30. Расчет кинематических характеристик простейшей пространственной механической передачи. Червячная передача.

Подбор электродвигателя

Потребляемую мощность (кВт) привода (мощность на выходе) определяют по формуле:

P_в = T_в ∙ n_в ∙ 2π

Тогда требуемая мощность электродвигателя 

P_э.тр = P_в/η_общ,

где η_общ = η₁ η₂ η₃ ...

Здесь η₁, η₂, η₃ ... - КПД отдельных звеньев кинематической цепи

Общий КПД привода

η_общ = η_чη_ремη_мη_оп;

где η_ч - КПД червячной передачи; η_рем - КПД ременной передачи; η_м - КПД соединительной муфты; η_оп - КПД опор приводного вала.

Требуемая частота вращения вала электродвигателя вычислим, подставляя в формулу для n_э.трсредние значения передаточных чисел из рекомендуемого диапазона для присутствующих передач.

n_э.тр = n_в ∙ U_ч ∙ U_р

где U_ч - передаточное число передачи одноступенчатого червячного редуктора; U_р - пердаточное число ременной передачи.

Отношение максимального вращающего момента к номинальному T_max/T

Уточнение передаточных чисел привода

После выбора n определяют общее передаточное число привода

U_общ = n/n_в

Полученное расчетом общее передаточное число распределяют между редуктором и другими передачами, между отдельными ступенями редуктора.

Если в кинематической схеме кроме редуктора (коробки передач) имеется цепная или ременная передача, то предварительно назначенное передаточное число передачи не изменяют, принимая U_п= U_ц или U_п = U_р или U_п = U_цU_р, а уточняют передаточное число редуктора 

U_п = U_рU_ред = U_общ/U_п

Определение частот вращения и вращающих моментов на валах

После определения передаточных чисел ступеней редуктора (коробки передач) вычисляют частоты вращения и вращающие моменты на валах передачи.

Если в заданной схеме отсутствует цепная передача на выходе, то частота вращения вала колеса передачи

n₂ = n_в

Частота вращения червяка передачи

n₁ = n₂U_ч

Момент на валу колеса передачи при отсутствии цепной передачи

T₂ = T_в/(η_мη_оп) 

где η_оп - КПД опор червячного вала; η_м - КПД муфты.

Вращающий момент на червяке передачи

T₁ = T₂/ (U_чη_ч)

где η_ч - КПД червячной передачи; U_ч - передаточное число червячной передачи.

31. Расчет кинематических характеристик многозвенной механической передачи.

Для осуществления значительных передаточных отношений применяются несколько последовательно соединенных колес, где, кроме входного и выходного имеются еще промежуточные колеса, такие передачи называются многоступенчатыми.

Многоступенчатые передачи, у которых оси вращения колес неподвижны, носят также названия рядового соединения.

Передаточное отношение сложной многоступенчатой зубчатой передачи есть произведение взятых со своими знаками передаточных отношений отдельных его ступеней.

U_1n = щ₁/щ_n = U₁₂·U₂'₃·U₃'₄·…·U_(n-1)'_n

Для каждой ступени передач имеем:

U₁₂ = ±(r₂/r₁) = ±(z₂/z₁),

U_2'3 = ±(r₃/r_2') = ±(z₃/z_2')

U_(n-1)'n = ±(r_n/r_(n-1)') = ±(z_n/z_(n-1)'),

где r₁, r₂, r_2', r₃,., r_(n-1)', r_n - радиусы начальных окружностей колес, а

z₁, z₂, z_2', z₃,…., z_(n-1)', z_n - числа зубьев, причем верхний знак берется при внутреннем, а нижний - при внешнем зацеплении.

В инженерных расчетах также пользуются формулой:

U_1n = щ₁/щ_n = (-1)^m •U₁₂·U_2'3·U_3'4·…·U_(n-1)'n,

где m - число внешних зацеплений.

В некоторых многоступенчатых зубчатых передачах оси отдельных колес являются подвижными. Такие зубчатые механизмы с одной степенью свободы называются планетарными механизмами, а с двумя и более степенями свободы дифференциальными механизмами или просто дифференциалами. В этих механизмах колеса с подвижными осями вращения называются планетарными колесами или сателлитами, а звено, на котором располагаются оси сателлитов - водилом.