3. Проектирование привода

С ОДНОСТУПЕНЧАТЫМ ЗУБЧАТЫМ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ РЕДУКТОРОМ

3.1. Выбор электродвигателя.

Кинематический и силовой расчёт привода

Общий КПД привода (см. рис. 2.1):

η=η_м∙η_ред∙η_м - для схемы 1;

η=η_рем∙η_ред∙η_м - для схемы 2;

η=η_м∙η_ред∙η_цеп - для схемы 3;

η = η_м∙η_ред∙η_з.пер - для схемы 4,

где η_м=0,98 - КПД муфты; η_ред=0,97 - КПД редуктора (табл. П1); η_рем=0,96 - КПД ременной передачи (см. табл. П1); η_цеп=0,96 - КПД цепной передачи (см. табл. П1).

Требуемая мощность электродвигателя, кВт,

Р_тр=Р_вых/η.

Выбираем асинхронный электродвигатель серии 4А с номинальной мощностью Р_дв ≥ Р_тр и заданной синхронной частотой вращения n_с (табл. П2). Номинальная частота вращения вала двигателя, мин־¹,

n_дв=n_с (1 - s/100),

где s - относительное скольжение, %.

Записываем условное обозначение выбранного двигателя.

Определяем расчётное передаточное число привода:

u_пр.рас.=n_дв/n_вых,

где n_вых=30ω_вых/π - частота вращения приводного вала рабочей машины, мин־¹.

Частные передаточные числа передач, входящих в привод:

для схемы 1 номинальное передаточное число редуктора u_ред равно u_пр.рас., округлённому до ближайшего стандартного значения (табл. П4);

для схем 2, 3, 4 номинальное передаточное число открытой передачи (зубчатой, цепной, ременной)

u_{от. пер.}=u_пр.рас./u_ред,

где u_ред выбирается из числа возможных стандартных значений частных передаточных чисел для зубчатого редуктора (см. табл. П1 и П4). Передаточное число u_от.пер. должно находиться в пределах возможных значений (см. табл. П1).

Частоты вращения и угловые скорости валов:

для всех схем привода (см. рис. 2.1) на валу электродвигателя n_o=n_дв, ω_o=πn_o/30;

для схемы 1 на быстроходном валу редуктора n₁=n_o, ω₁=πn₁/30; на тихоходном валу редуктора n₂=n₁/u_ред, ω₂=πn₂/30; на приводном валу рабочей машины n₃=n₂, ω₃=πn₃/30;

для схемы 2 n₁=n_o/u_от.пер, ω₁=πn₁/30; n₂=n₁/u_ред, ω₂=πn₂/30; n₃=n₂, ω₃=πn₃/30;

для схем 3 и 4 n₁=n_o, ω₁=πn₁/30; n₂=n₁/u_ред, ω₂=πn₂/30; n₃=n₂/u_от.пер, ω₃=πn₃/30.

Мощности Р, Вт, и вращающие моменты Т, Н∙м:

для всех схем привода на валу электродвигателя

Р_о=Р_тр, Т_о=Р_о/ω_о;

для схемы 1 на быстроходном валу редуктора

Т₁=Р_о∙η_м, Т₁=Р₁/ω₁;

на тихоходном валу редуктора

Р₂=Р₁∙η_ред, Т₂=Р₂/ω₂;

на приводном валу рабочей машины

Р₃=Р₂∙η_м, Т₃=Р₃/ω₃;

для схемы 2 Р₁=Р_о∙η_рем, Т₁=Р₁/ω₁;

P₂=P₁∙η_ред, Т₂=Р₂/ω₂;

P₃=P₂∙η_м, Т₃=Р₃/ω₃;

для схемы 3 Р₁=Р_о∙η_м, Т₁=Р₁/ω₁,

P₂=P₁∙η_ред, Т₂=Р₂/ω₂,

P₃=P₂∙η_цеп, Т₃=Р₃/ω₃;

для схемы 4 Р₁=Р_о∙η_м, Т₁=Р₁/ω₁,

P₂=P₁∙η_ред, Т₂=Р₂/ω₂,

P₃=P₂∙η_{з. пер}, Т₃=Р₃/ω₃.

Результаты кинематического и силового расчёта привода заносятся в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Номер вала	n, мин־¹	ω, с־¹	Р, Вт	Т, Н∙м
0
1
2
3

Значения кинематических и силовых параметров на валу

3.2. Расчёт редукторной передачи

На основании требований технического задания и результатов кинематического и силового расчёта привода определяем исходные данные для расчёта передачи (табл. 3.2).

Предварительно выбираем материал со средними механическими характеристиками (табл. П5): для шестерни - сталь 40Х, термическая обработка - улучшение, твёрдость HB269…302; для колеса - сталь 40Х, термическая обработка - улучшение, твёрдость HB235…262.

Определяем допускаемые напряжения для шестерни и колеса (табл. П6 и П7), где К_HL=1, К_FL=1 для редуктора с длительной эксплуатацией; средняя твёрдость:

для шестерни HB_ср=(269+302)/2;

для колеса HB_ср=(235+256)/2.

Определяем межосевое расстояние a_w, мм; нормальный модуль m, мм; числа зубьев шестерни z₁ и колеса z₂; фактическое передаточное число редуктора u_ф и окончательный угол наклона зубьев β, град. (табл. П8).

Выполняем расчёт основных геометрических параметров передачи (табл. П10). Проверяем пригодность заготовок колёс (табл. П11).

Проверяем передачу на контактную (табл. П12) и изгибную (табл. П16) выносливость и на кратковременную перегрузку (табл. П21).

Таблица 3.2