ВСТУП

На основі технічного завдання потрібно спроектувати привод загального призначення на основі двоступеневого конічно-циліндричного редуктора.

Редуктором називають пристрій, що перетворює високу кутову швидкість обертання вхідного валу у меншу на вихідному валу, підвищуючи при цьому, крутний момент. 

Існує декілька основних типів редукторів: циліндричний одноступінчастий, циліндричний соусний двохступінчастий, циліндричний двохступінчастий, виконаний за розгорнутою схемою, конічний, конічно-циліндричний, черв’ячний, планетарний, тощо.

Конічні редуктори служать для передачі обертального руху між осями, що перетинаються (зазвичай під прямим кутом). ККД становить 0,90...0,96 на один ступінь. Конічні та конічно-циліндричні передачі належать до тих, які широко використовують у машинобудуванні. Багатоступінчасті виконують комбінованими, переважно конічно-циліндричними. Діапазон передавальних відношень конічного ступеня i = 2...6,3. Рівень вібрацій дещо вищий ніж у циліндричних редукторів, зниження вібрацій досягають виконанням зубців тангенціальними або коловими. Конічно-циліндричні передачі використовуються в підіймально-транспортних машинах та приводах технологічних машин.

До недоліків конічних редукторів слід віднести великі габарити, високу трудомісткість і вартість виготовлення, пов'язані із необхідність регулювань при складанні, а також, підвищені вимоги до несучої здатності підшипників через переважно консольне виконання ведучого валу.

Перевагою конічно-циліндричної передачі є можливість передавання обертів під кутом. Як правило, цей кут дорівнює 90°.

Оскільки згідно ТЗ потрібно спроектувати редуктор для серійного типу виробництва, то корпус буде виготовлятися одним з методів литва (варто орієнтуватись на більш дешевий і технологічний метод - литво в піщано-глинисті форми).

2. Вибір електродвигуна та кінематичний розрахунок редуктора

1. Вибір електродвигуна

В основу вибору електродвигуна покладена спрощена методика із перевіркою на економічність експлуатації та відсутність перевантаження.

Вибір двигуна проводиться за заданою потужністю P на вихідному валу

, (1.1)

де P_пр – задана в ТЗ потужність на вихідному валу;

η – ККД приводу – визначається як добуток коефіцієнтів корисної дії окремих елементів приводу (муфти, зачеплень, опор). Для нашого випадку

; (2.2)

η_м = 0,99 – к. к. д. муфти;

η_кз – ККД конічного зубчастого зачеплення;

η_цз – ККД циліндричного зубчастого зачеплення;

η_о = 0,99 – ККД однієї пари опор кочення;

n – кількість опорних пар.

кВт.

Номінальна частота двигуна вибирається з інтервалу:

. (2.4)

Тут u_р1, u_р2 – рекомендовані інтервали передавальних чисел для заданого типу зачеплень двоступеневого редуктора, що забезпечують мінімальні габарити передачі.

об/хв.

об/хв.

За потужністю і діапазоном частот вибираємо з каталогу електродвигун моделі 4A100L2Y3 ГОСТ 19523-81 з частотою та потужністю

кВт, .

k_дв = Т_max/T_ном – кратність моментів електродвигуна;

Т_max – максимальний момент навантаження приводу;

Т_ном – момент електродвигуна.

Після вибору двигуна знаходимо потрібне передавальне число u=n₁/n_пр:

14,4 – таке передавальне відношення повинен реалізувати редуктор.

Рис. 2.1. Схема двигуна 4A100L2Y3

Таблиця 2.1. Приєднувальні розміри двигуна

Тип двигуна	Число полюсів	Габаритні розміри				Приєднувальні розміри							Маса, кг
		L	H	D	l		d	h	lo	do	bo
4A100L	2, 4, 6, 8	392	263	235	60		28	100	140	12	160	42,0

Номінальна (каталожна) потужність двигуна P_ном для забезпечення економічних умов роботи повинна лежати в межах:

.

Вибраний двигун проходить перевірку на відсутність перевантаження, що має на меті запобігти його зупинці під час різкого збільшення зовнішнього навантаження. Перевірка виконується для можливих несприятливих умов експлуатації, коли напруга в мережі падає на 10% (момент для двигунів типу 4А при цьому зменшується на 19%), а навантаження досягає максимального значення за гістограмою навантаження.

Перевантаження двигуна і його зупинка не відбудуться, якщо виконується умова:

, (2.5)

де k_пр = Т_max/T_е – кратність моментів приводу;

Т_max – максимальний момент навантаження приводу;

T_e – еквівалентний момент навантаження приводу;

k_дв = Т_max/T_ном – кратність моментів електродвигуна;

. (2.6)

Тут 1,1...1,3 – коефіцієнт перевантаження при пусках двигуна, який залежить від типу муфти. Для пружних втулково-пальцевих муфт варто орієнтуватись на менше значення;

Т – розрахунковий (масштабний) момент;

k_e – коефіцієнт еквівалентності.

кВт.

Отже, двигун вибраний правильно.

2. Кінематичний розрахунок редуктора

В основу розподілу передавальних чисел покладена умова змащування:

.

Виконуючи деякі геометричні перетворення, знаходимо

; , (2.7)

де k_a = 270 (Н/мм²)^1/2 – коефіцієнт міжосьової відстані;

k_R = 400 (Н/мм²)^1/2 – коефіцієнт конусної відстані конічних коліс;

ψ₁ = b₁/R_e = 0,28…0,29 – коефіцієнт відносної ширини конічних коліс;

R_e – зовнішня конусна відстань;

ψ_ba = b₃/a_w – відносна ширина колеса циліндричної пари.

Для редукторів цього типу друга ступінь виконується косозубою (k_a = 270 (Н/мм²)^1/2). Відповідно до існуючих рекомендацій приймемо ψ₁ = 0,285, ψ_ba = 0,5.

І тоді:

; .

Рис. 2.4. Кінематична схема конічно-циліндричного редуктора

У попередніх розрахунках вважаємо, що [σ]_H1=[σ]_H2 з наступним уточненням передавальних чисел після призначення допустимих напружень.

- передавальне число конічної пари;

- передавальне число циліндричної пари.