Кинематический анализ привода

Выбор электродвигателя

Требуемая мощность электродвигателя:

– мощность на приводном валу;

– КПД привода;

Определим КПД привода:

 

– КПД цепной передачи;

– КПД редуктора при передаточном числе ;

– КПД муфты;

Теперь можно находить :

Электродвигатель должен иметь мощность

Согласно ГОСТ 19523-81 выбираем электродвигатель АИР180М8. Его характеристики:

кВт – мощность;

мин^-1 – синхронная частота вращения;

Кинематический анализ привода

Передаточное число привода:

Примем стандартное значение , тогда

Силовой расчет привода

Крутящие моменты:

- на приводном валу

Н*м

- на колесе

- на червяке

- на валу ведомой звездочки

- на валу ведущей звездочки (вал электродвигателя)

С другой стороны

 

Выбор материалов и определение допускаемых напряжений

Расчет допускаемых напряжений для червячных колес

Определим скорость скольжения для того, чтобы выбрать материалы венца червяка и червячного колеса:

– частота вращения червяка;

Т₂ = 2 192,6 Н*м – крутящий момент на червячном колесе;

Теперь определимся с материалом. Мелкосерийное производство и найденная скорость предполагают следующие сведения:

 

 

Колесо	Червяк
Материал	Способ отливки	Материал	Термообработка	Способ отделки витков
Бр ОЦС 6-6-3	В землю	Сталь 40Х	Улучшение, 240 НВ	Чистое точение

 

Для червяка выберем сталь 40Х улучшенную, как наиболее часто используемую в редукторостроении при изготовлении валов, зубчатых колес и червяков.

Для принятой оловянной бронзы Бр ОЦС 6-6-3 выбираем следующие характеристики прочности:

;

Определим допускаемые контактные напряжения:

 

МПа – предел выносливости по контактным напряжениям;

– коэффициент долговечности, который изменяется в пределах

Теперь можно определить допускаемые контактные напряжения:

 

Определим допускаемые контактные напряжения при перегрузках

Для Бр ОЦС 6-6-3:

 

Расчет червячной передачи

Расчет геометрических характеристик зацепления

Геометрических характеристик рассчитываются в соответствии с ГОСТ 19650-74.

Определим высоту ножки витков червяка

По ГОСТ 19036-81:

– коэффициент радиального зазора;

;

Диаметр впадин витков червяка:

Определим длину части червяка согласно ГОСТ 19650-74 при х=0,5:

Полагая возможность нарезания червяка фрезерованием, увеличиваем на 40 мм

().

Принимаем ГОСТ 6636-69 мм.

Диаметр впадин зубьев колеса в средней плоскости:

Диаметр вершин зубьев колеса в средней плоскости:

Наибольший диаметр колеса:

Принимаем по ГОСТ 6636-69 500 мм.

Ориентировочная оценка КПД

Для одноступенчатых редукторов КПД редуктора равен КПД самой передачи.

Для червячных передач с правильно выбранным расположением червяка:

- угол наклона зубьев колеса, равный углу подъема винтовой линии червяка по делительному цилиндру;

- угол трения;

Выбираем положение червяка относительно колеса в зависимости от его окружной скорости:

Так как , то для уменьшения гидравлических потерь червяк располагают под колесом.

Расчет передачи на нагрев

Определяем требуемую свободную поверхность охлаждения корпуса редуктора из условия, что при длительной работе передачи с мощностью на червяке P₁ температура масла не превысит :

– мощность на червяке;

– коэффициент теплоотдачи;

– допускаемая температура смазочного масла;

– коэффициент, учитывающий отвод тепла в фундаментную раму (плиту).

Получаем:

Ориентировочно оценим свободную поверхность, которую может иметь редуктор с межосевым расстоянием , :

 

– следовательно, в установке ребер нет необходимости.

Расчет цепной передачи

Определим мощность на ведущей звездочке:

Частота вращения малой звездочки:

Назначим число зубьев ведущей звездочки:

Число зубьев ведомой звездочки:

Уточняем передаточное число:

Назначаем шаг цепи по условию:

– наибольший рекомендуемый шаг цепи. Это значение соответствует ГОСТ 13568-97.

Определяем среднюю скорость цепи:

;

Окружное усилие:

Разрушающая нагрузка:

– коэффициент динамической нагрузки при легких толчках;

малы в сравнении с , поэтому можно ими пренебречь с достаточной степенью точности.

– допускаемый коэффициент запаса точности;

Тогда

По ГОСТ 13568-97 принимаем цепь с , то есть цепь ПР-25,4-60 с

Проекция опорной поверхности шарнира цепи на диаметральную плоскость для приводных роликовых цепей:

d = 7,92 мм – диаметр валика цепи;

В = 20,8 мм – длина втулки шарнира цепи;

 

Допускаемое давление:

– допускаемое давление в шарнирах цепи;

Проверяем давление в шарнирах цепи:

– коэффициент динамической нагрузки при легких толчках.

Так как особых требований к габаритам передачи не представляется, то принимаем рекомендуемый диапазон , для которого:

– коэффициент межосевого расстояния.

– коэффициент наклона передачи к горизонту ();

– коэффициент регулировки передачи для передачи с нерегулируемым положением малой звездочки;

– коэффициент смазки при внутришарнирной смазке.

Получаем:

Вернемся к давлению в шарнирах цепи:

Определим длину цепи в числах звеньев:

Принимаем 100 звенья.

Четное число звеньев позволяет не принимать специальные соединительные звенья и в сочетании с нечетным количеством зубьев звездочек способствует более равномерному износу элементов передачи.

Условие долговечности цепи:

e – число ударов цепи в секунду;

– допускаемое число ударов в секунду;

Уточняем межосевое расстояние:

Для нормального провисания холостой ветви цепи, необходимого для нормальной работы передачи, расчетное межосевое расстояние уменьшают на Принимаем монтажное межосевое расстояние

Оценим возможность резонансных колебаний цепи:

– масса 1 м длины цепи;

Следовательно, резонансные колебания цепи отсутствуют.

Выбор муфт

Определяем расчетные моменты муфты:

 

– номинальный момент на муфте;

– коэффициент режима работы;

– поломка муфты вызывает аварию машины;

– коэффициент, учитывающий характер нагрузки (легкие толчки);

По ГОСТ 21424-93 возьмем муфту с допускаемым расчетным моментом :

Муфта 4000-90-1 (МУВП).

Определим силу, действующую со стороны муфты на вал, вследствие неизбежной несоостности соединения валов:

– окружная сила на муфте;

– крутящий момент на валу;

Делительный диаметр окружности звездочки:

– диаметр окружности, на которой расположены центры пальцев.

Проверим возможность посадки муфты на вал редуктора.

Расчетный диаметр вала:

 

– суммарный изгибающий момент;

– эквивалентный момент;

– допускаемое напряжение;

тогда

С учетом ослабления вала шпоночной канавкой:

А значение посадочного диаметра муфты , следовательно, выбранная муфта нам подходит.

 

Выбор подшипников

Выбор электродвигателя

Требуемая мощность электродвигателя:

– мощность на приводном валу;

– КПД привода;

Определим КПД привода:

 

– КПД цепной передачи;

– КПД редуктора при передаточном числе ;

– КПД муфты;

Теперь можно находить :

Электродвигатель должен иметь мощность

Согласно ГОСТ 19523-81 выбираем электродвигатель АИР180М8. Его характеристики:

кВт – мощность;

мин^-1 – синхронная частота вращения;

Кинематический анализ привода

Передаточное число привода:

Примем стандартное значение , тогда

Силовой расчет привода

Крутящие моменты:

- на приводном валу

Н*м

- на колесе

- на червяке

- на валу ведомой звездочки

- на валу ведущей звездочки (вал электродвигателя)

С другой стороны