2 Расчет привода с коническим редуктором

Техническое задание

Спроектировать привод, включающий электродвигатель, ременную передачу, редуктор и муфту (рисунок 5).

Данные для проектирования:

Рисунок 5

Исходные данные:

снимаемая мощность, кВт Р₃ = 5;

частота вращения, мин^-1, n₃ = 200;

срок службы, тыс. час., t = 16;

типы передач: ременная - клиноременная;

редуктор: - конический прямозубый;

2.1 Выбор электродвигателя

Методика выбора электродвигателя изложена в разделе 1.1. Проведя аналогичные вычисления, получим Р_тр =5,49 кВт. Выберем двигатель 4А132S6 мощностью Р_дв =5,5 кВт, частотой вращения n_дв = 965 мин^-1.

Определяем передаточное число привода и его ступеней:

• передаточное число привода

U₀ = n_дв / n₃ = 965 / 200 = 4,83;

• выберем предварительно передаточное число клиноременной передачи U'_крп=2,5;

• Тогда U'_ред = U₀ / U'_крп = 4,83 / 2,5 = 1,9.

Примечание. После расчёта клиноременной передачи, т.е. определения фактического передаточного числа U_{крп ф} , необходимо будет определить расчетное передаточное число редуктора U_ред.

2.2 Расчет клиноременной передачи

Выбираем клиноременную передачу с нормальными (обычными) ремнями.

Расчёт передачи проводим по методике ГОСТа 1284.3-80, изложенной в [2].

Исходными данными являются:

Р₁ = P_тр = 5,49 кВт; n₁ = n_дв = 965мин^-1; U' _крп = 2,5.

Исходя из передаваемой мощности P₁ и частоты вращения ведущего шкива n₁ согласно рисунка 2.1 [3], выбираем ремень сечения В(Б). Из таблицы 2.1 [3] выписываем параметры сечения:

b₀=17мм; b_р =14мм; h =10,5 мм; L_p =800…6300 мм; d_рmin =125 мм; A=138мм².

Для уменьшения количества ремней и увеличения их долговечности принимаем d_Р1 на одно-два фиксированных значения больше d_Рmin. Принимаем по рис. 2.6 [3] d_Р1=140мм и, с учётом n₁=965мин^-1, Р₀ =2кВт.

Определение расчётного диаметра ведомого шкива

Определяем предварительное значение диаметра ведомого шкива

d'_Р2=d_Р1·U'_крп·(1-), где =0,015...0,02–коэффициент упругого скольжения.

d'_Р2 = 140  2,5 ( 1- 0,015) = 344,8мм.

Принимаем d_Р2 = 355мм, которое является ближайшим из ряда стандартных расчётных диаметров – таблица 2.4 [3].

Уточним передаточное число передачи (фактическое)

U_{крп ф} = d_Р2 / (d_Р1 · (1 – )) = 355 / ( 140 ( 1- 0,015)) = 2,57;

частота вращения ведомого шкива

n_2ф = n₁ / U_{крп ф} = 965 / 2,57 = 375,5 мин^-1.

Расчёт геометрических параметров передачи

Предварительное значение межосевого расстояния а' вычисляем по таблице 2.6 [3] в зависимости от U_{крп ф}. Методом интерполяции получаем

а' = 1,1 · d_Р2 = 1,1  355 = 390,5 мм.

Предварительное значение длины ремня:

L'_Р = 2 · а' + 0,5 · π · (d_Р2 + d_Р1) + (d_Р2 – d_Р1)² / (4 · a') = 2  390,5 +

+0,5   (355 + 140) + ( 355 – 140 )² / ( 4  390,5) = 1588мм.

Полученное значение округляем до ближайшего из стандартного ряда (примечание к таблице 2.1 [3]). Принимаем L_Р = 1600мм.

Уточняем межосевое расстояние:

= мм.

Полученное значение сравниваем с предельным по формуле 12.29:

2 · (d_Р2 + d_Р1) ≥ а ≥ 0,55 · (d_Р2 + d_Р1) + h.

Получаем, что 2( 355 + 140) > 397 >0,55(355 + 140) + 10,5 или 990 > 397 > 272, т.е. условие выполняется.

Рассчитываем угол обхвата ремнём ведущего шкива

α₁ = 180⁰ – ((d_Р2 – d_Р1) / a) · 57⁰ ≥ 120⁰.

Получаем: α₁ = 180 - ((355 – 140) / 397)  57 = 149 > 120⁰, т.е. условие выполняется.

Проверяем ремень на долговечность, определяя частоту пробегов ремня:

U = v₁ / L_Р ≤ [U],

где [U] – допускаемое число пробегов, с^-1;

v₁ – окружная скорость ведущей ветви ремня, м/с;

L_Р – длина ремня в м.

Принимаем [U] = 10…20 с^-1 (формула 12.21).

Рассчитываем v₁ = (π · d_Р1 · n₁) / 60 = (  140  10^-3 965)/ 60 = 7,1 м/с.

Тогда U = 7,1 /1,6 = 4,4 < 20, т.е. необходимое условие выполняется.

По формуле (12.28) мощность, передаваемая одним ремнем, равна:

Р_р = Р_о · С_α · С_L · С_u / С_р,

где С_α = 0,92 – коэффициент угла обхвата для α = 149⁰ – таблица 2.5 [3];

C_L = 0,96 – коэффициент длины ремня для L_Р = 1600мм – рисунок 2.7 [3];

С_u = 1,137 – коэффициент передаточного числа для U_{крп ф} = 2,57 – рисунок 2.9 [3];

С_р = 1,3 – коэффициент режима нагрузки с умеренными колебаниями – таблица 2.7 [3].

Тогда Р_р = 2  0,92  0.96  1,137 / 1,3 = 1,54 кВт.

Количество ремней передачи:

Z = P₁ / (Р_р · С_z) ≤ 6(8),

где C_z – коэффициент числа ремней.

Исходя из ранее полученных значений Р₁ и Р_р, предварительно принимаем

Z = 4, тогда C_z = 0,9 – таблица 2.8 [3].

Получаем Z = 5,49 / (1,54  0,9) = 3,96.

Окончательно принимаем Z = 4.

Сила давления на валы передачи

Определяем силу, действующую на вал в динамическом состоянии передачи:

где F₀ - сила предварительного натяжения одного ремня без учета влияния центробежных сил.

F₀(0,85·P₁ ·С_р ·C_L) / (z ·V₁ ·C_ ·C_u) = (0,85·5,4910³1,30.96) /

/(47,10,92 1,137) = 182 Н (формула 12.32).

Тогда F_r = 2  182  4  Sin(149/2) = 1403 Н.

Ресурс наработки ремней: Т = Т_ср · К₁ · К₂ ,

где Т_ср - средний ресурс; К₁ - коэффициент режима нагрузки;

К₂ - коэффициент климатических условий.

Согласно с. 273...274 T_сp = 2000 ч; К₁ = 1 для умеренных колебаний; К₂ = 1 – для центральной климатической зоны.

В этом случае Т = 2000 ·1 ·1 = 2000 ч. Число комплектов ремней на заданный ресурс К = t / Т = 16000 / 2000 = 8.

Принимаем 8 комплектов ремней.

Размеры шкивов определяем по рисунку 2.10 и таблице 2.9 [3]. Для сечения ремня В(Б) принимаем значения: t=4,2мм; l_p=14мм; р = 19мм; f = 12,5мм, h = 10,8мм.

Ширина шкива

В = (Z - 1) · p + 2 · f = (4 – 1)  19 + 2  12,5 = 82мм [3].