1. Расчет силовых и кинематических параметров привода

Курсовой проект по прикладной (технической) механике для студентов всех специальностей включает в себя расчёт и проектирование приводов машин, работающих при длительной постоянной или переменной нагрузке (транспортёров, вентиляторов, насосов, компрессоров и др.). Проектируемый привод состоит из электродвигателя и одноступенчатого зубчатого редуктора, ведущий вал которого соединяется с валом электродвигателя посредством муфты (обычно упругой компенсирующей), а ведомый несёт на себе консольно расположенную шестерню открытой передачи (цилиндрической или конической) или находится под воздействием радиальной нагрузки F_M.

Исходными данными к проектированию привода являются:

- кинематическая схема редуктора;

- мощность на ведомом валу редуктора Р_р в кВт или вращающий момент Т_вых в Н·м;

- частота вращения ведомого вала п₂ в об/мин;

- число зубьев шестерни открытой передачи на ведомом валу Z₃ (если передача коническая, необходимо задать также передаточное отношение) или значение радиальной нагрузки F_M = 125 ;

- время работы передачи (ресурс) L_h, в часах;

- типовой режим работы привода.

По этим данным прежде всего подбирают требуемый электродвигатель. Выбор электродвигателя предусматривает определение его мощности, типа, частоты вращения вала и основных размеров.

1.1. Определение требуемой мощности двигателя

Требуемую мощность электродвигателя определяют на основании исходных данных. Если указана мощность Р_р на ведомом валу, то необходимая мощность электродвигателя

Р=Р_р/η,

где η - коэффициент полезного действия (КПД) привода, в общем случае равный произведению частных КПД ступеней редуктора η₁, η₂, η₃,..., η_k:

η=η₁·η₂·η₃·...η_k ·η_M

Здесь η_M- КПД упругой компенсирующей муфты, η_M=0,98...0,99. Потери на трение в подшипниках оцениваются множителем η_П= 0,99...0,995 на обе опоры каждого вала.

Значения КПД различных передач приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Средние значения КПД механических передач

Типы передач	КПД
закрытая зубчатая цилиндрическая коническая	0.97–0.98 0.96 - 0.97
открытая зубчатая:	0.95 - 0.96
закрытая червячная при числе заходов червяка: Z1=l Z1=2 Z1=4	0.70 - 0.75 0.80 - 0.85 0.80 - 0.95

Примечание: В приводах с параллельными передачами, например, с раздвоенными колесами, значения КПД из таблицы 1.1 учитывают только один раз.

Если заданы вращающий момент Т_ВЫХ (Н·м) и частота вращения ведомого вала п₂ (мин^-1), то требуемая мощность (в киловаттах)

Р_р=Т_вых·n₂/(9550·η)

1.2. Определение частоты вращения вала электродвигателя

Требуемая частота вращения вала электродвигателя определяется по формуле

где i - передаточное отношение привода.

В дальнейших расчетах вместо передаточного отношения i=n_эд/n₂·применяют передаточное число и = Z₂ /Z₁, где Z₂ - число зубьев колеса, а Z₁ - число зубьев шестерни (Z₂Z₁).

Применение и вместо i связано только с принятой формой расчетных зависимостей для контактных напряжений, значения которых не зависят от того, какое из зубчатых колес является ведущим.

Руководствуясь рекомендациями по выбору значений передаточных чисел в соответствии с заданным типом передачи в редукторе (см.табл. 1.2), определяют возможный диапазон частот вращения вала электродвигателя

n_эд=n₂(u_min...u_max)

По рассчитанной мощности Р_р и диапазону n_эд из табл. 1.3 выбирают электродвигатель таким образом, чтобы его номинальная мощность Р_номР_р, а номинальная частота n_ном вращения вала была самой близкой (из возможных вариантов) к большему значению диапазона n_эд. В этом случае размеры и стоимость электродвигателя будут наименьшими.

По выбранному электродвигателю определяют расчетное передаточное число зубчатой передачи редуктора

u=n_ном/n₂

Таблица 1.2

Рекомендуемые значения передаточных чисел одноступенчатого редуктора

Тип передачи	и	иmax	Допускаемые отклонения
зубчатая цилиндрическая	2...5	6.3	при и<4.5 ±2.5% при и>4.5 ±4.0%
зубчатая коническая	1...4	6.3	±3%
червячная	8...63	80	±5%