1.4. Выбор варианта редуктора для дальнейшего проектирования

и разработка эскиза редуктора и привода а

По результатам расчётов червячной и зубчатой передачи необходимо разработать упрощённые эскизы трёх вариантов редуктора.

1. Вначале разработайте эскизы входных валов трёх вариантов редуктора.

При разработке эскиза червячного вала и назначении подшипников этих валов рекомендуется использовать данные на стр.48 [2]:

– учитывая принятое значение диаметра d_В1, определить наименьшее значение диаметра под манжету d_пм  (1,12… 1,15) d_В1 и принять стандартное значение d_пм по таблице на стр. 71 [2];

– выбрать круглую шлицевую гайку по таблице на стр. 48 [2], так, чтобы внутренний диаметр гайки был несколько больше диаметра под манжету (при шаге резьбы гайки 1,5 мм внутренний диаметре гайки меньше внешнего диаметра резьбы на 1,624 мм, например для гайки М331,5 внутренний диаметр резьбы равен 33 – 1,624 = 31,376 мм);

– принять значение внутреннего диаметра роликовых конических подшипников средней серии несколько больше внешнего диаметра резьбы круглой шлицевой гайки;

–внутренний диаметр радиального шарикоподшипника второй опоры червячного вала может быть меньше на 5 мм, предварительно можно подшипник принять лёгкой серии.

При разработке эскиза входного вала коническо-цилиндричес-кого редуктора используйте те же рекомендации, что и при разработке эскиза входного вала червячно-цилиндричес-кого редуктора. Примените установку конические подшипники входного вала по схеме «в растяжку».

2. Упрощённые эскизы вариантов редуктора разрабатываются с учётом результатов расчёта параметров передач и принятых размеров входных и выходных валов редуктора.

На рис. 2 показан один из трёх вариантов конструкции червячно-цилиндрического редуктора с указанием параметров передач и расчётных значений размеров внутренней полости редуктора.

Примите расстояние с  10…12 мм, расстояние до дна масляной ванны с_м  4с. Для каждого варианта по эскизу определяют длину L , высоту Н и ширину В.

Данные, необходимые для выбора варианта редуктора, в наибольшей степени удовлетворяющего критерию оптимизации, представьте в виде таблицы 4. Все необходимые исходные значения параметров передач представлены в протоколах расчёта передач, формируемых автоматически вычислительной программой.

Таблица 4

Результаты расчёта параметров привода

Параметры привода	Номер варианта расчёта передач редуктора
	1	2	3
Габаритные размеры внутренней полости редуктора, L  B  H, дм3	… …… (L  B  H)	… …… (L  B  H)	… …… (L  B  H)
Условный объём зубчатых колёс, Vзк см3
Условный объём венца червячного колеса, Vчк см3
КПД привода, пр
Площадь поверхность охлаждения, A = 2[(L  B) + (B  H) + (L  H)], м2
Расчётная температура масла при естественной вентиляции tм , С
Условия смазывания

Расчётная температура масла определяется по формуле

t_м = Т₁ ₁ (1 – _рд)/ (K A) + t_в , (5)

где _рд – КПД редуктора; _рд = _чп_зп_п³;

Т₁ , ₁ – соответственно, момент и угловая скорость червячного вала;

K – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²^оС); в закрытых помещениях принимают значение К = К_П = 8 ...10 Вт/(м²^оС), в помещениях с интенсивной вентиляцией К_П = 14 ... 17 Вт/(м²  ^оС);

A – площадь поверхности охлаждения, м²;

t_м и t_в – температура масла и окружающего воздуха, С.

По данным таблицы 4 можно построить графики параметров привода в зависимости от варьируемого параметра u_чп / u_рд (рис. 3):

– в случае варианта 3 потребуется дополнительно установка вентилятора;

–вариант 1 превосходит вариант 2 по КПД, но размеры редуктора и объём зубчатых колёс в случае варианта 1 больше.

Выбор варианта привода, в конечном счёте, обусловлен соотношением затрат на изготовление и затрат в период эксплуатации.

Рассмотрим весьма упрощённую оценку экономической эффективности сравниваемых вариантов.

В первом приближении различие затрат на изготовление составляет

К Ц_м (m₁ – m₂),

где К – коэффициент сложности изготовления данного типа редуктора и применяемых технологий упрочнения;

для червячно-цилиндрического и коническо-цилиндрического редукторов К = 3,6… 4,5, меньшее значение при использовании ТВЧ;

Ц_м – цена материала передач;

m₁ и m₂ – масса передач; m₁ = _стV_{зп -1} + _брV_{чк -1}; m₂ = _стV_{зп -2} + _брV_{чк -2}; здесь  – плотность стали или бронзы; V_{зп -1} и V_{чк -1} – соответственно, объём зубчатой пары и червячного венца по варианту 1; V_{зп -2} и V_{чк –2} – то же по варианту 2;

учитывая, что цена бронзы БРОФ10-1 на порядок больше цены стали 40Х, а плотность стали и бронзы различаются в пределах 15%, запишем упрощённо:

К Ц_ст _ст(V₁ – V₂)/1000, здесь Ц_ст – цена стали, руб/кг, _ст  7,8 кг/дм³,

V₁  V_зп-1 + 10 V_{чк -1}, V₂  V_зп-2 + 10 V_{чк -2} в см³.

Различие эксплуатационных затрат составляет Ц_эл L_hP_им(1/₂ – 1/₁),

где Ц_эл – цена электроэнергии, руб/(кВтчас);

P_им – мощность исполнительного механизма, кВт;

₁и ₂ – КПД привода по варианту 1 и варианту 2.

Вариант1 с больших ₁ и большей массой передач будет экономически предпочтительнее варианта 2, если Ц_эл L_hP_им(1/₂ – 1/₁)  К Ц_ст _ст(V₁ – V₂)/1000.

Аналогично можно выполнить сравнение всех рассматриваемых вариантов привода.

Обоснование варианта привода для дальнейшего проектирования является наиболее сложной частью курсового проекта ввиду многообразия используемых данных о прототипах в технической литературе, различных ограничений и рекомендаций. Согласие с выбором данного варианта скрепляется подписями студента - проектанта и руководителя проекта на странице с таблицей 4 пояснительной записки.

Одновременно принимается решение о способе смазывания передач и подшипников, а также о размещении электродвигателя (ЭД) и редуктора (рис. 4).