3. Анализ результатов расчета

Итогом расчетов на ЭВМ является распечатка, в которой может быть приведено до 12 вариантов параметров цилиндрической передачи и до 4 вариантов червячной. Дальнейшая работа заключается в их оценке по ряду критериев и выборе наиболее рационального варианта.

Критериями оценки в порядке их приоритетности служат условия:

- наличия необходимого зазора k между ведомым валом и колесом червячной передачи в червячно-цилиндрическом редукторе (см. рис.3);

1

2

Рис.3. Компоновочные схемы редукторов:

1 – червячно-цилиндрического;

2 – цилиндро-червячного

- наличия необходимого для сборки пространства между элементами

конструкции в цилиндро-червячном редукторе (см. рис.3 – параметр

k1);

- минимума объема, занимаемого передачами редуктора;

- максимума коэффициента полезного действия червячной ступени.

В ряде случаев большое значение могут играть экономические факторы, т.е. затраты на изготовление и термообработку передач. Задачу выбора рационального варианта редуктора следует решать не изолированно для каждой передачи, а необходимо анализировать в целом параметры компоновочной схемы редуктора, которая строится по материалам распечаток.

При построении принципиальной компоновочной схемы очерчиваются только габариты зубчатых и червячных колес без детальной проработки конструкций. Построение удобно выполнять на миллиметровой бумаге в некотором масштабе, чтобы наглядно были видны пропорции конструкции редуктора. Примеры компоновочных схем различных редукторов приведены на рис.3.

Параметры построенной компоновочной схемы оцениваются в соответствии со следующим алгоритмом.

1. Для всех вариантов расчета червячно-цилиндрических редукторов определяется зазор между тихоходным валом и колесом червячной ступени k по формуле

d_aм2(Б)

2

d_В(Т)

2

k = a_W(T) – ( + ), мм, (9)

где a_W(T) - межосевое расстояние тихоходной ступени редуктора, мм (см. распечатку); d_aм2(Б) – максимальный диаметр колеса червячной ступени, мм; d_В(Т) - диаметр тихоходного вала, ориентировочное значение которого определяется как

d_В(Т) = d_{В min} + (6…10), мм. (10)

В свою очередь

1

, мм (11)

6  Т_2(Т)  10³

[_к]

где Т_2(Т) – момент на тихоходном валу (см. распечатку), Нм; 

[_к] – допускаемые напряжения при кручении, равные 15…25 МПа.

Считается, что для рациональной конструкции редуктора описанный выше зазор должен быть не менее 3 мм, поэтому из дальнейшего рассмотрения исключаются варианты, где k < 3 мм.

2. Для всех вариантов расчета цилиндро-червячных редукторов следует оценить габариты цилиндрической ступени, которая должна полностью разместиться на нижней части корпуса, где находится червячная ступень. Из дальнейшего рассмотрения следует исключить те варианты, у которых габариты цилиндрической ступени выходят за уровень плоскости разъема корпуса червячной передачи. Как показывает опыт проектирования, минимально необходимое значение размера k₁ составляет 30…50 мм.

3. Для всех вариантов, оставшихся после оценки параметров k и k₁, определяется расчетный объем, занимаемый передачами

V_р. = L₁  L₂  L₃, мм³, (12)

где L_1, L_2, и L₃ - габариты по длине, ширине и высоте, которые находятся по материалам распечаток с использованием аналитических выражений, аналогичных формулам для зазоров.

Например, для двухступенчатого червячно-цилиндрического редуктора

d_а1(Б)

2

d_а2(Т)

2

L₁ = + a_W(Б) + a_W(T) + , мм, (13)

где d_а1(Б) – диаметр окружности выступов червяка быстроходной ступени, мм; a_W(Б) и a_W(T) - межосевые расстояния быстроходной и тихоходной ступеней, мм; d_а2(Т) - диаметр окружности выступов колеса тихоходной ступени, мм.

Габарит по ширине

d_а1(Б)

2

b_2(Б)

2

L₂ = + + b_1(T) , мм, (14)

где b_2(Б) - ширина зубчатого венца червячного колеса быстроходной ступени; b_1(T) - ширина зубчатого венца шестерни цилиндрической ступени.

Габарит по высоте L₃ равен большему из диаметров окружностей выступов ступеней d_ам2(Б) и d_а2(Т).

Очевидно, что рациональному варианту соответствует минимальный расчетный объем V_р. Вместе с тем в ряде случаев, например, при установке электродвигателя на корпус редуктора, предпочтение может быть отдано другому варианту, размеры которого позволяют разместить электродвигатель необходимых габаритов.

4. Близкие по объему варианты для принятия окончательного решения необходимо оценить по величине коэффициента полезного действия червячной ступени. Все габариты, входящие в выражения (9)…(14), следует брать из распечаток расчета редуктора.

Материалы анализа компоновочной схемы удобно обобщить в табличном виде. В качестве примера см. табл.4.1 для червячно-цилиндрического редуктора.

В таблице приняты обозначения:

n_эл. - частота вращения вала электродвигателя, взятая из распечатки энергокинематического расчета;

HRC_ш., HRC_к. - твердости материалов шестерни и колеса цилиндрической ступени;

d_В(Т) - диаметр тихоходного вала.

Таблица 4.1

Результаты анализа компоновочной схемы редуктора

№ п/п	nэл., об/мин	HRCш., HRCк.	dВ(Т), мм	aW(Б), мм	aW(Т), мм	dам2, мм	dа2, мм3	k, мм	Vр., мм	Вывод

При анализе материалов табл.4.1 не следует стремиться к абсолютной минимизации какого-либо одного параметра компоновочной схемы. Окончательный вывод следует делать только после всесторонней оценки всех параметров, в том числе и размеров электродвигателей, габариты которых уменьшаются с ростом частоты вращения.