4. Техніко-економічне порівняння кінематичних схем приводу робочого органа

Розроблені варіанти кінематичних схем (див. р.3) відрізняються одна від одної типом, потужністю, масою та вартістю двигунів, ККД, масою та вартістю передач, якістю, складністю компоновки та монтажу тощо.

Тому для аналізу кінематичних необхідно розрахувати значення критеріїв їх порівняння:

• вагових характеристик приводів;

• вартісних показників;

• якісних показників (коефіцієнтів якості).

Таким чином, на основі проведених розрахунків критеріїв порівняння можна обґрунтувати вибір остаточного варіанту приводу і прийняти його для подальшої розробки.

Вибір необхідного обланання (редукторів, ланцюгових та пасових передач, з’єднувальних муфт тощо), розрахунок вагових та вартісних показників кінематичних схем (модифікованих та базової) виконується на основі значень їх кінематичних параметрів, що розраховані в р.3 (крутного моменту, частоти обертання).

Обладнання для кінематичних схем приводів вибирається за таблицями 1-13 додатку Б.

Приклад 4.1. Вибір обладнання та розрахунок вагових і вартісних показників приводу стрічкового конвеєру.

Привод конвеєра (див. рис. 3.5.) складається з наступних конструктивних елементів:

• електродвигун 1: марка 4А100l4Y3, маса G₁ = 120 кг, вартість С₁ = 4500грн.

• плоскопасова передача 2: оскільки крутний момент на валу складає Т₂ = 66,8 Нм, частота обертання n₂ = 572 об/хв., то згідно табл. 11 додатку Б приймаємо плоскопасову передачу з наступними параметрами:

Крутний момент на вихідному валу, Нм	n1 max, об/хв	Число прокладок у ремені	Мінімальний діаметр малого шківа, мм
90,5	600	5	320

Розрахункові розмірні параметри плоскопасової передачі:

• по висоті Н = D₂ = u₁D₁ = 2,5 ∙ 320 = 800мм;

• по ширині В = 1,1b + (5…10)мм = 1,1∙250 + 5 = 280 мм, де b= 250мм – ширина ременю;

• мінімальна міжцентрова відстань а_min = 2(D₁ + D₂) = 2(320 + 800) = 2240мм.

Умовний об’єм передачі

V = L B H, м³

де L – поздовжній габарит передачі,

L = а_min + D₁/2 + D₂/2 = 2240 + 320/2 + 800/2 = 2800мм.

Тоді V = 2,8 ∙ 0,28 ∙ 0,8 = 0,62 м³.

Маса передачі G₂ = 384V + 22кг = 384 ∙ 0,62 + 22 = 260,08 кг.

Вартість передачі С₂ = 12V + 7руб. ∙ К_рц,

де К_рц – коефіцієнт рівня цін на 01.01.2010 і на 01.01.1991, =15.

С₂ = 12 ∙ 0,62 + 7 ∙ 15 = 112,44 грн.

- одноступінчастий циліндричний редуктор 3: згідно розрахунків крутний момент на вихідному (тихохідному) валу редуктора становить Т₃ = 334 Нм, тоді згідно табл. 1. (додаток Б):

Крутний момент на вихідному валу Т, Нм	а	L	B	H	a0	h	d1	l1	d2	l2	G3, кг	С3 , грн.	V=LBH, м3
	мм
490	150	440	230	313	185	160	30	53	45	68	67	850	0.033

• ланцюгова передача 4: згідно розрахунків передаваний крутний момент Т₄ = 1269,2 Нм, частота обертання n₄ = 30,1 об/хв, тоді згідно табл. 9. (див. додаток Б) приймаємо ланцюгову передачу з наступними параметрами:

Крутний момент на тихохідному валу (Н∙м) при числі ряду ланцюга 2	Максимальна частота обертання швидкохідного валу n1max , об/хв	Крок ланцюга t	Діаметр при	Міжцентрова відстань		Ширина передачі В при числі ряду ланцюга 2
				мнімальна	максимальна
1440	950	25,4	140	760	2000	68

Розмірні параметри передачі:

• по висоті

Н = D_a2 = u₃ D_a1 = 3.8 ∙ 281 = 532мм.

• по довжині

L = а_min + D_а1/2 + D_а2/2 = 1270 + 140/2 + 532/2 = 1273,8мм.

Умовний об’єм передачі

V = L B H = 1,27 ∙ 0,068 ∙ 0,53 = 0,045 м³.

Маса передачі

G₄ = 423V + 1.46кг = 423 ∙ 0,045 + 1.46 = 20,82 кг.

Вартість передачі

С₄ = 88V^0.36 ∙ К_рц = 88 ∙ 0,045^0,36 ∙ 15 = 432,2 грн.

Якщо для приводу робочого органа використовуються відкриті зубчасті передачі, то їх геометричні та техніко-економічні параметри розраховуються наступним чином.

Розміри шестерні призначаються із умови міцності передачі на згин: діаметр мм; ширина мм, де М₁ – крутний момент на шестерні, кгс∙м. Наведені формули справедливі при таких припущеннях:

• Твердість матеріалу НВ - ≤ 250

• Колова швидкість v, м/c - ≤ 1

• Ступінь точності - 9

• Коефіцієнт ширини шестерні - 0,8

• Розміщення опор - несиметричне

• Число зубців шестерні – 17

При визначенні розмірів коліс можливі два випадки.

1. Розміри коліс визначаються при компоновці в залежності від розмірів з’єднаних з ними деталей. При цьому діаметр колеса d₂ визначається так: d₂ = d_н + (50…100)мм; для внутрішнього d₂ = d_вн - (50…100)мм, де d_н, d_вн – зовнішній або внутрішній діаметр деталі, на яку насаджується колесо.

При відомих діаметрах шестерні та колеса, можна знайти передаточне число передачі u = d₂/d₁; ширина колеса b₂ = b₁.

2. Задане передаточне число передачі u, тоді d₂ = d₁u; b₂ = b₁.

Маса та вартість передачі визначаються за табл. 4.1. в залежності від їх габаритного об’єму V = b d 10^-2 см.

Діаметри валів для відкритих передач можуть бути визначені за формулою

мм,

де М – крутний момент на валу, кгс∙м.

Масу валу орієнтовно можна визначити за формулою

, кг

де l – довжина вала.

Таблиця 4.1.