Материал: 1912

2 Описание спроектированного привода

Согласно заданию необходимо спроектировать механический привод.

Механический привод содержит электродвигатель, муфту упругую втулочно-пальцевую и конический редуктор. Коническая передача выполнена с круговыми зубьями.

Механический привод рассчитан и спроектирован по следующим исходным данным: выходная мощность Р2 = 8,1 кВт; угловая скорость ω2 = 44 рад/с; характер нагрузки – постоянный; режим работы – лёгкий; срок службы L = 5 лет; коэффициент суточной загрузки Ксут = 0,3; коэффициент годичной загрузки Кгод = 0,6.

При расчёте привода подобран электродвигатель марки 4А132М4УЗ ГОСТ 19523–81. Основная характеристика электродвигателя: мощность Рэ = 11 кВт; номинальная частота вращения nэ = 1440 об/мин.

Основные технические характеристики спроектированного редуктора: передаточное число U = 3,45; внешний окружной модуль mte = 3,5 мм; внешнее конусное расстояние Re = 138,46 мм.

Соединение вала электродвигателя и быстроходного вала редуктора осуществляется муфтой упругой втулочно-пальцевой (МУВП)

ГОСТ 21424 – 93.

Валы редуктора опираются на роликовые конические подшипни-

ки 7205А, 7206А ГОСТ 27365–87.

Для смазки зацепления и подшипников тихоходного вала использовано масло общего назначения И–Л–А–22 ГОСТ 20799–88, которое расположено в картере редуктора. Смазка осуществляется разбрызгиванием. Смазка подшипников быстроходного вала осуществляется пластичным смазочным материалом ЦИАТИМ–201 ГОСТ 6267–74, который подаётся к подшипникам через прессмаслёнки.

Расчёты конической передачи и валов редуктора, выбор подшипников, муфты и шпонок выполнены в соответствии с рекомендациями и расчётными зависимостями, приведёнными в методических указани-

ях [5], [6], [7].

10

3 Кинематический расчёт и выбор электродвигателя

3.1 Определение частоты n2 вращения тихоходного вала

Исходные данные для расчёта: P2 = 8,1 кВт; ω2 = 44 рад/с.

На рисунке 3.1 представлена кинематическая схема проектируемого привода.

Рисунок 3.1 – Кинематическая схема проектируемого привода с одноступенчатым коническим редуктором: 1 – электродвигатель; 2 – муфта; 3 – быстроходный вал; 4 – коническая шестерня; 5 – тихоходный вал; 6 – корпус редуктора; 7 – коническое колесо;

А – подшипниковые узлы быстроходного вала; В – подшипниковые узлы тихоходного вала

Обозначения параметров привода на рисунке 3.1: P2 – выходная мощность на тихоходном валу редуктора, кВт; ω2 – угловая скорость на тихоходном валу редуктора, рад/с.

Согласно кинематической схеме вращение от электродвигателя 1 через муфту 2 передаётся на быстроходный вал 3 редуктора. На быстроходном валу закреплена коническая шестерня 4, которая передаёт вращение коническому колесу 7, закреплённому на тихоходном валу 5. Быстроходный и тихоходный валы редуктора опираются на подшипниковые узлы А и В.

11

На рисунке 3.2 представлена расчётная схема проектируемого редуктора, на которой приведены обозначения рассчитываемых параметров.

Рисунок 3.2 – Расчётная схема конического редуктора: 1 – быстроходный вал; 2 – тихоходный вал; n1 – частота вращения быстроходного вала; ω1 – угловая скорость быстроходного вала; n2 – частота вращения тихоходного вала; ω2 – угловая скорость тихоходного вала

где ω2 – угловая скорость на тихоходном валу, рад/с. Проведя вычисления по формуле (3.1), получим n2 = 9,55·44 = 420,20 об/мин.

3.2 Определение требуемой мощности Ртр.э электродвигателя

Известные данные для расчёта:

Р2 = 8,1 кВт.

12

где Р2 – мощность на выходном (тихоходном валу) редуктора, кВт; ηпр – коэффициент полезного действия (КПД) привода.

Коэффициент полезного действия ηпр привода определим по формуле

где ηм – коэффициент полезного действия муфты; ηк.п – коэффициент полезного действия закрытой конической передачи; ηп.к – коэффициент полезного действия одной пары подшипников качения; n – число пар подшипников качения.

В схеме проектируемого привода (см. рисунок 3.1) использованы две пары подшипников качения, поэтому в формуле (3.3) принимаем n = 2.

Согласно известным рекомендациям [3, с. 13, таблица 1.2.1] имеем: ηм = 0,98; ηк.п = 0,95; ηп.к = 0,995. Вычислим значение коэффициента

вращения вала электродвигателя и быстроходного вала редуктора

Известные данные для расчёта: n2 = 420,20 об/мин.

Согласно схеме проектируемого привода (см. рисунок 3.1) предварительную частоту nэI вращения вала электродвигателя, равную час-

где n2 – частота вращения тихоходного вала, об/мин; unI.k – предвари-

тельное значение передаточного числа конического редуктора. Передаточное число umax закрытых одноступенчатых конических

редукторов с круговыми зубьями и с твёрдостью НВ ≤ 350, как правило, не превышает 6,3 [2, с. 36, таблица 2.6].

13

Учитывая эти рекомендации, принимаем unI.k = 3. Тогда частоты

nэI , n1I вращения вала электродвигателя и быстроходного вала редуктора равны:

nэI = n1I = 420,20·3 = 1260,60 об/мин.

3.4 Выбор электродвигателя

Известные данные для расчёта:

Ртр.э = 8,80 кВт; nэI = 1260,60 об/мин.

Мощность Рэ электродвигателя, выбираемого для проектируемого привода, должна быть не ниже требуемой мощности Ртр.э = 8,80 кВт, которая определена по формуле (3.2). Кроме этого, частота nэ вращения вала электродвигателя должна быть близкой по

величине к частоте nэI = 1260,60 об/мин, определённой по формуле

(3.4).

Таким образом, выбираемый электродвигатель должен удовлетворять совокупности условий:

Из существующих типов двигателей для приводов общего назначения рекомендуется выбирать трёхфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели единой серии 4А. Технические данные асинхронных электродвигателей серии 4А в закрытом обдуваемом исполнении приведены в ГОСТ 19523–81 [2, с. 27 – 28, таблица 2.2].

По совокупности условий (3.5) выбираем электродвигатель марки 4А132М4УЗ [2, с. 27, таблица 2.2]. Значения символов в марке электродвигателя: буква А – род двигателя – асинхронный; 132 – высота оси вращения, мм; буква М относится к установочным размерам по длине станины; цифра 4 означает число полюсов; буквы УЗ указывают, что двигатель предназначен для эксплуатации в зоне умеренного климата.

По ГОСТ 19523–81 [2, с. 27, таблица 2.1] электродвигатель 4А132М4УЗ имеет следующие технические характеристики: мощность Рэ = 11 кВт; синхронная частота вращения nc = 1500 об/мин; скольже-

ние s = 2,8 %; отношение пускового Тпуск и номинального Тном вращающих моментов Тпуск/ Тном = 2,0.

14