Решение:

Подбор электродвигателя

Привод состоит из электродвигателя, ременной, зубчатой и цепной передач. Определяем передаточное отношение каждой ступени.

Передаточное отношение ременной передачи:

Передаточное отношение зубчатой передачи:

Передаточное отношение цепной передачи:

Определяем общее передаточное отношение привода:

,

Определяем требуемую частоту вращения вала электродвигателя. Известно, что , тогда

(об/мин).

Определяем общий КПД привода _общ:

Известно: _зп=0,9...0,98 (КПД зубчатой пары), _чп=0,7...0,9 (КПД червячной пары), _цп=0,9...0,96 (КПД цепной пары), _рп=0,9...0,95 (КПД ременной пары), _mпк=0,99 (КПД одной пары подшипников качения, где m- число пар подшипников), тогда

Определяем требуемую мощность электродвигателя N_вх.

,

Из [5] выбираем электродвигатель 4А132S643,

N_дв=5,5 кВт, n_дв=965об/мин.

Кинематический расчет привода

Уточняем передаточное отношение привода:

Уточняем передаточное отношение ременной передачи, принимая без изменения U_3n=3, U_уn=4, тогда

Определяем частоту вращения каждого вала привода. Частота вращения ведомого вала цепной передачи (выходной вал)

n₆=40об/мин.

Частота вращения ведущего вала цепной передачи:

об/мин.

Частота вращения ведомого вала зубчатой передачи:

n₄ = n₅ = 160 об/мин.

Частота вращения ведущего вала зубчатой передачи:

об/мин.

Частота вращения ведомого вала ременной передачи:

n₂ = n₃ = 480 об/мин.

Частота вращения ведущего вала ременной передачи:

об/мин.

Силовой расчет привода

Определяем вращающий момент на выходном валу привода

(Нм).

Вращающий момент на ведущем валу цепной передачи:

(Нм).

Вращающий момент на ведомом валу зубчатой передачи:

M₄=M₅=282 (Нм).

Вращающий момент на ведущем валу зубчатой передачи:

(Нм).

Вращающий момент на ведомом валу ременной передачи:

М₂ = М₃ = 98 (Нм).

Вращающий момент на ведущем валу ременной передачи:

(Нм).

Задача 5

Используя решение задачи 4, определить из условия прочности и жесткости диаметр выходного вала редуктора (см. схему к задаче 4). Принять G=810⁴ МПа, =70 МПа, =0,5 град/м. Построить эпюру крутящего момента.

Методические указания к решению задачи см. [3].

Задача 6

Используя найденное в задаче 5 значение диаметра выходного вала редуктора (см. схему к задаче 4), подобрать для него призматическую шпонку. Проверить шпоночное соединение на срез и смятие при _ср=70 МПа, _см=100 МПа. Принять: рабочую длину шпонки равной 50 мм; значение вращающего момента, действующего на вал (см. решение задачи 4), вычертить шпонку и показать схему распределения напряжений в шпоночном соединении (рис. 2).

Пример:

Вал диаметром d_в=40 мм передает вращающий момент М=282Нм.

Решение:

Для данного значения диаметра вала d_в=70мм подбираем по ([4],с.302) призматическую шпонку (ГОСТ 23360-78) b  h=12  8 мм, t₁=5 мм, длина шпонки известна l=50 мм.

Рис. 2

Определяем окружное усилие, действующее в соединении

Н,

площадь смятия мм², тогда напряжение смятия в соединении определяется .

Прочность шпоночного соединения на смятие обеспечена, т.к. , 56,4 < 100 МПа.

Определяем площадь среза шпонки мм²

Напряжение среза в сечении

МПа

Условие прочности шпонки на срез выполняется.

т.к. , 23,5<70.