P₂∙η_цеп, Т₃=Р₃/ω₃;

для схемы 4Р₁=Р_о∙η_м, Т₁=Р₁/ω₁, P₂=P₁∙η_ред, Т₂=Р₂/ω₂, P₃=P₂∙η_{з. пер}, Т₃=Р₃/ω₃.

21

Результаты кинематического и силового расчёта привода зано-сятся в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Значения кинематических и силовых параметров на валу

Номер вала

n, мин־¹

ω, с־¹

Р, Вт

Т, Н∙м

0

1

2

3

3.2. Расчёт редукторной передачи

На основании требований технического задания и результатов кинематического и силового расчёта привода определяем исходные данные для расчёта передачи (табл. 3.2).

Предварительно выбираем материал со средними механическими характеристиками (табл. П5): для шестерни – сталь 40Х, термическая обработка – улучшение, твёрдость HB269…302; для колеса – сталь 40Х, термическая обработка – улучшение, твёрдость HB235…262.

Определяем допускаемые напряжения для шестерни и колеса (табл. П6 и П7), где К_HL=1, К_FL=1 для редуктора с длительной экс-плуатацией; средняя твёрдость:

для шестерни HB_ср=(269+302)/2;

для колеса HB_ср=(235+262)/2.

Определяем межосевое расстояние a_w, мм; нормальный модуль m, мм; числа зубьев шестерни z₁ и колеса z₂; фактическое передаточное число редуктора u_ф и окончательный угол наклона зубьев β, град. (табл. П8).

Выполняем расчёт основных геометрических параметров переда-чи (табл. П10). Проверяем пригодность заготовок колёс (табл. П11).

Проверяем передачу на контактную (табл. П12) и изгибную (табл. П16) выносливость и на кратковременную перегрузку (табл. П21).

22

			Таблица 3.2
Данные для расчёта редукторной передачи
Наименование	Размерность	Обозначение	Величина
Крутящий момент	Н∙м	Т2
на колесе
Частота вращения	мин־¹	n2
колеса
Передаточное число		uред

Тип передачи

(реверсивная

или нереверсивная,

открытая

или закрытая,

прямозубая

или косозубая)

Срок службы	год	LГ
передачи

Коэффициент K_Г

использования

передачи в течение

года

Коэффициент K_С

использования

передачи в течение

суток

График нагрузки	Н∙м, с	ti
привода			ti+1
(при переменной
нагрузке)
	пуск	Ti
	Т		Ti+1
		tc	t

23