Литература из раздела 2 «Детали машин»

Основная: [1], [2], [3].

Дополнительная: [4], [8], [9], [10].

Справочная: [11].

Ниже приводится пример расчета электромеханического привода с червячно-цилиндрическим редуктором.

Пример. «РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА С ЧЕРВЯЧНО-ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ РЕДУКТОРОМ»

ЗАДАНИЕ. Рассчитать электромеханический привод с червячно-цилиндрическим редуктором для исполнительного механизма штатной техники с параметрами: мощность на выходном валу редуктора Р_вых = 1,8 кВт; частота вращения выходного вала n_вых= 20 мин^-1 (об/мин); нагрузка спокойная, переменная, реверсивная, ресурс работы не менее 30000 часов; цилиндрическая передача – прямозубая.

1 Общий расчет привода

1.1 Кинематическая схема привода и ее анализ

Кинематическая схема привода приведена на рисунке 1.

Исходные данные: Р_вых = 1,8 кВт; n_вых = 20 мин^-1 (об/мин); t = 30000 ч.

Рис. 1

Кинематическая схема привода

Привод включает электродвигатель 1 и редуктор 2 закрытого типа, которые соединены муфтой Х1. Редуктор двухступенчатый, червячно- цилиндрический. Первая ступень (быстроходная) – червячная передача с верхним расположением червяка; вторая ступень (тихоходная) – цилиндрическая прямозубая передача. Входной В1, промежуточный В2 и выходной В3 валы вращаются в подшипниках качения (три пары). Выходной вал муфтой Х2 соединен с исполнительным механизмом (рабочим органом).

Поскольку электромеханический привод (ЭМП) является составной частью САУ или БМ РСЗ0 и планируется к эксплуатации в полевых условиях, которые характеризуются температурным диапазоном от –50⁰ до +50⁰ С, повышенной, свыше 80% влажностью, наличием пыли и грязи, высокой ремонтопригодностью, то эти условия определяют, что ЭМП должен содержать надежные стандартные, широко распространенные составные узлы и детали, иметь корпус закрытого типа.

Привод предназначен, например, для подъемного механизма самоходной артиллерийской установки (САУ) или боевой машины (БМ) реактивной системы залпового огня (РСЗО).

1.2 Выбор электродвигателя

Наибольшее применение в приводах общего назначения находят электродвигатели переменного тока, асинхронные, закрытые, обдуваемые, различного исполнения (ГОСТ 19523-74) с синхронной частотой вращения ротора 3000, 1500, 1000 и 750 мин^-1 (об/мин) различной мощности, характеристики которых приведены в табл. 9 и 10 [11].

Так как базовым источником электроэнергии приводов механизмов наведения САУ и БМ РСЗО является генератор (или АКБ) постоянного тока напряжением не выше 27 В, то двигатель должен быть постоянного тока, а полевые условия эксплуатации накладывают дополнительные ограничения – он должен быть закрытого типа с принудительной вентиляцией, а наличие требований к переменной и реверсивной нагрузке обуславливает также применение электродвигателя со смешанным возбуждением.

Установка ЭМП на подвижном основании (базовой части автомобиля, станины артиллерийского орудия) подразумевает наличие угловых и линейных не соосностей осей соединяемых валов электродвигателя и входного вала редуктора, что, в свою очередь, предусматривает соединение их с помощью компенсирующих муфт.

Выбор электродвигателя производится по требуемой мощности на входном валу – Р_э.тр и по требуемой частоте вращения вала электродвигателя – n_э.тр, которая зависит от частоты вращения выходного вала n_вых по заданию и схемы привода, определяющей общее передаточное отношение i.

Для редуктора передаточное отношение численно равно передаточному числу, т.е. i = и.

Условие выбора электродвигателя по мощности:

Р_э.тр = Р_вых/η; η = η₁∙η₂,

где η₁ и η₂ – КПД червячной и цилиндрической передач с учетом потери энергии в опорах валов (подшипниках).

Условие выбора электродвигателя по частоте вращения:

n_э.тр = n_вых ·и; и = и₁ ∙и₂,

где и₁ и и₂ – передаточные числа червячной (первой ступени) и цилиндрической (второй ступени) передач.

Из таблицы 14 [11] находим:

при числе заходов червяка z₁ = 1

η₁ = 0,7…0,8, и₁ = 30…80;

при z₂ = 2 η₁ = 0,75…0,85, и₁ = 15…50;

η₂ = 0,96…0,98, и₂ = 2…6,3.

Принимаем: η₁ = 0,8; η₂ = 0,97; z₁ = 1.

В этом случае: КПД привода η = η₁ · η₂ = 0,8·0,97 = 0,78;

Р_э.тр = 1,8/0,78 = 2,3 кВт; и = (30…80) (2…6,3) = 60…504;

n_'э.тр = 20(60…504) = (1200…1080) об/мин (мин^-1).

При выборе электродвигателя следует иметь ввиду, что при примерно одинаковых размерах, массе и стоимости электродвигателей с уменьшением n_э, уменьшаются передаточное число привода и и размеры передач.

Из табл. 11 [11], выбираем электродвигатель 2ПН132МГУХЛ4 с параметрами: мощность Р_э = 2,5 кВт; номинальная частота вращения n_н = 1000 об/мин, максимальная – n_max = 3000 об/мин.

Принимаем n_э = 1500 об/мин.

Электродвигатель постоянного тока серии 2ПН общепромышленного применения, напряжением 27В, закрытого типа с принудительной вентиляцией, 4-х полюсный, высота оси вала от опорной поверхности лапок двигателя 132 мм, диаметр вала электродвигателя d_э = 38 мм.