1. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт

1.1. Определение требуемой мощности электродвигателя

В соответствии с рекомендациями [5,с.41]:

КПД открытой ременной передачи 0,95-0,97; принимаем =0,96;

Коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения 0,99-0,995; принимаем =0,99;

КПД пары цилиндрических зубчатых колёс 0,96-0,97; принимаем =0,97;

КПД муфты =0,98

КПД открытой конической передачи 0,95-0,96; принимаем =0,95;

Общий кпд редуктора

= × × × × = 0,96× 0,99 ×0,97×0,98×0,95=0,841.

Требуемая мощность электродвигателя

Ртр=P5/ =5000/0,841=5,35 кВт;

2. Выбор электродвигателя

По требуемой мощности в соответствии с [4, с.328] выбираем электродвигатель 4А132S4. Его основные параметры:

а) номинальная мощность Рном=7,5 кВт;

б) синхронная частота вращения п=1500 об/мин;

в) диаметр выходного конца вала dдв=38 мм;

г) скольжение s=3%;

Частота вращения ротора электродвигателя с учётом скольжения:

пдв=п(1-s)=1500(1-0,03)= 1455 об/мин.

2. Определение общего передаточного отношения и разбивка его по ступеням привода

Передаточное отношение привода:

U=пдв /п3=1455 /80=18,19;

По рекомендациям [4, с.7], а также, учитывая стандартный ряд передаточных чисел, намечаем частные передаточные числа:

ременной передачи =2,0;

открытой конической передачи =2,24

Тогда передаточное число редуктора

u2=U/u1× u3=1444,5/2×2,24=4,06.

Ближайшее стандартное значение – 4;

Погрешность

u2= [(4,06-4)/ 4]×100%=1,5% < [u]; [u]=3%;

Таким образом, уточнённое значение передаточных чисел:

u1=2; u2=4; u3=2,24

2. Кинематический расчёт привода.

Определяем частоту вращения на валах привода:

п1=пдв=1455 об/мин;

п2=п1/u1=1455/2=727,5 об/мин;

п3= п4=п2/u2=7275/4=181,88 об/мин;

п5=п4/u3=181,88/2,24=81,19 об/мин;

Угловая скорость на валах привода:

w1= п1/30=3,14×1455/30=152,29 рад/с;

w2=w1/u1=152,29/2=76,15 рад/с;

w3= w4=w2/u2=76,15/4=19,04 рад/с;

w5=w4/u3=19,04/2,24=8,5 рад/с;

Крутящий момент на валу электродвигателя:

Т1=Тдв=Ртр /w1=5,94×1000 /152,29=39,03 Нм;

Крутящие моменты на валах привода:

Т2=Т1 × u1 × × =39,03× 2× 0,96×0,99=74,19 Н м;

Т3=Т2 × u2 × × × =74,19×4× 0,99×0,97=284,97 Н м;

Т4= Т3× =284,97×0,99×0,98=276,48 Нм;

Т5=Т4 × u3 × × =276,48× 2,24× 0,96×0,99=582,47 Н м;

2. Расчёт зубчатых колёс редуктора

2.1 Выбор материала

По рекомендациям [4, с.28], выбираем материалы со следующими механическими характеристиками:

для шестерни сталь 40Х, термообработка – улучшение,

твёрдость НВ 270;

для колеса – сталь 40Х, термообработка – улучшение, твёрдость НВ 245.

2.2 Определение допускаемых контактных напряжений Допускаемые контактные напряжения

=(2HB1+70)KHL / [SH];

=(2HB2+70)KHL /[SH];

где – допускаемые контактные напряжения шестерни

– допускаемые контактные напряжения колеса;

KHL – коэффициент долговечности;

;

где - число циклов перемены напряжений, соответствующее пределу выносливости. В соответствии с [5, с.51] в зависимости от твёрдости материала

для шестерни

циклов

для колеса

циклов

N – число циклов перемены напряжений за весь срок службы (наработка)

где w – угловая скорость соответствующего вала;

- срок службы привода (ресурс);

для шестерни

циклов

для колеса

циклов.

Так как , то

[S_H]=1,1; - коэффициент запаса.

допускаемые контактные напряжения шестерни

=(2×270+70)×1/ 1,1=554,55 МПа ;

допускаемые контактные напряжения колеса

=(2×245+70)×1/ 1,1=509,09 МПа ;

Расчет ведем по меньшему значению =509,1 МПа ;