Энерго-кинематический расчёт узла привода

Задачей раздела является расчет моментов, частот вращения, мощностей на всех валах привода и передаточных чисел для быстроходной и тихоходной передач.

Кинематическая схема узла привода

 

Рис. 3.1

I - входной (быстроходный) вал; II - промежуточный вал; III - выходной (тихоходный) вал; 1-2 - быстроходная передача, 3-4 - тихоходная передача; ИМ – исполнительный механизм.

 

По данным технического задания определим мощность на валу III, Н·м

= · , (3.1)

где - мощность, Вт; - вращающий момент, Н·м; - угловая скорость, рад/с.

Угловая скорость на выходном вале определяется по формуле

(3.2)

где w₃ - угловая скорость на тихоходном валу, рад/с; n₃ - частота вращения тихоходного вала, об/мин.

n₃ = 68 об/мин (из технического задания)

Подставляя численные значения в выражение (3.2), найдем угловую скорость на тихоходном валу

= = 7,11 рад/с

 

Тогда, по формуле (3.1), мощность на выходном валу

 

N₃ = 620·7,11 = 4410 Вт

 

Запишем выражение для общего КПД

(3.3)

h_общ - общий коэффициент полезного действия; N₁ - мощность на входном валу, Вт.

Выражая из формулы (3.3) N₁, получим

(3.4)

Запишем формулу для общего КПД

(3.5)

где h_ПК1 - КПД подшипника качения на входном валу; h_ЗПБ - КПД быстроходной зубчатой передачи; h_ПК2 - КПД подшипника качения на промежуточном валу; h_ЗПТ - КПД тихоходной зубчатой передачи; h_ПК3 - КПД подшипника качения на выходном валу.

Выбираем h_ПК1=h_ПК2=h_ПК3 =0,995; для зубчатой передачи в закрытом корпусе с цилиндрическими колесами h_ЗПБ = 0,97; для открытой зубчатой передачи h_ЗПТ = 0,96 [4, c.5].

Подставляя численные значения в выражение (3.5), получим величину общего КПД

 

h_общ = 0,995·0,97·0,99·50,96·0,995 = 0,917.

 

Подставляя численные значения в выражение (3.4), получим величину мощности на входном валу

= 4800 Вт

Угловую скорость на входном валу можно определить по формуле

(3.6)

где n₁ - частота вращения входного вала, об/мин.

Подставляя численные значения в выражение (3.6), найдем величину угловой скорости на входном валу

= = 110 рад/с

Вращающий момент на входном валу определим по формуле

(3.7)

где T₁ - вращающий момент на входном валу, Н·м. Подставляя численные значения, получаем

T₁ = = 43,6 Н

Запишем формулу для мощности на промежуточном валу

 

N₂=N₁·h_ПК1·h_ЗПБ, (3.8)

 

где N₂ - мощность на промежуточном валу, Вт.

Подставляя численные значения в выражение (3.8), найдем величину мощности на промежуточном валу

 

N₂=4800·0,995·0,97=4640 Вт.

 

Определим передаточные числа U_1-2 и U_3-4, исходя из условия

 

(3.9)

 

где U_1-2 - передаточное число быстроходной передачи; U_3-4 - передаточное число тихоходной передачи; U_общ - общее передаточное число.

 

Общее передаточное число U_общ найдём по формуле

U_общ = = = 15,4

Решая систему (3.9), получаем

 

U_3-4 = = = 3,31

U_1-2 = = = 4,65

 

Частоту вращения промежуточного вала определим по формуле

 

= = =225 об/мин (3.10)

Угловая скорость на промежуточном валу определяется по формуле

w₂= = = 23,5 рад/с (3.11)

Вращающий момент на промежуточном валу определим по формуле

T₂ = = = 197 Н·м (3.12)

Результаты всех вычислений сведем в таб 3.1

Таблица 3.1

Результаты энерго-кинематического расчета