- 72 -

4. Пример расчета и проектирования Условие задания и исходные данные

Спроектировать привод, состоящий из электродвигателя, клиноременной передачи, зубчатого редуктора и муфты. Редуктор цилиндрический вертикальный. Мощность на выходном валу Р₃ = 9 кВт. Частота вращения выходного вала n₃ = 200 об/мин. Срок службы – 36000 ч. Тип зацепления зубчатой передачи – косозубая. Нагрузка постоянная. Схема привода приведена на рис. 4.1, где 1 – электродвигатель; 2 – клиноременная передача; 3 – редуктор; 4 – муфта

Введение

Механический привод предназначен для передачи мощности от двигателя к рабочей машине и применяется в различных областях промышленности. Кинематическая схема привода (рис. 4.1) состоит из электродвигателя, клиноременной передачи, вертикального косозубого цилиндрического редуктора и муфты. Клиноременная передача в приводе предназначена для передачи вращения на расстоянии и служит для понижения угловой скорости повышения крутящего момента от двигателя к редуктору. Она состоит из ведущего и ведомого шкивов и гибкого звена – клиновых ремней. Назначение редуктора — понижение угловой скорости и повышение вращательного момента на ведомом валу. Редуктор состоит из корпуса, в котором помещают элементы передачи: зубчатые колеса, валы, подшипники и др. Применяемые в редукторе косозубые колеса по сравнению с прямозубыми имеют большую нагрузочную способность, отличаются плавностью и бесшумностью работы, но возникающие в косозубом зацеплении осевые силы вызывают дополнительные динамические нагрузками на опоры, что исключено в шевронных колесах, но они сложны в изготовлении.

Соединения валов ведомого механического привода с рабочей машиной осуществляется упругой муфтой МУВП (муфта упругая втулочно-кольцевая), отличается надежностью в работе и простотой изготовления.

Расчет и проектирование

1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

Общий КПД привода

Согласно заданной схеме (рис. 4.1) привода общий КПД

η = η₁  η₂   η₄.

По табл. 1.1 принимаем: η₁ = 0,96 — КПД клиноременной передачи; η₂ = 0,98 — КПД зубчатой передачи; η₃ = 0,99 — коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения; η₄ = 0,99 — КПД муфты упругой втулочно-пальцевой (МУВП).

Тогда

η = 0,96  0,98  0,99²  0,99 = 0,913.

Требуемая мощность и подбор электродвигателя

Искомая мощность двигателя

Р_тр = Р_вых / η = Р₃ / η = 9 / 0,913 =9,86 кВт.

Предварительно намечаем общее передаточное отношение привода i, состоящего из клиноременной передачи (i₁=24) и зубчатой (i₂=u₂=2,06,3), табл.1.1, i = i₁  i₂ = 425,2, принимаем i = 15.

Требуемая частота вращения вала двигателя

n_д^тр = u  n₃ = 15  200 = 3000 об/мин.

По требуемой мощности и частоте вращения вала двигателя выбираем асинхронный двигатель типа 4А132М2У3: Р_д=11 кВт; n_д=2900 об/мин (табл. 3.2).

Общее передаточное отношение привода и разбивка его по ступеням

i_общ = i₁  i₂; i_общ = n_д / n_вых = n_д / n₃ = 2900 / 200 = 14,5 ,

где i_общ — передаточное отношение привода.

Принимаем передаточное число редуктора косозубой передачи i₂=u₂=5, тогда i₁ = i_общ / i₂ = 14,5 / 5=2,9.

Частоты вращения и угловые скорости валов привода

n₁ = n_дв = 2900 об/мин; ₁ = n₁/ 30 = 3,142900/30 = 303,58 c^–1;

n₂ = n₁/i₁ = 2900/2,9 = 1000 об/мин; ₂ = ₁/i₁ = 303,58/2,9 = 104,66 c^–1;

n₃ = n₂/u₂ = 1000/5 = 200 об/мин; ₃ = ₂/u₂ = 104,66/5 = 20,933 c^–1.

Мощности, передаваемые каждым валом

P₁ = P_тр = 9,86 кВт;

P₂ = P₁  ₁  ₃ = 9,860,960,99 = 9,37 кВт;

P₃ = P₂ ₂₃₄ = 9,370,980,990,99 = 9 кВт.

Крутящие моменты на валах

T₁ = P₁/₁ = 9,8610³/303,53 = 32,5 Hм;

T₂ = P₂/₂ = 9,3710³/104,66 = 89,52Hм;

T₃ = P₃/₃ = 9,110³/20,933 = 430 Hм.