Исходные данные.

У силие толкания , Q………………………………………………30 кН

Скорость толкания ,v...……………………………………………0.3 м/с

Ход толкателя за один оборот, h…………………………...…....200 мм

Срок службы ...…………………………………………................4 тыс.ч.

коэффициенты:

α₁…………….………………………………………………………….1

α₂ ………………………………………………………….....................0.7

α₃………………………………………………………………………..0.6

к₁……..…………………………………………………………………0.5

к₂…...……………………………………………………………………0.3

к₃..……………………………………………………………………….0.2

П ривод к печному толкателю

1. Эл. двигатель.

2. Муфта МУВП.

3. Редуктор .

4. Муфта МЗ.

5. Открытая зубчатая передача.

6. Реечный толкатель.

1. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕДУКТОРА.

1.1 Определяем мощность на исполнительном механизме.

Р _{исп.мех.}= Q∙υ

Р _{исп.мех.} = 30∙0.3 = 9 (кВт).

1.2 Определяем общий КПД привода.

η _общ. = η² _муфты ∙ η _ред. ∙ η _озп

η _ред. = η _ззп ∙ η² _пп – КПД редуктора.

η _ред. = 0.98∙0.99² = 0.96

η _муфты = 0.98,

η _ззп = 0.98 – КПД закрытой зубчатой передачи;

η _озп = 0.98 – КПД открытой зубчатой передачи:

η _пп = 0.99 – КПД подшипниковой пары.

η _общ. = 0.96∙0.98³ = 0.90.

1.3 Определяем потребную мощность электродвигателя.

Р _потр. = Р _{исп.мех.} / η _общ.

Р _потр. = 9 / 0.90 = 10 (кВт).

1.4 Выбираем стандартный двигатель по мощности.

Мощность двигателя (стандартный ряд ):

0.37 кВт; 0.55 кВт; 0.75 кВт; 1.1 кВт; 1.5 кВт; 2.2 кВт; 3 кВт; 4 кВт; 5.5 кВт; 7.5 кВт; 11 кВт; 15 кВт; 18.5 кВт; 22 кВт; 30 кВт.

Приравниваем полученное (расчётное) значение к ближайшему стандартному с учётом, что допускаемый перегруз не более 8 %.

Из стандартного ряда чисел подходят два значения – 7.5 кВт и 11 кВт. Проверяем оба значения на допускаемый перегруз:

перегруз = ((Р _станд. – Р _расч.) / Р _станд.)∙100%

а) ((7.5 – 10) / 7.5)∙100% = 33.3% - это значение не подходит;

выбираем электродвигатель со стандартной мощностью 11 кВт.

Р = 11 кВт.

1.5 Выбираем двигатель по числу оборотов (скорости вращения).

Определяем число оборотов на исполнительном механизме:

n _{исп.мех.} = (6∙10⁴∙υ) / (h)

n _{исп.мех.} = (60000∙0.3) / (200) = 90 (об/мин ),

Общее передаточное число привода равняется отношению числа оборотов электродвигателя к числу оборотов исполнительного механизма. Так как для рассчитываемого привода подходят двигатели с различными частотами вращения, то следует рассмотреть несколько вариантов и остановиться на оптимальном, соответствующем конкретным условиям работы. При этом необходимо учитывать два основных условия:

1. с повышением частоты вращения масса двигателя и его габариты уменьшаются, снижается стоимость, однако рабочий ресурс тоже уменьшается. Поэтому для приводов общего назначения, если нет специальных указаний, предпочтительны двигатели с частотой вращения 1500 или 1000 оборотов в минуту (соответственно частота вращения при номинальном режиме с учетом 3 % скольжения 1450 и 970 оборотов в минуту);

2. одноступенчатый редуктор может иметь передаточное число от 2 до 6(8).

U _общ. = n _{эл. дв.} / n _{исп.мех.}

U _общ.1 = 3000 / 90 = 33.3;

U _общ.2 = 1500 / 90 = 16.7;

U _общ.3 = 1000 / 90 = 11.11;

U _общ.4 = 750 / 90 = 8.3.

Так как в данном приводе имеется открытая зубчатая передача, передаточное число редуктора будет равно частному от деления общего передаточного числа и передаточного числа открытой зубчатой передачи.

U _ред. = U _общ. / U _озп

U _ред.1 = 33.3/ 3 = 11.1;

U _ред.2 = 16.7/ 3 = 5.57;

U _ред.3 = 11.11/ 3 = 3.7;

U _ред.4 = 8.3 / 3 = 2.77.

№	n эл.дв. об/мин	U общ.	U озп	U ред.
1.	3000	33.3	3	11.1
2.	1500	16.7	3	5.57
3.	1000	11.11	3	3.7
4.	750	8.3	3	2.77

Стандартный ряд передаточных чисел:

2.0; 2.24; 2.5; 2.8; 3.15; 3.5; 4.0; 4.5; 5.0;5.6

Указанным выше условиям соответствует электродвигатель с частотой вращения 1500 (1450). При этом передаточное число редуктора будет равно 5.57. Приравниваем полученное (расчётное) значение к ближайшему стандартному. Из стандартного ряда чисел подходит - 5.6.

1.6 Выбираем двигатель.

Число оборотов: 1500 об/мин;

мощность: 11 кВт.

Этим параметрам соответствует стандартный электродвигатель марки: АИР132М4 (4А132М4У3).

1.7 Определяем мощности, частоты вращения и вращательные моменты на валах редуктора.

n ₁ = n _{эл. дв.}

n ₁ = 1500 (об/мин).

n ₂ = n ₁ / U _озп

n ₂ = 1500 / 3 = 500 (об/мин).

n ₃ = n ₂ / U _ред.ст

n ₃ = 500 / 5.6 = 89.3 (об/мин).

Мощность:

Р ₁ = Р _потр. ∙ η _муфты.

Р ₁ = 11∙ 0.98 = 10.78 (кВт).

Р ₂ = Р ₁∙ η _ред.

Р ₂ = 10.78∙0.96 = 10.35 (кВт)

Р ₃ = Р ₂∙ η _муфты. ∙ η _озп

Р ₃ = 10.35∙0.98² = 9.94 (кВт)

Вращательный момент:

Т ₁ = 9550∙(Р ₁ / n ₁)

Т ₁ = 9550∙(10.78 / 1500) = 68.63 (кН∙м).

Т ₂ = 9550∙(Р ₂ / n ₂)

Т ₂ = 9550∙(10.35 / 500) = 197.7 (кН∙м).

Т ₃ = 9550∙(Р ₃ / n ₃)

Т ₃ = 9550∙(9.94 / 89.3) = 1063.01 (кН∙м).

2. РАСЧЕТ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ.

По полученным выше данным рассчитываем закрытую косозубую передачу одноступенчатого цилиндрического редуктора, если срок службы ( для нашего примера) привода 4000 часов, нагрузка переменная; значения коэффициентов графика нагрузки: α₁=1,α₂=0,7,α₃=0,6, к₁=0,5,к₂=0,3, к₃=0,2.

2.1 Выбор материала.

Рекомендуется выбирать для шестерни и колеса одинаковую марку стали с различной термической обработкой, но, учитывая что шестерня и колесо имеют разные размеры разрешается выбирать одну марку ёстали с одинаковой термической обработкой, при этом, из-за различия в массе зубчатых колёс, меньшая – шестерня будет иметь выше механические свойства., чем у колеса. При изготовлении колес с твердостью рабочих поверхностей зубьев до НВ 350 рекомендуется для шестерни применять сталь твердостью на 20-50 единиц НВ больше, чем для зубчатого колеса

Выбираем сталь 40Х с одинаковой термической обработкой. Прочностные характеристики этой стали, подвергнутой улучшению:

	шестерня	колесо
 В	930 (МПа)	780 (Мпа)
 т	690 (МПа)	490 (МПа)
НВ	257-285 (257)	215-243 (215)