1 Пример расчета привода с одноступенчатым цилиндрическим прямозубым редуктором с клиноременной передачей Исходные данные:

снимаемая мощность, кВт Р₂ = 3,7;

угловая скорость выходного вала,с^-1 ₂ =30.

Типы передач: клиноременная;

редуктор: - цилиндрический прямозубый.

1.1 Выбор электродвигателя и определение передаточного числа привода

Электродвигатель (ЭД) подбираем по двум параметрам: требуемой мощности и частоте вращения. Требуемая мощность ЭД

,

где η₀ - общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:

η₀ = η_крп · η_цил · η³_пк ;

η_крп, η_цил, η_пк – КПД соответственно клиноременной передачи, цилиндрической передачи, пары подшипников качения.

Согласно [1.1], табл. 1.1 η_крп = 0,94…0,96; η_цил = 0,96…0,98; η_пк= 0,99. Принимаем η_крп = 0,95; η_цил = 0,97. Тогда

η₀ = 0,95 · 0,97 · 0,99² = 0,9.

Р_тр= 3,7 / 0,9 = 4,1кВт.

Частота вращения выходного вала редуктора

n₂ =30 ·₂ =30·30 =287об мин .

Требуемая частота вращения ЭД

n_тp = n₂ · U_крп · U_цил,

где U_крп  передаточное число клиноременной передачи,

U_цил  передаточное число цилиндрической передачи.

Согласно [1.1], c.4. табл. 1.3 рекомендуется принять

U_крп = 2…4, U_цил = 2…6,3.

Тогда n_тp = 287 · (2...4) · (2...6,3) = 1148…7232 об/мин. Выбираем электродвигатель общепромышленной серии 4А. При выборе учитываем следующие требования и рекомендации.

Во-первых, значение номинальной мощности ЭД Р_дв, указанное в таблице (каталоге), должно быть большей, но ближайшей к требуемой: Р_дв ≥ Р_тр. В то же время согласно [1.1] допускается перегрузка ЭД до 8%.

Во-вторых, не рекомендуется выбор ЭД с синхронной частотой вращения 750 мин^-1 из-за большой металлоемкости, а двигатели с синхронной частотой вращения 3000 мин^-1 имеют низкий рабочий ресурс. Кроме того, при выборе высокоскоростного ЭД получается большее передаточное число привода.

В-третьих, рекомендуется выбирать ЭД с меньшим числом в обозначении (примеры обозначений: 90L, 100S, 112М) для уменьшения массы, размеров и стоимости двигателя. При одинаковом числе в обозначении предпочтение необходимо отдать ЭД с меньшей частотой вращения вала, что позволит уменьшить размеры передач.

Исходя из вышеперечисленных требований и рекомендаций, можно выбрать ЭД ([1.1], табл. 1.5):

4A132М4, у которого P_дв = 11 кВт, n_дв = 1460 об/мин.

Определяем передаточное число привода и его ступеней для каждого двигателя:

для 4A132М4: U₀ = n_дв / n₂ = 1460 / 287=5,1.

Примем предварительно значение передаточного числа клиноременной передачи равным U'_крп=2,5. Тогда:

• U'_ред = U₀ / U'_крп = 5,1 / 2,5 =2,04 – предварительное значение передаточного числа редуктора для ЭД;

Сравнивая значения U'_ред с параметрами из табл.1.3 [1.1], можно сделать вывод, что ЭД является пригодным.

Окончательно выберем ЭД марки 4A132М4 и тогда передаточное число привода U₀ = 5,1, а предварительное значение передаточного числа редуктора U'_ред = 2,04.

1.2 Расчет клиноременной передачи

Выбираем клиноременную передачу с нормальными ремнями.

Исходными данными являются:

Р₁ = P_тр = 4,1 кВт; n₁ = n_дв = 1460 об/мин; U' _крп = 2,5.

Исходя из передаваемой мощности P₁ и частоты вращения ведущего шкива n₁ согласно рис. 2.1 [1.1], выбираем ремень сечения Б. Из табл. 2.1 [1.1] выписываем параметры сечения:

b₀=17мм; b_р =14мм; h =10,5 мм; L_p =800…5300 мм; A=138мм².

Для уменьшения количества ремней и увеличения их долговечности принимаем диаметр ведущего шкива d_Р1 на одно-два фиксированных значения больше d_Рmin. По рис. 2.6 [1.1] d_Р1=180мм и, с учётом n₁=1460мин^-1, Р₀ =3,4кВт.

Определение расчётного диаметра ведомого шкива

Определяем предварительное значение диаметра ведомого шкива

d'_Р2=d_Р1·U'_крп·(1-),

где =0,015–коэффициент упругого скольжения.

d'_Р2 = 180  2,5 ( 1- 0,015) = 456 мм.

Принимаем d_Р2 = 450 мм, ближайшее из ряда стандартных расчётных диаметров – табл. 2.4 [1.1].

Уточним передаточное число передачи (фактическое)

U_{крп ф} = d_Р2 / (d_Р1 · (1 – )) = 450 / (180 ( 1- 0,015)) = 2,54.

Расчёт геометрических параметров передачи

Предварительное значение межосевого расстояния а' вычисляем по табл. 2.6 [1.1] в зависимости от U_{крп ф}. Методом интерполяции получаем

а' = 1,1 · d_Р2 = 1,1  450 = 495 мм.

Предварительное значение длины ремня:

L'_Р = 2·а' + 0,5·π · (d_Р2 + d_Р1) + (d_Р2 – d_Р1)² / (4·a') = 2  495 +0,5   (450 + 180) + +(450 – 180)² / (4  495) = 2016 мм.

Найденное значение округляем до ближайшего из стандартного ряда (примечание к табл. 2.1 [1.1]). Принимаем L_Р = 2000мм.

Уточняем межосевое расстояние:

= мм.

Полученное значение сравниваем с предельным по условию:

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

Получаем, что 2(450 + 180) > 487 >0,55(450 + 180) + 10,5 или 1260 > 487> > 357, т.е. условие выполняется.

Рассчитываем угол обхвата ремнём ведущего шкива

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

Получаем: α₁ = 180 - ((450 – 180) / 487)  57 = 148 > 120⁰, т.е. условие выполняется.

Проверяем ремень на долговечность по формуле:

U = V₁ / L_Р ≤ [U],

где [U] = 10…20 c^-1 – допускаемое число пробегов;

V₁ – окружная скорость ведущей ветви ремня, м/с;

L_Р – длина ремня в м.

Рассчитываем:

V₁ = (π · d_Р1 · n₁) / 60 = (  180  10^-3 1460)/ 60 = 13,75 м/с.

Тогда U = 13,75 /2 = 6,875 < 10, т.е. необходимое условие выполняется.

Мощность, передаваемая одним ремнем:

Р_р = Р_о · С_α · С_L · С_u / С_р,

где С_α = 0,92 – коэффициент угла обхвата для α = 148⁰ – табл. 2.5 [1.1];

C_L = 0,8 – коэффициент длины ремня для L_Р = 2000 мм – рис. 2.7 [1.1];

С_u =1,14 – коэффициент передаточного числа для U_{крп ф} =2,54 – рис. 2.9 [1.1];

С_р = 1,3 – коэффициент режима нагрузки с умеренными колебаниями – табл. 2.7 [1.1].

Тогда

Р_р = 3,4  0,92  0,8  1,14 / 1,3 = 2,2 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 = 2, тогда C_z = 0,95 – табл. 2.8 [1.1].

Получаем

Z = 4,1 / (2,2  0,95) = 1,96.

Окончательно принимаем Z = 2.

Сила давления на валы передачи

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

F₀=850·P₁ ·С_р ·C_L / (z ·V₁ ·C_ ·C_u) = 850·4,11,30,8 /(213,750,92 1,14) = 125,7 Н.

Тогда F_r = 2  125,7  2  Sin(148/2) = 482,7 Н.