3. Методика расчета и проектирования

Исходными данными для расчета и проектирования привода является схема привода (Рис.2.1) и числовые значения мощности на выходном валу Р₃ (кВт), частота его вращения n₃ (об/мин), а также тип зацепления зубчатой передачи (табл.2.1).

3.1 Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

Общий КПД привода

  ₁, ₂, , _n,

где ₁, ₂, … _n — КПД отдельных элементов передач (средние значения КПД приведены в табл. 3.1).

КПД для муфт: жестких   1; упругих и компенсирующих   0,98…0,99; фрикционных   0,85…0,95.

Подбор электродвигателя по требуемой мощности

Р_треб. = Р_вых. / _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. 3.2), 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 ¹. 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 рекомендации табл.3.1, так для двухступенчатого привода, состоящего из последовательно соединенных клиноременной и зубчатой передач, передаточное число i′_общ. равно 8…15.

Таблица 3.1

Тип передачи	КПД передачи		Среднее значение передаточного отношения (числа)
	закрытой	открытой
1	2	3	4
Зубчатая передача: с цилиндрическими колесами с коническими колесами	0,96…0,98 0,95…0,97	0,93…0,95 0,92…0,94	2,5…6,3 2…4
Червячная передача при червяке: однозаходном двухзаходном трехзаходном четырехзаходном	0,65…0,7 0,7…0,75 0,80…0,85 0,85…0,90	— — — —	20…50 15…30 12…20 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  = 0,99…0,995, для пары подшипников скольжений  = 0,98…0,99.

Общее передаточное отношение (число) привода

i_общ. = u_общ. = 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

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 = u₂).

Таблица 3.2

Мощность двигателя, кВт	Синхронная частота вращения, об/мин
	3000	Тп Т1	1500	Тп Т1	1000	Тп Т1	750	Тп Т1
0,55 0,75 1,1 1,5 2,2 3 4 5,5 7,5 11 15 18,5	63B2/2800 71A2/2840 71B2/2810 80A2/2850 80B2/2850 90L8/2840 100S2/2880 100L2/2880 112M2/2900 132M2/2900 160S2/2940 160M2/2940	2,0  1,6  1,4	71A4/1390 71B4/1390 80A4/1420 80B4/1415 90L4/1425 100S4/1435 100L4/1430 112M4/1445 132S4/1455 132M4/1460 160S4/1465 160M4/1465	2,0  1,4	71B6/900 80A6/915 80B6/920 90L6/935 100L6/950 112MA6/955 118MB6/950 132S6/965 132M6/970 150S6/975 166M6/975 180M6/975	2,0  1,2	84В8/700 90LA8/700 90LB8/700 100L8/700 112MA8/700 118MB8/700 132S8/720 132M8/720 160S8/730 160M8/730 180M8/730 200M8/735	1,6  1,8  1,4  1,2

Частоты вращения валов, об/мин.

На валу электродвигателя n_дв. = n₁; на входном (быстроходном) валу редуктора n₂ = n₁/ i₁; на выходном (тихоходном) валу редуктора n₃ = n₂ / u₂.

По частотам вращения определяют угловые скорости , рад/с, каждого вала

_i  ( n_i ) / 30.

Мощности, передаваемые каждым валом привода,

Р_i= Р_тр  ₁  ₂   _n,

где P_i — мощность на i-том валу, кВт; ₁, ₂,  _n — КПД механизмов и устройств, предшествующих i-тому валу.

Вращающие моменты на валах привода, Н·м,

Т_i = Р_i / _i или Т_i = 9556  ( Р_i  10^–3 / n_i ),

где Р_i — мощность, передаваемая i-тым валом, Вт; _i — угловая скорость этого вала, рад/с; n_i — частота вращения i-того вала, об/мин.