6.2. Алгоритм расчета и конструирования элементов привода.

Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода.

Общий КПД привода

η= η₁ , η₂,… η_n ,

где η₁ , η₂,… η_n – КПД отдельных элементов передач (средние зна­чения КПД приведены ниже).

КПД для муфт: жестких η = 1; упругих и компенсирующих η = 0,98 ... 0,99; фрикционных η= 0,85 ... 0,95.

Подбор электродвигателя по требуемой мощности

Р _треб = Р_вых /η_общ,

где Р_вых – мощность на выходном валу привода.

По требуемой мощности двигателя Р_треб с учетом возможностей привода, состоящего из одноступенчатого цилиндрического редуктора клиноременной передачи и муфты, по ГОСТ 19523 - 81 (табл. 6.2) вы­бирают электродвигатель трехфазный, короткозамкнутый серии 4А закрытый, обдуваемый, с синхронной частотой вращения

n_дв.с ≈n_вых i'_общ= n_вых u'_общ,

где i '_общ - предварительно принятое передаточное отношение привода;

u'_общ - предварительно принятое передаточное число привода.

Передаточное отношение i- отношение угловой скорости или частоты вращения входного звена к угловой скорости или частоте вращения выходного звена, передаточное число u - отношение числа зубьев большего колеса к числу зубьев меньшего колеса (шестерни), применяется для расчетов зубчатых и винтовых, в том числе червяч­ных, передач. Для понижающих зубчатых и винтовых передач i =u. В данном случае входное звено (быстроходный вал привода) - вал элек­тродвигателя, выходное звено - тихоходный (выходной) вал привода. Номинальная мощность электродвигателя должна быть не менее требуемой, т.е. Р_дв ≥ Р_треб. Передаточное отношение привода i'_общ выбирают со­гласно кинематической схеме и рекомендаций (табл. 6.3). Так, для двух­ступенчатого привода, состоящего из последовательно соединенных кли­ноременной и зубчатой передач, передаточное число i'_общ равно 8 ... 15.

										Таблица 6.2
Мощность двигателя кВт	Синхронная частота вращения. об/мин
	3000		1500			1000				750
0.55	63В2/2800		71А4/1390			71В6/900				84В8/700
0.75	71А2/2840		7lB4/1390			80А6/915				90LA8/700			1,6
1,1	71В2/2810		80А4/1420			80В6/920				90LB8/700
1,5	80А2/2850	2,0	80В4/1415		2,0	90L6/935				100L8/700			-
2,2	80В2/2850		90L4/1425			100L6/950				112МА8/700
3	90L8/2840		100S4/1435			112МА6/955			2.0	118МВ8/700			1,8
4	100S2/2880		100L4/1430			118МВ6/950				132S8/720
5.5	100L2/2880	-	112М4/1445			132S6/965				132М8/720			-
7,5	112М2/2900	1,6	132S4/1455			132М6/970				160S8/730			1.4
11	132М2/2900	-	132М4/1460		-	150S6I975			-	160М8/730			-
15	160S2/2940	1.4	160S4/1465		1,4	166М6/975			1,2	180М8/730			1,2
18.5	160М2/2940		160М4/1465			180М6/975				200М8/735
								Таблица 6.3
			КПД передачи				Среднее значе- ние передаточ- ного отношения (числа)
Тип передачи			закрытой	открытой
Зубчатая передача:
с цилиндрическими колесами			0,96 ... 0.98	0,93 ... 0,95				2,5 ... 6,3
с коническими колесами			0,95 ... 0,97	0.92 ... 0,94				2 .. .4
Червячная передача при червяке:
однозаходном			0,65 ... 0,7	-				20 ... 50
двухзаходном			0,7 ... 0,75	-				15 ... 30
трехзаходном			0,80 ... 0,85	-				12 ... 20
четырехзаходном			0,85 ... 0.90	-				8 ... 15
Цепная передача			0,95 ... 0,97	0,92 ... 0,95				1,5 .. .4
Ременная передача			-	0,94 ... 0,97				2 .. .4

Примечание: потери на трение в подшипниках оцениваются следующими коэффициентами: для одной пары подшипников качения η = 0,99….0,995; для пары подшипников скольжений η = 0,98 ... 0,99.

Общее передаточное отношение (число) привода

i_общ = u_о6щ = n_дв / n_вых,

где n_дв. – фактическая номинальная асинхронная частота вращения вала двигателя, об/мин; n_вых - частота вращения выходного вала при­вода, об/мин.

Разбивка общего передаточного отношения (числа) по ступеням

u_общ = u₁∙u₂ или i_общ = i₁∙i₂,

где i₁ и u₁ - соответственно, передаточное отношение i₁ клиноре­менной передачи или передаточное число u₁ первой ступени привода; i₂ и u₂ - соответственно, передаточное отношение i₂ или передаточное число u₂ второй ступени привода (редуктора).

Передаточное число редуктора выбирается из ряда (ГОСТ 2185- 66):

1; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4,0; 4,5; 5,0; 6,3; 7,1; 8,0; 9,0; 10,0; 11,2.

Тогда передаточное отношение клиноременной передачи равно

i₁ = i_общ / i₂.

Для того чтобы избежать значительного увеличения размеров ременных передач, следует назначать их передаточное число мень­шим, чем передаточное число зубчатой передачи привода (i₁ < i₂ = и₂),

Частоты вращения валов, об/мин.

На валу электродвигателя n_дв = n₁; на входном (быстроходном) валу редуктора n₂ = n₁/ u₁; на выходном (тихоходном) валу редуктора n₃ = n₂/ u₂· .

По частотам вращения определяют угловые скорости ω, рад/с, каждого вала по формуле

ωi = (πn_i) /30.

Мощности, передаваемые каждым валом привода,

,

где P_i - мощность на i-том валу, кВт; - КПД меха­низмов и устройств, предшествующих i-му валу.

Вращающие моменты на валах привода, Н·м,

Ti = Pi /ω_i или T_i = 9556 ( P_i * 10^-3 / n _i ),

где P_i - мощность, передаваемая i-ым валом, Вт; ω_i - угловая ско­рость этого вала, рад/с; n_i - частота вращения i-гo вала, об/мин.