3 Расчет привода с двухступенчатым червячным редуктором

Техническое задание.

Спроектировать двухступенчатый червячный редуктор и ременную передачу для привода к шнековому транспортеру (рисунок 6).

Данные для проектирования:

Рисунок 6

Исходные данные:

распределенная нагрузка, Н/м q = 25000;

скорость шнека, м/с v = 0,202;

диаметр шнека, мм D = 300;

длина шнека, мм L = 1500.

срок службы, тыс.час. t = 19;

типы передач: ременная – клиноременная;

редуктор: первая, вторая ступени – червячные.

3.1 Подбор электродвигателя и определение передаточного числа привода

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

,

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

η₀ = η_м · η²_чер · η⁴_пк  η_крп.

η_м, η_чер, η_пк, η_крп – КПД соответственно муфты, первой и второй ступеней червячной передачи, пары подшипников качения и клиноременной передачи.

Согласно таблицы 1.2 Приложения η_м = 0,98; η_чер = 0,8; η_пк=0,99; η_крп =0,95.

η₀ = 0,98 · 0,8² · 0,99⁴  0,95= 0,57.

Мощность на выходном валу привода:

Р₃ = F  v = q  L  v = 25000  1,5  0,202 = 7,6 кВт.

Р_тр= 7,6 / 0,57 = 13,3 кВт.

Требуемая частота вращения э.д.: n_тp = n₃ · U²_чер  U_крп ,

где n₃ – частота вращения выходного вала привода; U_чер  передаточное число червячной передачи, U_крп – клиноременной передачи.

n₃ = 60v/D = 60 0,2 / (3,14 0,3) = 14 мин^-1. U_чер = 8…30, U_крп = 2…4.

n_тp = 14 · (2…4)  (8...30)² = 1792…50400 мин^-1

Выбираем э.д. 4A160S2, у которого P_дв = 15 кВт, n_дв =2940 мин^-1 (Приложение, таблица 1.5).

Определение передаточного числа привода и его ступеней

Передаточное число привода

U₀ = n_дв / n₃ = 2940 / 14 = 210.

Принимаем U_крп =3. Тогда предварительное передаточное число редуктора U'_ред = U₀ / U_крп = 210 / 3 = 70.

С другой стороны, U_ред = U'_1чер  U'_2чер, где U'_1чер ,U'_2чер – предварительные значения передаточных чисел первой и второй ступеней.

Из примечания к таблице 1.4 Приложения для двухступенчатого червячного редуктора рекомендуется .

3.2 Определение передаточного числа, кинематических и силовых параметров редуктора

Методика расчета клиноременной передачи изложена в разделе 2.2. Применив ее для расчета данного задания, получим U_крп = 3. Тогда расчётное передаточное число редуктора U_ред = 70.

Предварительные значения передаточных чисел первой и второй ступеней останутся прежними:

Частоты вращения валов редуктора:

n_вх = n_дв /U_крп = 2940 / 3 = 975 мин^-1;

n_пр = n_вх / U'_1чер = 975 / 8,34 = 116,9 мин^-1;

n_вых = n_пр / U_2чер = 116,9 / 8,34 = 14 мин^-1.

Проверим разницу между расчётной частотой вращения n_вых и заданной n₃:

 = ((n_вых - n₃) / n₃) · 100% = ((14 – 14) / 14) · 100% = 0%,

т.е. меньше допустимых 4%.

Мощности, передаваемые валами:

Р_вх = P_тр · _крп = 13,3 · 0,95 = 12,64 кВт;

Р_пр = P_вх · _чер · _пк = 12,64 · 0,8 · 0,99 = 10 кВт;

Р_вых = Р_пр · _чер · _пк = 10 · 0,8 · 0,99 = 7,93 кВт;

P₃ = P_вых · ²_пк _м = 7,93  0,99²  0,98= 7,61 кВт,

что приблизительно соответствует исходным данным.

Вращающие моменты на валах:

Т_вх = 9550 · Р_вх / n_вх = 9550 · 12,64 / 975 = 128,9 H·м;

Т_пр = 9550 · Р_пр / n_пр = 9550 · 10 / 116,9 = 851,2 Н·м;

T_вых = 9550 · Р_вых / n_вых = 9550 · 7,93 / 14 = 5627,6 Н·м.