Расчет энергосиловых параметров коробки скоростей и выбор электродвигателя

Последовательность расчета энергосиловых параметров привод

3.8.1 Выберите электродвигатель. Выбор производится по приложе-

нию 2. Принимаем электродвигатель по ближайшей частоте вращения.

n = 750 об\мин

3.8.2 Определите вид передачи от электродвигателя на первый вал коробки скоростей (ременная, зубчатая или непосредственное соединение двигателя с валом). При выборе ременной передачи общий КПД коробки скоростей для рассматриваемого примера определяется по формуле:

h_о = h_рп × h_пк, × h_зк

где к – количество пар подшипников качения в коробке скоростей, n – количество пар зубчатых колес, находящихся в зацеплении.

Значения КПД для каждой кинематической пары представлены в табл. 5

Таблица 5

Значения КПД

Кинематичес кая пара	Пара подшипников качения hпк	Зубчатая передача hзк	Ременная передача hрп
КПД	0,99	0,97	0.96

 

Для нашего примера общий КПД коробки скоростей равен

h_о = h_рп × h_пк × h_зк = 0,96×0,99³×0,97² = 0,87

3.8.3 Подсчитайте потребляемую мощность на электродвигателе станка по формуле:

Р_эд = Р_ст / h_о, кВт,

где Р_ст - мощность станка, кВт; h_о - общий КПД коробки скоростей.

Для нашего примера

Р_эд = 4,62 / 0,87 = 5,3 кВт

Принимаем электродвигатель (Приложение 2). 4А132М8

Мощность Р_эд = 5,5 кВт, асинхронная частота вращения ротора

n_а = 720 об\мин

3.8.4 Рассчитайте передаточное число ременной передачи с учетом коэффициента скольжения по формуле:

i _рем = n₁

(n_a ´ 0,985)

Для нашего примера i _рем= 500 / (720 ´ 0,985) = 0,684

3.8.5 Рассчитайте диаметр ведущего шкива по формуле:

d₁= k ´ T₀

где T₀ - крутящий момент на валу электродвигателя, Н ´ м;

к = 40 для клиноременной передачи

к = 60 для плоскоременной передачи

na

T₀ = 9550 Р_эд

 

Для нашего примера T₀ = 9550 ´ 5,5 / 720 = 72,95 Н ´ м

 

Диаметр ведущего шкива равен

d₁= k ´ T₀ = 40 ´ 72,95 = 166,8 мм

Расчетный диаметр шкива округлите до ближайшего стандартного значения.

Стандартный ряд диаметров шкивов по ГОСТ 17383 – 73: 45, 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 630.

Принимаем по стандартному рядудиаметр ведущего шкива

d₁= 160 мм.

3.8.6 Рассчитайте диаметр ведомого шкива по формуле:

d₂ = d₁

i_рем

Округлите d₂ до стандартного d₂ из ряда по ГОСТ 17383 - 73

Для нашего примера d₂ = d₁ / i_рем = 160 / 0,684 = 233,9 мм, выбираем диаметр ведущего шкива d₂ = 230 мм.

 

3.8.7 Рассчитайте фактическое передаточное отношение ременной передачи по формуле:

d2

iф _рем = d₁ ´ (1 - e)

 

где e - коэффициент скольжения, для ременных передач e = 0,015

Для нашего примера

iф _рем = d₁ ´ (1 - e) / d₂ = 160 ´ (1 – 0,015) / 230 = 0,685.

Для уменьшения разности между i_{ф рем} и расчетным i_рем передаточным отношением возможно применение нестандартных значений диаметра ведомого шкива d_2.

В нашем случае погрешность составляет менее 1%, поэтому значения диаметров шкивов принимаем d_1. = 160 мм, d_2.= 230 мм.

 

3.8.8 Рассчитайте передаваемую мощность для каждого вала коробки скоростей по формуле:

Р_i = Р_{эд п} ´ h, кВт

где Р_{эд п} - мощность электродвигателя, кВт;h - общий КПД, учитывающий потери мощности от двигателя до рассчитываемого вала.

Расчетные значения передаваемой мощности для нашего примера приведены в табл.7.

3.8.9 Рассчитайте крутящие моменты на валах коробки скоростей по формуле:

n i min

Т_i = 9550 ´ Р _i, Н´мм

 

где n _{i min -} - минимальная частота вращения вала, об\мин.

n _{i min} для всех валов, кроме шпинделя, рекомендуется принимать равной минимальной частоте вращения вала, определяемой по структурному графику (графику частот вращения) рис. 4.

Для шестискоростной коробки скоростей, (рис.4). Расчетные частоты будут иметь следующие значения: для первого вала n_{1 min} = 500 об\мин, для второго вала n_{2 min} = 315 об\мин.

При расчете Т шпинделя учитывается, что в нижней трети диапазона регулирования полная мощность не используется в силу технологических особенностей работ, выполняемых на низких частотах вращения шпинделя.

В общем виде в расчет принимается частота вращения, больше минимальной на треть диапазона регулирования, то есть по рис 4. n _min шпинделя = 200 об \мин.

Результаты расчетов максимальных крутящих моментов по валам коробки скоростей, изображенной на рис. приведены в табл.7.

3.8.10 Произведите предварительный (ориентировочный) расчетвалов коробки скоростей.

Предварительный расчет диаметров валов выполняют из расчета на кручение, так как нет данных о расстоянии между опорами, необходимых для учета изгибных напряжений.

Предварительных расчет диаметров валов производится по формуле:

	Тi ´ 10^3

0,2 [t]

d_i =

где Т_i – максимальный крутящий момент для рассчитываемого вала, Н м; d - диаметр рассчитываемого вала, мм;

[t] - допускаемое значение напряжений кручения, МПа.

Для валов из конструкционных среднеуглеродистых марок сталей 45, 50 принимают [t] = 20 МПа – при расчете вала в местах установки муфты или шкива и [t] = 12 – 15 МПа – при расчете вала в местах установки зубчатого колеса

При конструктивной проработке диаметр промежуточных валов округлить до ближайших больших стандартных значений по ряду Ra 40.

Диаметр шпинделя в переднем подшипнике принимаем в зависимости от мощности электродвигателя (табл. 6).

Таблица 6

Диаметры шпинделей станков

Станки	Мощность станков, кВт
1,5...2,5	2,5...3,5	3,5...5,5	5,5-7	7,5 -11	11 -14,5
Токарные	60...80	70...90	70...105	95...130	110...145	140...165
Фрезерные	50...90	60...90	60...195	75...100	90...105	100...115
Круглошлифо-вальные		50...60	55..70	70…80	75…90	75…100

 

3.8.11 Полученные значения расчетов энергосиловых параметров привода и диаметров валов сведите в табл 7.

Таблица 7