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∙…ni, где ni – 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:
Тэкв= 
. (15.3)
Для нашего конкретного случая
Тэкв.= 
и требуемая эквивалентная мощность Nэкв = 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 Nэкв = 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 Тп / Тн = 2.
Требуемая пусковая мощность по графику нагрузки Nп = 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.
