Определение требуемой мощности электродвигателя

В соответствии с рекомендациями [5,с.41]:

КПД открытой ременной передачи 0,95-0,97; принимаем =0,96;

Коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения 0,99-0,995; принимаем =0,99;

 КПД пары цилиндрических зубчатых колёс 0,96-0,97; принимаем =0,97;

КПД муфты =0,98

КПД открытой конической передачи 0,95-0,96; принимаем =0,95;

Общий КПД редуктора

= × × × × = 0,96× 0,99 ×0,97×0,98×0,95=0,841.

Требуемая мощность электродвигателя

Р тр = P 5 / =5000/0,841=5,35 кВт;

Выбор электродвигателя

По требуемой мощности в соответствии с [4, с.328]  выбираем электродвигатель 4А132 S 4. Его основные параметры:

а) номинальная мощность Р ном =7,5 кВт;

б) синхронная частота вращения п=1500 об/мин;

в) диаметр выходного конца вала d дв =38 мм;

г) скольжение s =3%;

Частота вращения ротора электродвигателя с учётом скольжения:

п д в=п(1- s)=1500(1-0,03)= 1455 об/мин.

Определение общего передаточного отношения и разбивка его по ступеням привода

Передаточное отношение привода:

U =п дв /п 3 =1455 /80=18,19;

По рекомендациям [4, с.7], а также, учитывая стандартный ряд передаточных чисел, намечаем частные передаточные числа:

ременной передачи =2,0;

открытой конической передачи =2,24

Тогда передаточное число редуктора

u 2 = U / u 1× u 3 =1444,5/2×2,24=4,06.

Ближайшее стандартное значение – 4;

Погрешность

u 2 = [(4,06-4)/ 4]×100%=1,5% < [ u ]; [ u ]=3%;

Таким образом, уточнённое значение передаточных чисел:

u 1 = 2; u 2 =4; u 3 = 2, 24

Кинематический расчёт привода.

Определяем частоту вращения на валах привода:

п1=пдв=1455 об/мин;

п2=п1/u1=1455/2=727,5 об/мин;

п 3 = п 4 =п 2 / u 2 =7275/4=181,88 об/мин;

п 5 =п 4 / u 3 =181,88/2,24=81,19 об/мин;

Угловая скорость на валах привода:

w 1 = п 1 /30=3,14×1455/30=152,29 рад/с;

w 2 = w 1 / u 1 =152,29/2=76,15 рад/с;

w 3 = w 4 = w 2 / u 2 =76,15/4=19,04 рад/с;

    w 5 = w 4 / u 3 =19,04/2,24=8,5 рад/с;

Крутящий момент на валу электродвигателя:

Т 1 =Т дв =Р тр / w 1 =5,94×1000 /152,29=39,03 Нм;

Крутящие моменты на валах привода:

Т 2 =Т 1 × u 1 × ×  =39,03× 2× 0,96×0,99=74,19 Н м;

Т 3 =Т 2 × u 2 × × × =74,19×4× 0,99×0,97=284,97 Н м;

Т 4 = Т 3 × =284,97×0,99×0,98=276,48 Нм;

Т 5 =Т 4 × u 3 × × =276,48× 2,24× 0,96×0,99=582,47 Н м;

Расчёт зубчатых колёс редуктора

Выбор материала

По рекомендациям [4, с.28], выбираем материалы со следующими механическими характеристиками:

для шестерни сталь 40Х, термообработка – улучшение,

твёрдость НВ 270;

  для колеса – сталь 40Х, термообработка – улучшение, твёрдость НВ 245.

Определение допускаемых контактных напряжений

 

Допускаемые контактные напряжения

=(2HB1+70)K HL / [S H ];

=(2HB2+70)K HL /[S H ];

где – допускаемые контактные напряжения шестерни

– допускаемые контактные напряжения колеса;

K HL – коэффициент долговечности;

;

где - число циклов перемены напряжений, соответствующее пределу выносливости. В соответствии с [5, с.51] в зависимости от твёрдости материала

для шестерни

циклов

для колеса

циклов

N – число циклов перемены напряжений за весь срок службы (наработка)

где w – угловая скорость соответствующего вала;

- срок службы привода (ресурс);

для шестерни

циклов

для колеса

циклов.

Так как , то  

 [ S_H ]=1,1; - коэффициент запаса.

допускаемые контактные напряжения шестерни

=(2×270+70)×1/ 1,1=554,55 МПа;

допускаемые контактные напряжения колеса

 =(2×245+70)×1/ 1,1=509,09 МПа;

Расчет ведем по меньшему значению =509,1 МПа;