Примеры общего расчета привода

Пример 1. Общий расчет электромеханического привода с одноступенчатым цилиндрическим прямозубым и косозубым редуктором (рис. 1.1, 1.2)

В качестве примера рассмотрим общий расчет электромеханического привода с одноступенчатым цилиндрическим прямозубым (косозубым) редуктором (рис.1.1, 1.2) для исполнительного механизма штатной техники с исходными данными:

мощность на выходном валу редуктора Р_вых= 1,8 кВт;

частота вращения выходного вала n_вых= 150 об/мин;

нагрузка спокойная, переменная, реверсивная; ресурс работы t не менее 30000 часов.

Выбор электродвигателя:

требуемую мощность электродвигателя определяем по формуле

Р_э.тр.= Р_вых/ η ,

где η – КПД цилиндрической передачи, ориентировочные значения которого с учетом потерь в подшипниках качения находится в пределах η = 0,96…0,98 (таблица 14 [Р. 10]). С учётом этого

Р_э.тр= 1,8/(0,96…0,98) = (1,87…1,84) кВт.

Требуемую частоту вращения вала электродвигателя определяем по формуле

n_э.тр=n_выхu,

где u= 2,0…6,3 – передаточное число цилиндрической передачи (таблица 14 [Р. 10]).

Тогда n_этр.= 150 (2,0…6,3) = (300…945) об/мин.

Учитывая условия выбора электродвигателя:

Р_э ≥ Р_э.тр и n_{э.тр min} ≤ n_э.тр ≤ n_{э.тр max}, по таблице 11 [Р. 10] выбираем электродвигатель 2ПН132 LУХЛ4 с мощностью Р_э = 1,9 кВт и частотой вращения n_э = 750об/мин. Электродвигатель постоянного тока серии 2ПН общепромышленного применения, напряжением 27 В, закрытого типа с принудительной вентиляцией, 4-х полюсный, высота оси вала от опорной поверхности лапок двигателя 132 мм, для умерено – холодного климата.

Диаметр вала электродвигателя d_э = 38 мм (таблица 9 [Р. 10]).

Кинематический расчет привода:

передаточное число привода:

u=n_эд/n_вых.;u= 750 / 150 = 5;

частота вращения валов В1 и В2:

n₁=n_э;n₁= 750 об/мин;

n₂=n_э/u=n_вых; n₂=750/5= 150 об/мин;

угловые скорости вращения валов:

ω₁=; ω₁= (3,14·750) / 30 = 78,5 рад/с;

ω₂=; ω₂= (3,14· 150) / 30 = 15,7 рад/с.

Силовой расчет привода:

вращающий момент на выходном валу

Т₂= Р₂/ω₂; Т₂= (1,8·10³) / 15,7 = 114,6 Н·м.

вращающий момент на входном валу определяем по формуле

Т₁= Т₂/(u·η); Т₁= 114,6 / (5 (0,96…0,98)) = (23,9…23,4) Н·м.

Принимаем Т₁= 23,9 Н·м.

Результаты общего расчета привода приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Результаты общего расчета привода с одноступенчатым цилиндрическим прямозубым (косозубым) редуктором

Наименование параметров и размерность	Обозна- чение	Величина
		с прямо- зубым редуктором	с косозу- бым редуктором
Мощность электродвигателя, кВт Требуемая мощность электродвигателя, кВт	Рэ Рэ.тр = Рвх	1,9 1,87	1,9 1,87
КПД привода	η	0,96	0,96
Передаточное отношение (число) привода (редуктора)	u	5	5
Частоты вращения валов, мин-1 (об/мин): вала электродвигателя (входного вала) выходного вала редуктора	nэ = n1 n2 = nвых	750 150	750 150
Угловые скорости вращения валов, рад/с: вала электродвигателя (входного вала) выходного вала редуктора	ω1 ω2	78,5 15,7	78,5 15,7
Вращающие моменты на валах, Н·м: на входном валу на выходном валу	Т1 Т2	23,9 114,6	23,9 114,6
Диаметр вала электродвигателя, мм	dэ	38	38
Ресурс работы, час	t	30000	30000

Пример 2. Общий расчет электромеханического привода с

одноступенчатым коническим прямозубым редуктором (рис.1.3)

Рассмотрим расчет электромеханического привода с одноступенчатым коническим прямозубым редуктором для исполнительного механизма с исходными данными:

мощность на выходном валу Р_вых= 4 кВт;

частота вращения выходного вала n_вых = 400 об/мин;

нагрузка спокойная, переменная, реверсивная; ресурс работы t не менее 30000 часов.

Выбор электродвигателя:

требуемую мощность электродвигателя определяем по формуле

Р_э.тр.=,

где η – КПД конической передачи, ориентировочные значения которого с учетом потерь в подшипниках качения находится в пределах η = 0,95…0,97 (таблица 14 [Р. 10]). С учётом этого

Р_э.тр.=кВт;

требуемую частоту вращения вала электродвигателя определяем по формуле

n_э.тр=n_выхu,

где u= 1…4 – передаточное число конической передачи (таблица 14 [Р. 10]). Тогда

n_э.тр. = n_вых· u = 400 · (1…4) = (400…1600) об/мин.

Учитывая условия выбора электродвигателя:

Р_э ≥ Р_э.тр и n_э.тр.min ≤ n_э ≤ n_{э.тр.mах} по таблице 11[Р. 10] выбираем электродвигатель марки 2ПФ132ГУХЛ4 мощностью Р_э = 4,2 кВт и номинальной частотой вращения n_э = 950 об/мин. Электродвигатель постоянного тока серии 2П общепромышленного применения, 4-полюсный, напряжением 27 В, закрытого типа с принудительной вентиляцией, независимым охлаждением, для умеренного и холодного климата. Высота вала от опорной поверхности лапок двигателя 132 мм. По этому параметру из таблицы 9[Р. 10] находим диаметр вала электродвигателя d_э = 38 мм.

Кинематический расчет привода:

передаточное число привода:

u= ; u= ;

частота вращения валов В1 и В2:

n₁=n_э;n₁= 950 об/мин;

n₂=n_э/u=n_вых; n₂=950/2,38= 400 об/мин;

угловые скорости вращения валов:

ω₁ = рад/с;

ω₂ = рад/с.

Силовой расчет привода:

вращающий момент на выходном валу:

Т₂ = Р₂/ω₂ = Р_вых/ω₂; Т₂ = Н·м;

вращающий момент на входном валу:

Т₁ = Т₂/(u· η);Т₁ = Н·м.

Для дальнейших расчётов выбираем наибольшее значение

Т₁ = 42,26 Н·м.

Результаты общего расчета привода приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Результаты общего расчета привода с одноступенчатым

коническим прямозубым редуктором

Наименование параметров и размерность	Обозначение	Величина
Мощность электродвигателя, кВт	Рэ	4,2
Требуемая мощность электродвигателя, кВт	Рэ.тр = Рвх	4,0
КПД привода	η	0,95…0,97
Передаточное отношение (число) привода (редуктора)	u	2,38
Частоты вращения валов, мин-1 (об/мин): вала электродвигателя (входного вала) выходного вала редуктора	nэ = n1 n2 = nвых	950 400
Угловые скорости вращения валов, рад/с: вала электродвигателя (входного вала) выходного вала редуктора	ω1 ω2	99,4 41,9
Вращающие моменты на валах, Н·м: на входном валу на выходном валу	Т1 Т2	42,26 95,5
Диаметр вала электродвигателя, мм	dэ	38
Ресурс работы, час	t	30000

Пример 3. Общий расчет электромеханического привода с

одноступенчатым червячным редуктором (рис. 1.4)

В качестве примера рассмотрим общий расчет электромеханического привода с одноступенчатым червячным редуктором для исполнительного механизма штатной техники с исходными данными:

мощность на выходном валу редуктора Р_вых = 2,5 кВт;

частота вращения выходного вала n_вых = 25 об/мин;

ресурс работы – 30000 часов.

Выбор электродвигателя:

требуемую мощность электродвигателя определяем по формуле

Р_э.тр.= Р_вых/ η,

где η – КПД червячной передачи, ориентировочные значения которого с учетом потерь в подшипниках качения находится в пределах η = 0,7…0,92 (таблица 14 [Р. 10]). С учётом этого

Р_{вых. тр} = 2,5/(0,7…0,92) = (3,57…2,72) кВт;

требуемую частоту вращения вала электродвигателя определяем по формуле

n_э.тр=n_выхu,

где u= 8…80 – передаточное число червячной передачи (таблица 14 [Р. 10]).

Получаем, n_эл.тр = 25 (8…80) = (200…2000) об/мин.

Учитывая условия выбора электродвигателя

Р_эл.тр ≥ 3,57 кВт, а 200 об/мин ≤ n_эл.тр ≤ 2000 об/мин. по таблице 11 [Р. 10] выбираем электродвигатель серии 2ПН160YXЛ4, мощностью Р_эл. = 4 кВт, номинальной частотой вращения n_э = 750 об/мин. Электродвигатель постоянного тока серии 2ПН общепромышленного применения, напряжением 27 В, закрытого типа с принудительной вентиляцией, 4-х полюсный, высота оси вала от опорной поверхности лапок двигателя 160 мм, для умеренного и холодного климата, диаметр вала электродвигателя d_э = 42 мм (таблица 9 [Р. 10]).

Кинематический расчет привода:

передаточное число привода:

u = n_э/n_вых., u = 750/25 = 30;

частота вращения валов В1 и В2:

n₁=n_э;n₁= 750 об/мин;

n₂=n_э/u=n_вых; n₂=750/30= 25 об/мин;

угловые скорости вращения валов:

ω₁=, ω₁= (3,14·750) / 30 = 78,5 рад/с;

ω₂=, ω₂= (3,14· 25) / 30 = 2,62 рад/с.

Так как общее передаточное число u_общ = 30 находится в рекомендованном интервале передаточных чисел (в соответствии с табл.14 [Р. 10] для одноступенчатых передач), то предложенный к разработке редуктор можно выполнить с однозаходным червяком z₁ = 1.

Силовой расчет привода:

вращающий момент на выходном валу:

Т₂ = Р₂/ω₂ = Р_вых/ω₂; Т₂ = 2,5·10³/2,62 = 954,2 Н·м;

вращающий момент на входном валу:

Т₁ = Т₂/(u· η); Т₁ = 954,2/30(0,7…0,92) = (45,44…34,57) Н·м.

Для дальнейших расчетов принимаем большее значение момента на входном валу, т.е. Т₁ = 45,44 Н·м.

Результаты общего расчета привода приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3