1. Расчет силовых и кинематических параметров привода

Курсовой проект по прикладной (технической) механике для студентов всех специальностей включает в себя расчёт и проектирование приводов машин, работающих при длительной постоянной или переменной нагрузке (транспортёров, вентиляторов, насосов, компрессоров и др.). Проектируемый привод состоит из электродвигателя и одноступенчатого зубчатого редуктора, ведущий вал которого соединяется с валом электродвигателя посредством муфты (обычно упругой компенсирующей), а ведомый несёт на себе консольно расположенную шестерню открытой передачи (цилиндрической или конической) или находится под воздействием радиальной нагрузки F_M.

Исходными данными к проектированию привода являются:

• кинематическая схема редуктора;

• мощность на ведомом валу редуктора P_pв кВт или вращающий моментТ_выхв Н×м;

• частота вращения ведомого вала n₂в об/мин;

• число зубьев шестерни открытой передачи на ведомом валу z₃(если передача коническая, необходимо задать также передаточное отношение) или значение радиальной нагрузкив Н;

• время работы передачи (ресурс) L_hв часах;

• типовой режим работы привода.

По этим данным прежде всего подбирают требуемый электродвигатель.

Выбор электродвигателя предусматривает определение его мощности, типа, частоты вращения вала и основных размеров.

1.1. Определение требуемой мощности двигателя

Требуемую мощность электродвигателя определяют на основании исходных данных. Если указана мощность Р_рна ведомом валу, то необходимая мощность электродвигателя

где h− коэффициент полезного действия (КПД) привода, в общем случае равный произведению частных КПД ступеней редуктораh₁,h₂,h₃,…,h_k :

h =h₁∙h₂∙h₃∙…∙h_k∙h_М.

Здесь h_М− КПД упругой компенсирующей муфты,h_М= 0,98…0,99.

Потери на трение в подшипниках оцениваются множителем _п= 0,99…0,995 на обе опоры каждого вала.

Значения КПД различных передач приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Средние значения КПД механических передач

Типы передач	КПД
закрытая зубчатая: цилиндрическая коническая	0.97…0.98 0.96…0.97
открытая зубчатая:	0.95…0.96
закрытая червячная при числе заходов червяка: Z1= 1 Z1= 2 Z1= 4	0.70…0.75 0.80…0.85 0.80…0.95

Примечание: В приводах с параллельными передачами, например, с раздвоенными колёсами, значения КПД из таблицы 1.1 учитывают только один раз.

Если заданы вращающий момент Т_вых(Н×м) и частота вращения ведомого валаn₂(мин^-1), то требуемая мощность (в киловаттах)

P=T_вых∙n₂/ (9550 ∙h).

1.2. Определение частоты вращения вала электродвигателя

Требуемая частота вращения вала электродвигателя определяется по формуле

n_эд=n₂ ∙ i,

где i− передаточное отношение привода.

В дальнейших расчетах вместо передаточного отношения i=n_эд/n₂применяют передаточное числоu=z₂/z₁, гдеz₂− число зубьев колеса, аz₁− число зубьев шестерни (z₂≥z₁).

Применение uвместоiсвязано только с принятой формой расчетных зависимостей для контактных напряжений, значения которых не зависят от того, какое из зубчатых колес является ведущим.

Руководствуясь рекомендациями по выбору значений передаточных чисел в соответствии с заданным типом передачи в редукторе (см. табл. 1.2), определяют возможный диапазон частот вращения вала электродвигателя

n_эд=n₂∙ (u_min…u_max).

По рассчитанной мощности Ри диапазонуn_эдиз табл. 1.3 выбирают электродвигатель таким образом, чтобы его номинальная мощностьP_ном ≥P, а номинальная частотаn_номвращения вала была самой близкой (из возможных вариантов) к большему значению диапазонаn_эд. В этом случае размеры и стоимость электродвигателя будут наименьшими.

По выбранному электродвигателю определяют расчетное передаточное число зубчатой передачи редуктора

u =n_ном/n₂.

Таблица 1.2

Рекомендуемые значения передаточных чисел одноступенчатого редуктора

Тип передачи	u	umax	Допускаемые отклонения
зубчатая цилиндрическая	2…5	6,3	при u £ 4.5± 2,5% при u > 4.5± 4,0%
зубчатая коническая	1…4	6,3	±3 %
червячная	8…63	80	±5 %