Рекомендуемые значения передаточных отношений отдельных ступеней передач

 

Тип передачи	Твердость зубьев	Передаточное отношение
Uрек	Uпред
Зубчатая цилиндрическая тихоходная ступень (во всех редукторах)	<<HRC 56	2.5 - 5.0	6.3
>HRC 56	2.0 – 4.0	5.6
Зубчатая цилиндрическая быстроходная ступень в редукторах с развернутой схемой	<<HRC 56	3.15 – 5.0	8.0
>HRC 56	2.5 – 5.0	6.3
Зубчатая цилиндрическая быстроходная ступень в соосном редукторе	<<HRC 56	4.0 – 6.3	9.0
>HRC 56	3.15 – 5.0	8.0
Зубчатая цилиндрическая открытая передача	<<HB 350	4.0 – 8.0	12.5
Зубчатая коническая передача	<<HB 350	1.0 – 4.0	6.3
>HRC 40	1.0 – 4.0	5.0
Червячная передача	-	10 – 50	80,0
Цепная передача	-	1,5 – 4,0	10,0
Ременная передача	-	2,0 – 4,0	8,0
Планетарная по рис. 2:
схема 10	-	3,0 – 9,0	-
схема 11	-	7,0 – 16,0	-
схема 12	-	8,0 – 30,0	-
схема 13	-	20 - 500	-
Волновая по рис. 2:
схема 14	-	80 – 300	400,0
схема 15	Z3 = Z4	70 – 200	-
Z3 < Z4		-
схема 16	Z3 = Z4	70 – 200	-
Z3 > Z4	24 – 200	-

 

Если скоростной диапазон достаточно большой, т.е по скоростной характеристике можно выбрать несколько двигателей, окончательное решение принимается с учетом следующих соображений. Быстроходные двигатели легче и дешевле тихоходных, поэтому предпочтительнее. Однако выбор быстроходного двигателя приводит к увеличению общего передаточного отношения редуктора и, как правило, к увеличению его габаритов, массы и стоимости. Если позволяет скоростной диапазон, рекомендуется выбирать два двигателя с различной скоростной характеристикой и последующий расчет вести параллельно. В конце расчета производится анализ вариантов по кинематическим, технико-экономическим и другим признакам и выбира­ется окончательный вариант.

 

 

 

В случае выбора стандартного редуктора окончательный вариант значения частоты вращения вала электродвигателя определяют по минимальной погрешности величины передаточного отношения выбранного редуктора от ее расчетного значения.

Далее производится проверка выбранного двигателя на перегрузку [4]. Она преследует цель предотвратить "опрокидывание" (остановку двигателя под нагрузкой) при резком увеличении нагрузки. Проверку производят при возможных неблагоприятных услови­ях эксплуатации, когда напряжение в электросети понижено на 10 % (что соответствует уменьшению движущего момента на 19 %), а наг­рузка достигает максимального значения:

 

 

(12)

 

 

где P_таб – номинальная мощность двигателя по каталогу, кВт; T_max – максималь-ный момент при эксплуатации (по графику нагрузки), кНм; n_таб – асинхронная частота вращения вала электродвига­теля по каталогу, об/мин; ψ_n – кратность пускового момента по каталогу на электродвигатель (см. п.6). Если условие (12) не выполняется, то следует выбрать двигатель большей мощности.

 

 

В пояснительной записке приводится полное обозначение выбранного двигателя (см. п.6), эскиз двигателя с указанием основных габаритных и присоединительных размеров и его основных тех­нических данных.

 

 

 

ПРИМЕР

 

Задание КП.15.Д4.34.21.

Исходные данные: Ft = 3,0 кН; V = 1,0 м/с; Dб = 500 мм;

а = 1,25 π; В = 800 мм; Н = 600 мм.

 

Кинематическая схема График нагрузки

 

 

 

Расчет:

 

Номинальный момент на валу ИМ. Зависимость (5):

 

Расчет эквивалентного вращающего момента.

Согласно приведенному графику нагрузки по зависимости (4) получаем

 

 

Угловая скорость вращения вала ИМ. Зависимость (6):

 

 

Расчет КПД привода. Согласно кинематической схеме (рис. 6) и зависимости (7), а также с учетом данных табл. 4 получаем

 

 

Расчетная мощность электродвигателя. Зависимость (3):

 

 

 

Частота вращения вала ИМ. Зависимость (9):

 

 

Возможный диапазон общего передаточного отношения кинематичес­кой схемы привода. Зависимость (10), табл. 5 (твердость зубьев NRC < 56), рис. 6

 

 

Возможный диапазон асинхронной частоты вращения вала электродвигателя. Зависимость (8):

 

 

 

В соответствии с расчетной мощностью и полученным диапазоном скоростей, а также рекомендацией на стр. 16 из табл. п. 6. вы­бираем два электродвигателя:

4А90 L 2УЗ Р_Таб1 = 3,0 кВт, n_таб1 =2840,

4А100 S 4УЗ Р_Таб2 -=3,0 кВт, n_таб2 =1435.

Если выбирается стандартный двухступенчатый редуктор, то .

Тогда

 

Для данного примера в этом случае подходят все двигатели c мощностью 3,0 кВт.

 

Определение передаточного отношения привода и его разбивка

По ступеням передач.

Общее передаточное отношение привода определяется по формуле

 

(13)

 

С другой стороны, (см. выше) оно может быть получено перемножением передаточных отношений отдельных ступеней передач, то есть

, (14)

где Ui – передаточное отношение отдельной i-й ступени передач,

n – число ступеней передач по кинематической схеме.

Равенство (14) обеспечивается путем подбора Ui с использованием рекомендаций табл. 5.

Если по кинематической схеме передач редуктора имеется открытая передача (зубчатая, цепная или ременная), то, принимая по табл. 5 передаточное отношение

отношение открытой передачи, находят передаточ­ное отношение редуктора:

(15)

 

где U_оп – передаточное отношение отрытой передачи.

Если открытой передачи в приводе нет (схема 1, рис. 1), то .

Примем обозначения передаточных отношений: U_оз – открытая зубчатая передача; U_ц – цепная передача; U_рм – ременная передача.

После определения общего передаточного отношения редуктора про­изводится его разбивка по отдельным ступеням передач. В случае стандартного редуктора разбивка по ступеням не производится, а .

Передаточ­ные отношения одноступенчатых цилиндрических и конических редукто­ров, проектируемых для серийного производства, выбираются из ря­дов:

 

1-й ряд	2,0	2,5	3,15	4,0	5,0	6,3			12,5
2-й ряд	2,24	2,8	3,55	4,5	5,6	7,1		11,2	-

 

Предпочтительнее 1-й ряд. Для одноступенчатых редукторов (за исключением червячных и волновых) не рекомендуется брать более:

Umax = 6,3 - для конических передач;

Umax = 8 - для цилиндрических передач;

Umax = 12,5 - для планетарных передач.

При больших значениях Up принимают число ступеней передач больше единицы или, если это возможно, применяют более тихоходный двигатель.

Передаточное отношение тихоходной – Uт и быстроходной – Uб ступеней двух- ступенчатых редукторов можно определить по рекоменда­циям П.Ф. Дунаева [2].

Для редуктора по схеме 3; 6; 7 (рис. 2) (16)

 

Для редуктора по схеме 4 (17)

 

Для редуктора по схеме 5 (18)

 

Для редуктора по схеме 8 (19)

 

Для всех схем

, (20)

 

Точность разбивки общего передаточного отношения проверяется следующим условием:

 

(21)

 

 

Если условие (21) выполняется, то переходят к составлению таблицы исходных данных.

Для схем планетарных и волновых редукторов передаточные отношения выбираются по рекомендациям специальной литературы [1, 3, 5 и др.].

ПРИМЕР

В предыдущем примере n_им = 38,2 об/мин;

n_таб = 2840 об/мин, n_таб = 1435 об/мин.

 

Определяем общее передаточное отношение привода для двух вариантов электро-двигателей по зависимости (13):

 

 

Определяем общее передаточное число редуктора.

Принимаем по табл. 5 передаточное отношение цепной передачи равным 2,5, тогда передаточное отношение редуктора

 

 

 

Делаем разбивку передаточного отношения редуктора по ступеням передач.

Так как редуктор выполнен по схеме 3, то разбивку производим с использованием рекомендаций, изложенных выше. Используя зависимости (16), (20) получим

 

Учитывая рекомендации по назначению передаточных отношений сту­пеней редуктора (табл. 5), из двух вариантов принимаем второй, так как для первого варианта U_б1 > U_рек. С учетом стандарт­ного ряда передаточных отношений (см. выше) для принятого варианта разбивки назначаем

 

По зависимости (21) проверяем точность разбивки передаточ­ных отношений:

 

 

 

что больше допустимой нормы.

 

Поэтому производим корректировку передаточных отношений, а именно принимаем U_ц=2,6 вместо 2,5. Остальные значения пере­даточных отношений оставляем без изменения, тогда

 

 

Таким образом, условие (21) выполняется. Окончательно при­нимаем:

U_б = 4,5; U_т = 3,15; U_ц = 2,6; электродвигатель 4А100 S4 УЗ исполнение M100. P_таб = 3.0 кВт, n_таб = 1435 об/мин.

Проверку выбранного электродвигателя на перегрузку произво­дим по условию (12)

где Т_мах = 1,3Т (см. график нагрузки);

Т = 0,75; Т_мах = 1,3·0,75 = 0,975 кНм;

n_ТАБ = 1435 об/мин; U_О = 37,565;

= 0,850; для выбранного электродвигателя ψ_n = 2,0,

тогда ,

 

а т.к. Р_ТАБ = 3,0 кВт, то условие (12) выполняется, т.е. двига­тель не будет перегружен.

 

Вычерчиваем эскиз выбранного электродвигателя с указанием его основных характеристик.

 

 

 

b1

L30

h31

d30

h

d1

d10

L1

L10

L31

b10

h10

h1

 

Мощность Р_ТАБ = 3,0 кВт; частота вращения 1 435 об/мин; кратность пускового момента = Т_ПУСК/Т = 2,0.