Введение

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включить, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи.

Назначение редуктора – понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренный масляный насос) или устройства для охлаждения .

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Второй случай характерен для специализированных заводов, на которых организовано серийное производство редукторов.

Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.); типу зубчатых колес (цилиндрические, конические т.д.); относительному расположению валов редуктора в пространстве.

1 Кинематическая схема машинного агрегата. Срок службы приводного устройства

1) Выполняем чертёж кинематической схемы

1 – двигатель; 2 – муфта; 3 –шестерня; 4 – вал быстроходный; 5 – колесо зубчатое; 6 – вал тихоходный;7 – подшипник

Рисунок 1 – Кинематическая схема привода

2) Производим анализ назначения и конструкции элементов приводного устройства

Приводное устройство предназначено для увеличения вращающего момента на ведомом валу за счёт уменьшения его угловой скорости.

Таблица 1 – Исходные данные

Исходные данные	Значение
Мощность на тихоходном валу Рт , кВт	2,3
Частота вращения тихоходного вала, nт , об/мин	400
Характер нагрузки	Спокойная
Срок службы привода, Lг , лет,	6
Число смен в сутки, Lc	1
Продолжительность смены,tc ,ч	8

3 )Определяем срок службы приводного устройства L_h , ч

L_h=365L_nt_cL_c0,85 , (1)

где L_h - срок службы приводного устройства;

L_r - срок службы привода, лет;

t_c - продолжительность смены, ч;

L_с - число смен в сутки;

L_h=3656×8×1×0,85=14892

Рабочий ресурс привода принимаем L_h =14892

2 Выбор двигателя. Кинематический и силовой расчеты привода

Двигатель является одним из основных элементов машинного агрегата. Для проектируемого привода рекомендуются трёхфазные короткозамкнутые двигатели серии 4А. Эти двигатели наиболее универсальны. Закрытое и обдуваемое исполнение позволяет применять эти двигатели для работы в закрытых условиях, в открытых помещениях и т.д.

1) Определяем мощность двигателя

Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения – от частоты вращения приводного вала рабочей машины.

Определяем мощность двигателя, Р_дв, кВт

Р_дв= Р_т / 𝜂 , (2)

где Р_т– мощность на тихоходном валу, кВт;

η – общий КПД привода;

η_м= 0,98 – КПД муфты;

η_зуб=0,96…0,97 – КПД закрытой цилиндрической зубчатой передачи. Принимаем η_зуб= 0,96;

η_n= 0,99 – КПД одной пары подшипников качения;

𝜂=0,98×0,96×0,99²=0,921

Р_дв=2,3/0,931=2,47

2) Определяем номинальную мощность двигателя Р_ном , кВт

Значение номинальной мощности выбираем из таблицы К1[1] по величине большей, но ближайшей к требуемой мощности Р_дв

Р_{ном ≥}Р_д,, (3)

Р_ном=3 > Р_дв=2,47

3) По таблице К1 [1] выбираем тип двигателя, применив для

расчета четыре варианта типа двигателя:

Таблица 2

Вариант	Тип двигателя	Номинальная мощность Рном, кВт	Частота вращения, об/мин
			При номинальном режиме nном
1	4АМ100L2У3	3	2880
2	4АМ112M4У3	3	1445
3	4АМ132S6У3	3	965
4	4АМ132M8У3	3	720

4) Определяем передаточное число редуктора для каждого из четырёх вариантов двигателей

u = n_ном / n_m , (4)

где n_ном– частота вращения при номинальном режиме, об/мин;

n_т– частота вращения тихоходного вала, об/мин;

и₁ =2880/400 =7,2 и₂ =1445/400 =3,61

и₃ =965/400 =2,41 и₄ =720/400 =1,8

Таблица 3

	Варианты
	1	2	3	4
Передаточное число	6,0	3,0	2,0	1,5

При выборе типа двигателя учитываем, что двигатель с большей частотой вращения (синхронной 3000 об/мин) имеют низкий рабочий ресурс, а двигатели с низкими частотами (синхронными 750 об/мин) весьма металлоёмки.

Выбираем двигатель 4АМ132S6У3 (Р_ном=3 кВт, n_ном=965 об/мин, передаточное число редуктора u=2,41 , что находится в диапазоне рекомендуемых значений u = 2,0…6,3.

Силовые (мощность и вращающий момент) и кинематические (частота вращения и угловая скорость) параметры привода рассчитываем на валах, исходя из требуемой (расчётной) мощности двигателя Р_дв и его номинальной частоты вращения n_ном

Определяем частоту вращения, угловую скорость, мощность и вращающий момент на каждом валу.

а) Вал 1 (быстроходный):

Определяем частоту вращения быстроходного вала, об/мин

n₁ =n_дв =965 (5)

Определяем угловую скорость быстроходного вала, рад/с

𝜔₁=(𝜋n₁)/30 , (6)

Определяем требуемую мощность двигателя, кВт

Р₁ =Р_дв =3 (7)

Определяем вращающий момент на быстроходном валу, Нм

(8)

б) Вал II (тихоходный):

Определяем частоту вращения тихоходного вала, об/мин

(9)

где u- передаточное число редуктора

Определяем угловую скорость тихоходного вала, рад/с

(10)

Определяем мощность тихоходного вала, кВт;

(11)

Р₂ =Р_Т = 2,3 ·0,931 = 2,1

где η – общий КПД привода;

Определяем вращающий момент на тихоходном валу, Нм;

(12)