Й этап. Кинематический и силовой расчет привода
1. Схема привода.
2. Общий КПД привода.
Примем для клиноременной передачи η1 = 0,95, для прямозубого цилиндрического редуктора η2 = 0,97, для открытой цепной передачи η3 = 0,95 и для каждой пары подшипников ηП = 0,99:
ηобщ.=η1 × η2 × η3 × η3п =0,95 × 0,97 ×0,95 × 0,993 = 0,849.
3. Мощность на барабане:
РР= FР × VР= 5,25 × 1,35= 7,087кВт.
4. Требуемая мощность электродвигателя:
Р ДВ = РР/ηобщ = 
= 8,34 кВт.
5. Общее передаточное число:
u 
=2 × 3 ×3 = 18; u 
= 4 × 6 × 6 =144.
6. Рабочая скорость барабана:
nР = 
= 
= 64,49 мин-1;
ωР= 
= 6,75с-1.
7. Диапазон возможных скоростей электродвигателя:
n 
= nР× u = 1160,82 мин-1;
n 
= nР × u 
= 9286,5 мин-1.
8. Выбор электродвигателя.
Выберем по каталогу электродвигатель 132М44:
Р ДВ = 11 кВт; nс = 1500 мин-1; S = 2,8%;
n ДВ = nc × 
= 3000 
= 1458 мин-1;
9. Фактическое общее передаточное число:
uобщ = 
= 
= 
= 22,6.
10. Распределение общего передаточного числа между ступенями привода.
Примем для зубчатого редуктора u2 = 3,15, а для цепной передачи u3 = 3.
Тогда: u1= 
= 
=2,39.
Примем u1= 2,4:
u общ = u1 × u2 ×u3 = 2,4 × 3,15 × 3 = 22,7.
δ = 
= 0,35% < 3% (δ = ±3%).
11. Определение моментов на валах и скоростей их вращения:
1-й вал – вал электродвигателя:
n ДВ = n1 = 1458 мин-1, ω ДВ = ω1 = 152,604 с-1;
Т ДВ = Т1 = Р ДВ / ω1 =8,348 × 103 / 152,6 =54,7Н·м.
2-й вал:
n2 = 
=1458 / 2,4 = 607,5 мин-1 , ω2 = 
= 63,6 с-1;
Т2 = Т1 ×u1 ×η1× ηп = 54,7 × 2,4 × 0,95 × 0,99 = 123,4 Н·м.
3-й вал:
n3 = 
= 607,5 / 3,15 = 192,8 мин-1, ω3 = 
= 20,18 с-1;
Т3= Т2× u2 ×η2 ×ηп = 123,4 × 3,15 ×0,97 × 0,99 = 373,27 Н·м.
4-й вал:
n4 = 
= 192,8 / 3 = 64,28 мин-1, ω4 = 
= 6,72 с-1;
Т4= Т3 × u3 × η3 × ηп = 373,2 ×3 × 0,95 × 0,99 = 1053,2 Н·м.
12. Проверка вычислений:
FР = 2×Т4 / DБ = 2 × 1053,2 / 0,4 = 5,265 кН = 5,25 кН
Следовательно, все необходимые вычисления выполнены верно.
2-й этап. Определение нагрузок на валы редуктора
1. Ведущий вал.
Нагрузку от клиноременной передачи определяем ориентировочно. Диаметр ведущего шкива:
D1 = / 3…4 / × 
, Т1 = в Н·мм.;
D1 = / 3…4/ × 
= 4 × 37,96= 151,841 мм.
Примем по стандарту D1 = 160 мм.
Тогда диаметр ведомого шкива:
D2 = D1×u1 = 160 × 2,4 = 384 мм.
Окружное усилие клиноременной передачи:
Ft = 
= 
= 683,75 Н.
Примем Fn = 2,05 кН.
Сначала выберем делительные диаметры зубчатых колес:
d1 = К 
, Т2 - в Н·мм.
Коэффициент К зависит от марки стали.
Углеродистые стали: σТ = 300 МПа К = 2,4;
σТ = 800 МПа К = 1,8.
Легированные стали: σТ = 600 МПа К = 1,5;
σТ = 950 МПа К = 1,2.
Для указанной в задании стали Ст6: σТ = 450 МПа.
Используя интерполяцию, находим К:
К = 2,22.
Делительный диаметр шестерни вычисляем по формуле
d1 = 2,22× 
= 74,3 мм.
Примем d1 = 75 мм.
Тогда делительный диаметр зубчатого колеса:
d2 = d1 × u2 = 75 × 3,15 = 236,25 мм.
Окружное усилие зубчатой передачи подсчитываем по формуле
Ft = 
= 
= 3159,9 Н.
Примем Ft = 3,16 кН.
Радиальное усилие передачи вычисляем по формуле
Fr = Ft × tg 20º =3,16×0,364 = 1,15 кН.
2. Ведомый вал.
Определяем нагрузку от цепной передачи.
Число зубьев ведущей звездочки должно быть Z1 
11.
Для назначения Z1 используется формула
Z1 = 31 – 2×u =31 – 2 × 3 = 25.
Число зубьев ведомой звездочки:
Z2 = Z1 × u3 = 25 × 3 = 75.
Z2 не должно превышать 120 зубьев во избежание соскакивания цепи. Нечетное число зубьев звездочек в сочетании с четным числом звеньев цепи способствует более равномерному ее изнашиванию.
Усилие, передаваемое цепью на вал, подсчитывается по формуле
Fn = кb ×Ft + 2×F0.
Коэффициент кb зависит от угла наклона линии центров звездочек к горизонту.
кb = 1,05.
Окружное усилие цепной передачи:
Ft = 
, где dзв = 
.
Шаг цепи р выбирается из стандартного ряда:
р = 12,7; 15,875; 19,05; 25, 4; 31,75; 38,1; 44, 45; 50,8 мм.
Чем выше окружная скорость звездочек, тем меньше должен быть шаг цепи. Это обеспечивает плавность, бесшумность и долговечность передачи.
Начальное натяжение цепи F0 зависит от массы цепи и межосевого расстояния, которые в работе не рассчитываются. Поэтому влияние F0 на усилие Fn учтем увеличением Fn на 5%.
Примем р = 38,1 мм.
Диаметр делительной окружности ведущей звездочки:
dзв = 
= 
= 304,8
Окружное усилие: Ft = 
= 2449,3 Н.
Вводим еще один множитель 1,05 для учета начального натяжения цепи:
Fn = 1,05×1,05×2449,3 = 2700,3 Н.
Примем Fn = 2,7 кН.
