2 Расчет и проектирование червячного редуктора

2.1 Энергокинематический расчет привода

Определение скорости вращения входного вала исполнительного механизма

Скорость вращения вала исполнительного механизма в задании на курсовой проект отсутствует, поэтому его значение находим, используя другие параметры.

, об/мин,

30*1000*0,6/(3,14*350)=38,216, об/мин,

где - скорость поступательного перемещения рабочего органа, м/с;

, мм - характерный диаметр приводного элемента в конструкции исполнительного механизма, преобразующего вращательное движение в поступательное.

Выбор электродвигателя и определение передаточных чисел привода

Для выбора электродвигателя необходимо определить его необходимые параметры: скорость вращения и мощность.

Определение требуемой скорости вращения вала электродвигателя

Для начала определим средние значения передаточных чисел редуктора и открытых передач.

Цепная открытая передача :

;

_.

Для червячного редуктора среднее значение передаточного числа определяем трижды в соответствие с числами заходов червяка ( ; ; ):

для : ;

;

для : ;

;

для : ;

.

Для червячного редуктора:

для : ;

;

для : ;

;

для : ;

.

где -среднее значение передаточного числа редуктора;

; -средние значения передаточных чисел открытых передач, если они входят в конструкцию привода.

В соответствии с параметром определим необходимую частоту вращения вала электродвигателя привода.

Для привода с червячным редуктором:

для : ;

;

для : ;

;

для : ;

.

Выбираем группу двигателей с синхронной частотой, равной 1000 об/мин. Соответственно принимаем решение о числе заходов червяка для дальнейших расчетов.

Определение требуемой мощности электродвигателя

Мощность электродвигателя зависит от требуемой мощности, развиваемой на входном валу исполнительного механизма, и потерь мощности в приводе, т. е. от его КПД. Вычислим мощность на валу исполнительного механизма :

,кВт,

,кВт,

где , м/с - линейная скорость тягового органа; , кН - сила, необходимая для приведения в движение тягового органа.

Проанализируем кинематическую схему привода и определим конструктивные элементы, влияющие на потери мощности. Такими элементами могут являться муфты, передачи и подшипники. Перечислим эти элементы, указав количество пар подшипников, а так же все передачи, как в составе редуктора, так и открытые.

1.передача зубчатая открытая ŋ=0,94

2.клиноременныая передача ŋ=0,94

3.муфта компенсирующая ŋ=0,995

4. 2 пары подшипников ŋ=0,993

Критерием потерь мощности является коэффициент полезного действия (КПД) привода . В свою очередь он зависит от КПД каждого из вышеуказанных элементов:

,

_,

- КПД муфты; - КПД i-той передачи привода; - КПД одной пары подшипников качения; - число пар подшипников качения.

Выполним подстановку ранее перечисленных параметров и определим КПД привода:

=0,747.

Требуемая мощность электродвигателя зависит от мощности, развиваемой на валу исполнительного механизма, и определяется по формуле:

, кВт.

кВт.

Зная синхронную частоту и требуемую мощность окончательно выбираем марку двигателя 132S4/1440 , мощность P=7,5 кВт.

Корректировка передаточных чисел привода

Расчетное передаточное число привода:

,

,

где - фактическая частота вращения вала электродвигателя, указанная в его марке через дробь 1440 об/мин.

Определим параметр корректировки :

/ ,

144/121=1,2.

Принимаем решение о корректировке среднего значения передаточного числа редуктора .Находим новое передаточное число редуктора :

,

.

Запишем в таблицу расчетные значения передаточных чисел всех передач привода с учетом корректировки и разбивки по ступеням в последовательности от двигателя к исполнительному механизму

Наименование передачи
Обозначение
Передаточное число	26,4	5,5

Фактическое значение передаточного числа привода:

,

.

Отклонение нормативной скорости вращения приводного вала исполнительного механизма от фактического значения этой скорости:

, %,

%.

Сравним величину отклонения с допускаемым отклонением скоростного параметра или , указанном в задании.

Определение кинематических и силовых параметров на валах привода

Определим скорости вращения, , об/мин, валов привода в последовательности от двигателя к исполнительному механизму.

- во всех случаях , т. к. первый вал является валом двигателя;

- на валу двигателя закреплена муфта:

; ; и т. д.;

=1440; ; .

где - частота вращения вала двигателя; , , , - частоты вращения валов в последовательности от двигателя к исполнительному механизму; - передаточные числа передач, в том числе в конструкции редуктора, в последовательности от двигателя к исполнительному механизму.

Угловые скорости , вращения валов:

; ; ;…, рад/с,

=150,72 ; рад/с,

;рад/с,

;рад/с,

Запишем в таблицу элементы привода (муфты, передачи, пары подшипников), влияющие на потери мощности на каждом участке между валами.

Номера валов, обозначающие участок потерь мощности	Наименования конструктивных элементов, влияющих на потери мощности
I - II	Муфта
II - III	Редуктор червячный
III - IV	Передача зубчатая
IV - V

Определим значения КПД, учитывающие потери мощности на каждом участке между валами путем перемножения КПД конструктивных элементов, расположенных на соответствующих участках согласно таблице. - произведение КПД элементов, расположенных от первого до второго вала; - произведение КПД элементов, расположенных от второго до третьего вала и т. д. При этом значения КПД конструктивных элементов должны соответствовать ранее принятым при определении мощности двигателя.

= 0995; = 0,993; = 0,95;

Мощности, , кВт, подводимые к валам:

; ; ;

=6,96, кВт,

, кВт;

, кВт;

где , , , - мощность, подводимая к первому, второму, третьему и т. д. валу соответственно; - требуемая мощность двигателя (ее расчетное значение).

Вращающие моменты на валах привода:

, , ,

,

,

.

Планируемый срок службы привода в часах:

L_h= 2817L_Г , ч.

L_h= 2817*7=24676, ч.

где L_Г– срок службы привода в годах.

Число циклов нагружения валов привода :

N_НEI=L_h·60 · n_I,N_НEII= L_h· 60 · n_II,N_НEШ = L_h· 60 · n_III,

N_НEI=24676*60*1440= ,

N_НEII=24676*60*1440=

N_НEШ =18085*60*54,54=

Результаты расчетов сводим в таблицу:

Основные кинематические и силовые параметры привода

Порядковый номер вала	ni, об/мин	,1/с	Ti , Н·м	Pi , кВт
I	1440	150,7	46,17	6,96
II	1440	150,7	45,94	6,925
Ш	54,54	6,7	971,9	5,54
и.т.д.	9,91	1,03	5009,7	5,16

(В таблице - номер вала.)