Задача № 5

За даними характеристиками розрахувати на міцність і визначити всі розміри передачі. При розрахунку пасової передачі необхідно визначити діаметри шківів, міжосьову відстань, а також інші геометричні параметри і силу тиску, що діють на вал пе­редачі. В завданнях наведені лише принципові схеми передач і деякі їхні параметри. Умови роботи вибираються студентом самостійно. Міжосьову відстань і модуль зубчастих коліс слід узгодити із стандар­том /для червячних - ще й величину q /. Результати розрахунку звести в таблицю. Вважається, що навантаження на передачу є близь­ким до сталого, термін служби тривалий.

Розпочинаючи розв'язання задачі слід звернути увагу на вид передачі: методики проектного розрахунку відкритих і закритих зубчастих і червячних пере­дач різні.

Для розв'язування задач матеріал, термообробку та значення інших необхідних для розрахунку величин потрібно вибрати самостійно. До них належать параметри, які визначають допустиме напруження, точність виготовлення передачі, коефіцієнт ширини зубчастих коліс, кут нахилу зубців /для косозубої передачі/, величина q /для черв'ячних/ і деякі інші параметри. Прведеному вибору необхідно дати в тексті пояснення.

Методика розрахунку приводів машин

У контрольних завданнях даними за звичай є: 1) призначення та кінематична схема приводу , 2) потужність на веденому (вихідному) валу привода Р_вих (кВт) та 3) кутова швидкість цього валу ω _вих (рад/с) або частота обертання його n _вих (хв^-1).

За цими даними перш за все визначається потужність на ведучому (вхідному) валу привода за формулою

Р _вх= (1)

де η _заг – загальний к.к.д. приводу.

Загальний коефіцієнт корисної дії приводу визначається за формулою

η_заг=η₁η₂ . . .η _κ, (2)

де η₁-к.к.д. першої передачі; η₂ – к.к.д. другої передачі і т.д.; κ – кількість передач приводу.

Числове значення к.к.д. різних передач з урахуванням втрат у підшипниках наведено у таблиці 5.

. Таблиця 5

Тип передачі	В масляній ванні	Відкрита
Зубчаста передача	0,95…0,98	0,90…0,94
Червячна передача при числі заходів червяка:
Z1=1	0,70…0,80	0,40…0,45
Z1=2	0,75…0,85	-
Z1=4	0,82…0,90	-
Ланцюгова передача (втулочно-роликовий та зубчастий ланцюг)	0,95…0,97	0,90…0,92
Пасова передача (плоскопасова та клинопасова)	-	0,94…0,96
Муфта МУВП	-	0,995
Підшипник кочення	-	0,995

В середньому к.к.д. червячної передачі можна приймати 0,8.

Примітка. Після встановлення основних параметрів червячної передачі значення її к.к.д. можна уточнити розрахунком за відповідною формулою.

Після визначення за формулою (1) потужності ведучого валу Р_вх по таблицях.

4,5,6 ( Рис.9 Дод. 2) вибирають електродвигун трифазного струму серії А з синхронною частотою обертання 3000, 1500, 1000 або 750 об/хв. Потужність електродвигуна не повинна бути меншою за розрахункову.

Р_дв Р_вх (3)

Після визначення для кожного валу приводу величин Р, n або ω і Т виконуються розрахунки кожної передачі і всіх деталей та вузлів приводу.

Початкові дані для розрахунку: передаточне число, крутні моменти, потужності й частота обертання ведучого чи веденого вала передач приймається з таблиці.

Розрахункову міжосьову відстань слід округлити в більшу сторону до стандартного значення:

α_ω, мм . . 50, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 315.

Значення модуля m передачі, отримане при розрахунку, округлюють в більшу сторону до стандартного з ряду чисел:

1-й ряд. . .1,0; 1,5; 2,0; 3; 4; 5; 6; 8; 10 , мм

2-й ряд. . . 1,25; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7; 9 мм

Віддавати перевагу слід 1-му ряду.

Далі слід виписати марку електродвигуна, його потужність, асинхронну частоту обертання і зробити його ескіз з розмірами. (Див. рис.5 )

Приклад умовного позначення електродвигуна 4А 180 М8, Р=5,5 кВт; n _дв =1345 об/хв.

Іноді ведучий вал приводу зєднується з валом електродвигуна за допомогою муфти, тоді, кутова швидкість ведучого валу приводу ω_вх і частота обертання n_вх рівні кутовій швидкості валу електродвигуна ω _дв та частоті обертання n _дв.

Після підбору електродвигуна, визначення потужності ведучого валу приводу Р_вх та його кутової швидкості ω_вх або частоти обертання n_вх розраховується загальне передаточне число приводу u _заг за формулою:

u_заг= n_вх / n_вих , ( 4 )

або u_заг= ω_вх / ω_вих . (5)

Далі проводиться розбиття загального передаточного числа приводу u_заг на передаточні числа окремих передач його за формулою:

u_заг = u₁u₂…u_k, (6)

де u₁ – передаточне число першої передачі; u₂ – передаточне число другої передачі і т.д.; k – кількість передач.

АИРМ 112 М4

Для розбиття загального передаточного числа приводу u_заг на передаточні числа окремих його передач можна користуватися такими величинами:

Види передач	Межа значень
Зубчаста передача редуктора: а) циліндричними колесами: прямозубими косозубими шевронними б) конічними колесами відкрита зубчаста передача циліндричними колесами Червячна передача: редуктора відкрита ланцюгова передача пасова передача: плоскопасова клинопасова	2-5,6 3-5,6 1-6,3 1-6,3 2-8 8-80 15-80 2-6 2-4 2-5

Слід вибирати передаточні числа u за ГОСТ 21426-75 для редукторів в межах:

• одноступінчастого циліндричного і конічного: 1,5; 2; 2,24; 2,5;

2,8; 3,00; 3,15; 3,55; 4,0; 4,5; 5,0.

• червячного : 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31, 5;40; 50; 63; 80.

Далі нумеруються усі вали приводу, починаючи від електродвигуна.

Для кожного вала визначаються:

Споживча потужність, кВт:

Р₁ = Р_{дв.розр.}; Р_{2 =} Р₁η₁ ; Р₃ = Р₂η₂ . . . Р_n+1 = Р_nη_n ;

(Орієнтовно ККД можна взяти за даними, наведеними у таблиці 5) ;

частота обертання, об/хв: n₁ = n_дв ; n₂= ;

n₃ = … = ;

крутний момент, Нм:

Т₁ = 9550 ; Т₂ = 9550 ; Т₃ = 9550 ; Т_n = 9550 .

Отримані значення звести у таблицю :

Номер вала	Потужність,що споживається на валу, кВт	Частота обертання вала, об/хв	Крутний момент на валу, Нм
1	2	3	4

Іноді в завданнях, даними для проектування приводів машин є:

1. призначення та кінематична схема приводу, 2) колове зусилля F, лінійна швидкість υ і діаметр D барабану або зірочки конвейєра чи іншої відповідної частини робочої машини, які приходять в рух, завдяки електродвигуну за допомогою приводу. В цьому випадку розрахунок приводу виконується наступним чином.

Оскільки ведений вал приводу зєднується з барабаном або зірочкою конвейєра чи іншою подібною частиною робочої машини за допомогою муфти, то потужність веденого валу приводу визначається за формулою:

P _вих = F ( 7 )

Де Р_вих – в Вт, F – в Н, та υ_вих – в м/с.

Частота обертання веденого валу приводу n_вих визначається за формулою: n_вих = , (8)

де n_вих – в хв^-1, υ – в м/с та D – в м.

Далі розрахунок приводу здійснюється так, як це було вказано вище. Якщо в контрольних завданнях наведені момент веденого валу приводу Т_вих , Т_вих = F* та кутова швидкість цього валу ω_вих або υ_вих , то розрахунок приводу машини в цьому випадку виконується так.

Спочатку визначається потужність веденого валу Р_вих за формулою

Р_вих = Т_вихω_вих, (10)

де Р_вих – в Вт, Т_вих – в Н*м та ω_вих – в рад/с. Потім розрахунок приводу виконується так, як це було вказано вище.

Після підбору електродвигуна та визначення потужності і кутової швидкості ведучого валу приводу, а також передаточних чисел окремих передач приводу визначаються потужність Р, кутова швидкість ω і момент Т кожного валу приводу.

ТипІ. Підібрати електродвигун, передаточні числа передач, розрахувати конічну зубчасту передачу редуктора /рис. 5.1 табл.5.1/. Виконати ескіз конічного і циліндричного зубчастого колеса.

Тип 2. Для привода /рис.5,II табл. 5,2/ за крутним моментом і частотою обертання Т₃ і n₃ вибрати електродвигун, виконати розподіл передаточних чисел передач. Розрахувати клинопасову передачу. Виконати ескіз веденого шківа клинопасової передачі.

Тип 3. Привод до стрічкового конвеєра /рис.5.ІІІ/ складається з електродвигуна 1, пружної муфти 2, червячного редуктора 3, ланцюгової передачі 4. Підібрати електродвигун, визначити загальне передаточне число і передаточні числа редуктора і ланцюгової передачі. Розрахувати червячну і ланцюгову передачі.(дані в табл.5.3). Виконати ескізи черв’ячного колеса і веденої зірочки.

Тип 4. Для привода електричної лебідки /рис. 5.ІУ/ підібрати електродвигун, розділити загальне передаточне число на передаточні числа пасової і зубчастої передач. Розрахувати пасову і відкриту зубчасту передачі. Сила F, яка діє на канат, діаметр барабана D_б і кутова швидкість барабана ω_б задані в табл.5.4. Виконати креслення веденого шківа клинопасової передачі і зубчастого колеса.

Тип 5. Розрахувати пасову передачу і зубчасту передачу редуктора, встановленого в системі привода. Потужність електродвигуна – P₁, кутова швидкість вала – ω₁, швидкість стрічки транспортера – υ; діаметр барабана – D₆ = 400 мм. Передаточні числа пасової передачі і редуктора задати самостійно. Дані для розрахунку задані в табл. 5.5 /рис.5.V/. Виконати ескіз веденого шківа плоскопасової передачі і зубчастого колеса редуктора.

Тип 6. За заданою схемою привода табл5.6 та потужність і кутовою швидкістю на останньому валу P₃ і ω₃ табл5.6 підібрати електродвигун виконати розподіл передаточних чисел передач, розрахувати відкриту ланцюгову передачу. Виконати ескіз веденої зірочки ланцюгової передачі.

Тип 7. Для привода /рис.5.VII / вибрати електродвигун, визна­чити передаточні числа пасової та конічної зубчастої передач. Розра­хувати пасову передачу і конічну зубчасту передачу редуктора. Потужність і кутова швидкість на вихідному валу редуктора відповідно дорівнюють P₃ і ω₃ /табл.5.7/ Виконати ескіз конічного зубчастого колеса редуктора і веденого шківа.

Тип 8. Для привода / рис. 5.VIII / вибрати електродвигун, визначи­ти

передаточні числа пасової передачі та редуктора. Розрахувати пасову передачу і циліндричну прямозубу передачу редуктора. Потужність і кутова швидкість на вихідному валу редуктора відповідно дорівнюють P₃ і ω₃ /табл. 5.8/. Виконати ескіз зубчастого колеса редуктора і веденого шківа.

Тип 9. /рис. 5.ІХ/. Вибрати електродвигун, визначити передаточні числа редуктора та ланцюгової передачі. Розрахувати ланцюгову передачу і червячну передачу редуктора. Потужність і кутова швидкість на веденій зірочці ланцюгової передачі відповідно дорівнюють P₃ і ω₃ / табл.5.9 /. Виконати ескіз черв’ячного колеса редуктора і веденої зірочки.

Тип 10. Для привода /рис.5.Х/ вибрати електродвигун, визначити передаточне число клинопасової передачі та редуктора. Розрахува­ти пасову передачу і циліндричну косозубу передачу редуктора. Потужність і кутова швидкість на вихідному валу редуктора відповідно дорівнюють P₃ і ω₃ /табл.5.10/. Виконати ескіз зубчастого колеса редуктора і веденого шківа.

Рис.5

Таблиця 5.1

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
P3 ,кВт	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
ω3 , рад/с	8	9	8	9	10	11	10	11	12	13

Таблиця 5.2

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Т3 , Н∙м	203	455	519	670	568	356	400	402	347	780
n3 , об/хв	39	47	55	40	56	45	70	72	44	36

Таблиця 5.3

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
P3 , кВт	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
ω3 ,рад/с	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

Таблиця 5.4

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
F,кН	12	14	16	18	20	22	24	26	28	30
Dб , мм	250	250	300	300	350	350	400	400	450	450
ωб, рад/с	4	4,5	5,0	4,4	4,5	4,5	5,5	5	4	4,5

Таблиця 5.5

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
P1 , кВт	3,5	4	4,5	5	5,5	6	6,5	7	7,5	8
ω1 ,рад/с	77	77	77	100	100	100	150	150	150	150
υ, м/с	0,7	0,8	0,9	0,7	0,8	0,9	0,7	0,8	0,9	1,0

Таблиця 5.6

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
P3 , кВт	2,7	4,3	6,7	9,5	13,5	2,7	4,3	6,7	9,5	13,5
ω3 ,рад/с	30	35	40	45	50	35	40	45	50	60

Таблиця 5.7

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
P3 , кВт	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
ω3 ,рад/с	8	9	10	11	12	7	8	9	10	7

Таблиця 5.8

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
P3 , кВт	9	10	8	11	12	13	14	15	16	14
ω3 ,рад/с	6	8	7	9	10	9	8	7	6	5

Таблиця 5.9

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
P3 , кВт	4	5	6	5	4	3	4	5	6	4
ω3,рад/с	2	3	4	5	4	3	2	3	4	5

Таблиця 5.10

Величина	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
P3 , кВт	3	4	5	6	7	6	5	4	3	5
ω3,рад/с	6	8	7	8	9	10	7	8	9	6