2.4 Выбор редуктора

Редуктор предназначен для передачи механической энергии от электродвигателя к исполнительному органу системы и согласования скоростей вращения. Для системы требуется перемещение штока со скоростью равной 5 см/с. Но точность должна быть высокой, для таких целей нужно использовать винтовую передачу (рис. 4).

Рисунок 4 – Конструкция редуктора

В винтовой передаче используется винт и гайка, основными интересующими характеристиками являются шаг резьбы (для винта и гайки одинаковы).

2.4.1 Технические характеристики редуктора

материал винта сталь

материал гайки сталь

передаточное число, см/рад 0.2

2.4.2 Расчет передаточной функции редуктора. Требуемый коэффициент передачи составляет:

см/рад. (21)

Т.о. передача должна обеспечивать передвижение гайки при вращении винта в соотношении 12 мм за один полный поворот.

Для такого типа передачи нужный диметр гайки составляет

(22)

где: V – линейная скорость перемещения;

ω – угловая скорость,

имеем: =4 мм

По ГОСТ для гайки такого размера шаг резьбы составляет: 0.8 мм. Т.о. имеем передаточную функцию: W(p)=0.2.

2.4.3 Расчет винтовой передачи.

Долговечность шариковой винтовой передачи определяется по формуле:

(23)

где: С - статическая грузоподъемность, кН;

Q - эквивалентная динамическая нагрузка.

Приблизительное значение критической осевой силы можно определить по номограмме (рис. 5).

Рисунок 5

Qi1	Qj2	t	N	q'i1	q'j2	q"j2
кН	%	об/мин	кН
7	-	40	10	10.66	-	-
10	-	25	20	12.63	-	-
5	-	20	100	9.43	-	-
0.3	-	5	1000	6.85	-	-
-	4	5	500	-	8.85	4.85
-	3	5	200	-	8.28	5.28

Таблица 1

В таблице 1 приведены данные необходимые для расчета.

Эквивалентная динамическая нагрузка передачи Q определяется как наибольшее значение из двух эквивалентных нагрузок Q₁ и Q₂, действующих на каждую из гаек.

На передачу, собранную с силой предварительного натяга, со стороны первой гайки действуют осевые силы Q_i1 (i=1,2,...,k), а со стороны второй гайки осевые силы Q_j2 (j=1,2,...,k).

Продолжительность действия сил в процентах к общему времени - t_i1 и t_j2, соответствующее им число оборотов винта (гайки) - n_i1 и n_j2.

Силы, действующие на первую гайку обозначим q'_i1 и q'_j2, на вторую, соответственно, q''_i1 и q''_j2.

Силы, действующие на гайку определяются по формуле:

(24)

Эквивалентная нагрузка на первую гайку:

(25)

(26)

где: n - среднее число оборотов при постоянной нагрузке и переменной скорости вращения, об/мин.

Аналогично находим эквивалентную нагрузку Q₂, действующую на вторую гайку. Силы предварительного натяга определяются по формуле:

(27)

где: M_xx - момент холостого хода, Нм;

d₀ - расчетный диаметр передачи, мм;

r_ш - радиус шарика, мм.

На передачу, собранную с предварительным натягом Q_Н= 6.7 кН, действуют со стороны первой гайки осевые силы Q₁₁=7 кН, Q₂₁=10 кН, Q₃₁=5 кН, Q₄₁= 0.3 кН, а со стороны второй гайки осевые силы Q₁₂= 4 кН, Q₂₂= 3 кН. Угловая скорость вращения передачи составляет 25 рад/с, т.е. n=30*25/π=239.

Эквивалентная нагрузка на гайку:

кН

Статическая грузоподъемность C=17.7 кН. Т.о. долговечность оборотов.