17 Расчет и выбор редуктора

17.1 Определяем необходимое расчетное передаточное число редуктора

U^р_ред. = n^с_эл.дв. / n_ср., (17.1)

где n^с_эл.дв., n_ср. - частоты вращения, мин^-1.

U^р_ред. = 1500 / 32.03 = 46.83

17.2 Необходимый расчетный момент статического сопротивления (Нм) на тихоходном вале редуктора определяем по мощности его статического сопротивления и частоте вращения n_ср.

М^н_т.в. = [(30 / π) × N_б.л. / n_cр] / η_б.л., (17.2)

где N_б.л.- мощность, Вт; n_ср.- частота вращения, мин ^-1.

М^н_т.в. = [(30 / π) × 19237.7 / 32.03] / 0.95 = 6037.56

17.3 Типоразмер и технические характеристики двухступенчатого цилиндрического редуктора выбираем из таблицы Б.2 [10], ДСТУ, либо справочника или технического паспорта с допустимым вращающим моментом на тихоходном вале и передаточным числом редуктора ближайшим большим к расчетным, соответственно. При этом необходимо учитывать частоту вращения быстроходного вала электродвигателя и режим работы лебедки (редуктора).

Типоразмер - 1Ц2У-315-Н

17.4 Для выбранного типоразмера редуктора из табл. Б.2 [10] выписываем величину номинального (допускаемого) вращающего момента М^д_т.в. на тихоходном вале редуктора, соответствующего режиму работы лебедки (редуктора), Нм

М^д_т.в. = 10000

17.5 Для выбранного типоразмера редуктора из приложения табл. Б.2 [10] выписываем величину допускаемой радиальной консольной нагрузки К_н на тихоходном вале редуктора, Н

К_н = 30000

17.6. Для выбранного типоразмера редуктора из табл. Б.2 [10] выписываем действительное передаточное число редуктора U_ред., ближайшее большее к расчетному, Н

U_ред. = 50

17.7 Действительная мощность на тихоходном вале редуктора, развиваемая электродвигателем на номинальном установившемся режиме, Вт

N_т.в. = N_{эл. дв.} × η_ред. × η_т, (17.3)

где N_{эл. дв.}, Вт.

N_т.в.. = 22000 × 0.96 × 0.99 = 20909

17.8 Действительная частота вращения тихоходного вала редуктора, развиваемая электродвигателем на номинальном установившемся режиме, мин ^-1

n^д_т.в. = n^А_эл.дв. / U_ред., (17.4)

где n^А_эл.дв., мин^-1.

n^д_т.в. = 1450/ 50 = 29

17.9 Действительный вращающий момент (Нм), на тихоходном вале редуктора, развиваемый электродвигателем на номинальном установившемся режиме, определяемый для заданного режима работы лебедки с номинальным грузом.

М^эл.дв_т.в. = (N_т.в. × 30) / (π × n^д_т.в.),

где N_т.в. - мощность, Вт;

n^Д_т.в. - частота вращения, мин^-1.

М^эл.дв_т.в. = (20909 × 30) / (π ×29) = 6885

Следует учитывать, что этот момент меньше пускового, включающего как момент статического сопротивления, так и моменты инерции вращающихся и движущихся поступательно масс грузоподъемного механизма и поднимаемого груза.

17.10 Отклонение действительного номинального вращающего момента М^эл.дв._т.в, развиваемого электродвигателем на тихоходном вале редуктора, от необходимого момента статического сопротивления М^н_т.в на этом вале, %.

О_д.н. = (М^эл.дв._т.в. - М^н_т.в.) / М^н_т.в. × 100,

где М^эл.дв._т.в., М^н_т.в. - моменты, Нм.

О_д.н. =(6885 - 6037.56) / 6037.56× 100 = 14

17.11 Отклонение номинального (допускаемого) вращающего момента М^д_т.в на тихоходном вале редуктора по паспорту от необходимого момента статического сопротивления М^н_т.в на этом вале %.

О_п.н. = (М^д_т.в. - М^н_т.в.) / М^н_т.в. × 100, (17.5)

где М^д_т.в., М^н_т.в. - моменты, Нм

О_п.н. = (10000 - 6037.56) / 6037.56× 100 = 66

17.12 Действительная (расчетная), радиальная консольная нагрузка К_ф на тихоходном вале редуктора (при условии отсутствия второй подшипниковой опоры барабана лебедки) принимается равной тяговому усилию Р_л, Н

К_ф = Р_л = 23750.2

17.13 Отклонение фактической (действительной) радиальной консольной нагрузки К_ф на тихоходном вале редуктора от допускаемой консольной нагрузки К_н, %

О_к = (К_ф – К_н) / К_н × 100, (17.6)

где К_ф, К_н - нагрузки, Н_.

О_к = (23750.2 – 30000) / 30000 × 100 = -20.8

17.14 Обозначения габаритных и присоединительных размеров (мм) редуктора показаны на рис. 17.1.

Для выбранного типоразмера редуктора из таблицы Б.2 [10] выписываем численные значения габаритных и присоединительных размеров, мм:

- межосевое расстояние тихоходной ступени А_wт = 315;

- межосевое расстояние быстроходной ступени А_wб = 200;

- габаритная ширина корпуса редуктора В = 340;

- габаритная высота корпуса редуктора Н =685;

- расстояние от опорной плоскости корпуса до осей вращения валов Н₁ =335;

- габаритная длина корпуса редуктора L =1045;

- расст. от левого торца корпуса до оси вращения тихоходного вала L₃ =360;

- расст. консольного вылета быстроход. вала от плоскости симметрии L₄ =300;

- расст. консольного вылета тихохоход. вала от плоскости симметрии L₅ =420.

Рисунок 17.1 - Габаритные и присоединительные размеры двухступенчатого цилиндрического редуктора общемашиностроительного назначения

17.15 Вычерчиваем на листе формата А4 эскиз кинематической схемы лебедки (без полиспаста и отклоняющих блоков). В зависимости от результатов расчета возможны три компоновочные решения механизмов лебедки (рис. 17.2, а, б, с).

а) б) с)

Рисунок 17.2 - Схемы компоновки механизмов лебедки с 2-х ступенчатым редуктором а-двигатель и барабан лебедки на 2-х опорах установлены по одну сторону от редуктора, б-барабан лебедки установлен консольно без второй опоры по одну сторону от редуктора, с- двигатель и барабан лебедки установлены по разные стороны от редуктора.

17.16 Определяем межосевое расстояние между быстроходным и тихоходным валами редуктора, мм.

А = А_wт + А_wб = 315 + 200 = 515

17.17 Определяем сумму радиусов (мм) вершин реборды барабана лебедки и корпуса электродвигателя, плюс воздушный зазор Z_v между ними (рис.17.2, а). Воздушный зазор обычно принимается равным 100 мм.

S_r = (D _р. + d₃₀) / 2 + Z_v, (17.7)

где D_р., d₃₀ - диаметры, мм;

Z_v - воздушный зазор, мм.

S_r = (590+ 375) / 2 + 100 = 582.5

17.18 Устанавливаем возможность монтажа барабана лебедки и электродвигателя по одну сторону от боковой стенки редуктора.

Установка по одну сторону возможна если А ≥ S_r..

А = 515;

S_r. = 582.5.

На основании полученных расчетных данных пп.17.16, 17.17 и приведенных на рис. 17.2 возможных компоновочных решений выбираем рациональную компоновочную схему.

17.19 Определяем отношение конструктивной габаритной длины ℓ^кб.л барабана лебедки к ее диаметру D_б.л. (рис.4.2).

О_д = ℓ^к_б.л / D_б.л., (17.8)

где ℓ^к_б.л - конструктивная длина барабана, мм;

D _б.л - диаметр, мм.

О_д = 1359.2 / 450 = 3.1

17.20 Действительная скорость V_Q.д. (м/с) вертикального подъема груза грузовым крюком полиспаста на номинальном режиме работы, рассчитываемая по действительной (фактической) частоте вращения n^д _т.в. барабана лебедки при навивке тяговой ветви стального каната на условный средний диаметр барабана.

V_Q.д. = π × n^д_т.в.× 0.5 × D_ср. /10³/ (30 × m), (17.9)

где n^д_т.в. - частота вращения барабана, мин^-1;

D_ср - диаметр, мм.

V_Q.д. = π × 29× 0.5× 483 /10³/ (30 × 3) = 0.244

17.21 Отклонение действительной (фактической) скорости вертикального подъема груза V_Q.д от заданной в исходных данных скорости подъема V_Q, %

О_v = (V_Q.д. - V_Q) / V_Q × 100 (17.10)

О_v = (0.244- 0.27) / 0.27 × 100 = -9