Выполнение компоновочных чертежей редуктора

 Компоновку обычно выполняют в два этапа. Первый этап служит для приближённого определения положения зубчатых колёс редуктора, звёздочек (шкивов, муфт) на выходных концах валов относительно опор для последующего определения опорных реакций и подбора подшипников. Компоновочный чертёж выполняется в одной проекции – разрез по осям валов при снятой крышке редуктора. Желательный масштаб 1:1. Примерно посередине листа параллельно его длинной стороне проводим горизонтальную осевую линию; затем две или три вертикальные линии на расстоянии уже высчитанного межосевого расстояния по зубчатым передачам для цилиндрических редукторов. Для конических редукторов проводим перпендикулярные линии осей валов.

Вычерчиваем упрощенно зубчатые колёса в виде прямоугольников для цилиндрических колёс или в виде трапеций для конических колёс.

Очерчиваем внутреннюю стенку корпуса редуктора:

а) принимаем зазор между торцом шестерни и внутренней стенкой корпуса

А₁ = 1,2δ (δ – толщина стенки редуктора см. рис.2.5); 

б)  принимаем зазор от окружности вершин зубьев большего колеса А= δ;

в) принимаем расстояние между наружным кольцом подшипника ведущего ва-  ла и внутренней стенкой корпуса равным δ; если диаметр окружности вер- шин зубьев шестерни окажется больше наружного диаметра подшипника, то расстояние нужно брать от шестерни.

Предварительно выбираем из каталога радиальные или радиально-упорные подшипники средней серии по диаметру вала и наносим схематично их на чертёж. Решаем вопрос о смазке подшипников, эскизно рисуем уплотнения и крышки подшипников.

Рисуем внешний контур редуктора, измеряем полученное расстояние между опорами и внешними элементами (звёздочками, шкивами, муфтами) и теперь имеем все необходимые размеры для расчёта подшипников и уточнённого расчёта валов.

Критически оцениваем полученную компоновку, меняем размеры пропорционально общему виду, окончательно определяемся со смазкой зацепления и подшипников и получаем компоновку, пригодную для выполнения чертежа редуктора.

После выполнения расчёта подшипниковых узлов на долговечность и уточнённого расчёта валов возможна ещё одна корректировка компоновочного чертежа редуктора, но она, как правило, бывает минимальной.

На рис. 14.1 приведен компоновочный чертёж одноступенчатого конического редуктора, а на рисунке 14.2 компоновочный чертёж одноступенчатого червячного редуктора.

Рис.14.1. Компоновочный чертёж одноступенчатого конического редуктора

Рис.14.1,а. Рабочий чертёж одноступенчатого конического зубчатого редуктор на базе компоновочного чертежа по рис 14.1

  Рис.14.2. Компоновочный чертёж одноступенчатого червячного редуктора

  Рис. 14.2, а. Рабочий чертёж одноступенчатого червячного редуктора на базе компоновочного чертежа по рис. 14.2

 

               15. Порядок выполнения курсового проекта

1. Внимательное ознакомление с заданием и подбор необходимой литературы (желательно с каталогами редукторов).

2. Расчёт требуемой мощности электродвигателя и выбор серийного

 электродвигателя.

Мощность электродвигателя определяется по известным зависимостям школьного курса физики:  (Вт),                                            (15.1)

 где Р – усилие рабочего органа привода, (Н), v – линейная скорость рабочего органа привода, (м/с), η – суммарный КПД привода.

 Или              (Вт),                                             (15.2)

где Т– вращающий момент рабочего органа привода (Нм), n– частота вращения рабочего органа привода, (об/мин), ω– частота вращения рабочего органа привода, (рад/с).

 Как правило, один из необходимых параметров указан в задании.

Суммарный КПД привода n = n₁∙n₂∙n₃∙…n_i, где n_i – КПД каждого составляющего элемента привода (передачи, подшипников и др.).

                                                                                                     Таблица 15.1.

                              Значения КПД механических передач

Передача	КПД
Зубчатая в закрытом корпусе (редуктор): с цилиндрическими колесами с коническими колесами  Зубчатая открытая  Червячная в закрытом корпусе при числе витков (заходов) червяка: z = 1 z = 2                                       z = 4 Цепная закрытая Цепная открытая Ремённая:   плоским ремнём   клиновыми ремнями	0,97–0,98 0,96–0,97 0,95–0,96     0,70–0,75 0,80–0,85 0,85–0,95 0,95–0,97 0,90–0,95   0,96–0,98 0,95–0,97

Примечание. Потери на трение в опорах каждого вала учитываются множителем η₀ = 0,99–0,995 = КПД пары подшипников качения.

 

В задании на курсовое проектирование момент на выходном валу задан в виде графика нагрузки, который учитывает фактические условия работы привода.

                                       Рис.15.1. График нагрузки

Рассмотрим в качестве примера, приведенный на рисунке график нагрузки привода по рис. 15.1.

График следует понимать так: в течение суток привод работает 50% времени, т. е. продолжительность его включения ПВ = 50%.

В течение года привод работает 65% времени и, значит, общее время работы привода за один год составит:

365дней∙24 часа∙0,65∙0,5=2847часов.

 За это время в пусковом режиме двигатель работает 0,003% на моменте, который составляет 1,3 от номинала, т. е. требуется мощность, превышающая расчётную в 1,3 раза. На расчётном моменте (на номинальной мощности двигателя) привод работает 20% времени; на моменте 0,7– от номинала 30% времени и на моменте 0,5– от номинала 50% времени. Анализ графика показывает, если выбрать двигатель по номинальной мощности, то он явно будет недогружен более чем на 50% времени работы, но одновременно он будет и перегружен во время пусков в работу. Это учтено в конструкции серийно выпускаемых асинхронных электродвигателей и в каталоге даётся соотношение пускового момента к номинальному, которое в нашем случае должно быть не менее 1,3. Что касается номинальной мощности, то её на первом этапе следует подсчитать по формулам (15.1) и (15.2) через эквивалентный момент с учётом графика нагрузки:

                    Т_экв= .                                       (15.3)

Для нашего конкретного случая   

  Т_экв.=

и требуемая эквивалентная мощность       N_экв = Т₂∙ω∙0,875/η.

Номинальная требуемая мощность            N = Т₂∙ω/η.

Подсчитав то и другое значение, можно приступать к выбору мощности электродвигателя.

Пусть, например, нам требуется выбрать мощность двигателя ленточного транспортёра со следующими параметрами: скорость транспортёра – 0,5м/с, усилие на ленте транспортёра – 4 000Н, общее КПД привода – 0,81. График нагрузки приведен выше.

Номинальная мощность    N = 4000∙0,5 / 0,81 = 2470 вт =2,47 кВт.

Эквивалентная мощность N_экв = N∙0,875 = 2,47∙0,875 = 2,16 кВт.

По каталогу выпускаемых электродвигателей (см. стр. 147), исходя из номинальной мощности, необходимо выбрать двигатель мощностью 3 кВт. Исходя из эквивалентной мощности, можно выбрать двигатель мощностью 2,2 кВт.

Пусть нам требуется электродвигатель с частотой вращения 1 500 мин^–1 (самая оптимальная частота вращения с точки зрения экономичности и рекомендуемая в курсовом проектировании). Для данных двигателей по каталогу отношение пускового момента к номинальному Т_п / Т_н = 2.

Требуемая пусковая мощность по графику нагрузки N_п = 1,3*2,47 = 3,21 кВт.

Серийный электродвигатель мощностью 2,2 квт обеспечит на пуске мощность

 2,2*2 = 4кВт. Таким образом, мы имеем право выбрать двигатель мощностью

 2,2 квт, но он будет перегружен на 2,47/2,2 = 11,2% по номинальной мощности.

Продолжительность включения нашего двигателя по заданию ПВ = 50% и, значит, допустима перегруза по номинальной мощности в пределах, указанных в табл. 15.2.   

 

 

                                                                                                         Таблица 15.2.

                            Допускаемая перегрузка электродвигателей

Продолжительность включения электродвигателя,  ПВ, %	Допускаемая перегрузка по номинальной мощности для асинхронных двигателей серии АИР, %
100	0
80	5
60	10
40	20

С учётом табл. 15.2 мы окончательно имеем право выбрать электродвигатель мощностью 2,2 кВт, хотя по расчёту требуется мощность 2,47 кВт.

      И далее в расчётах зубчатых или червячных передач в качестве расчётного можно принимать не номинальный вращающий момент, а эквивалентный.

 

3.  Назначение передаточных чисел составляющих привода

В заданиях на курсовое проектирование привод, как правило, состоит из нескольких механических передач: зубчатых, червячных, цепных, ремённых. Правильное назначение передаточного числа каждой передачи значительно упрощает последующую работу. В табл. 15.3 приведены передаточные числа для различных механических передач, рекомендуемые для курсового проектирования.

                                                                                                          Таблица 15.3.