Расчётная часть

2. Расчётная часть.

2.1. Кинематический расчёт и выбор эл. двигателя

При выполнении кинематического расчёта и выборе эл. двигателя необходимо учитывать потери энергии, которые происходят временной передачи, в зацеплении зубчатых колёс с учётом потерь в подшипниках.

По таблице 1.1 [1] принимаем их КПД соответственно:

ременной передачи: η_рем 0,94...0,96

зубчатой передачи (червячной): η_зуб = 0,85 (предварит.)

подшипников: η_под 0,99

Общий КПД привода:

η_общ = η_рем * η_зуб * η²_подш = (0,94...0,96) * 0,8 * 0,992 = 0,73...0,85

Требуемая мощность эл. двигателя:

Р_эл.тр. = Р_вых / η_об

Р_эл.тр. = 4,2 / (0,73...0,8) = 5,75...5,25 кВт

Требуемая частота вращения вала эл. двигателя:

n_{эл.треб.} = и_вых * и_рем * и_зубч

где и_рем — передаточное число ременной передачи;

и_зуб — передаточное число зубчатой передачи.

По табл. 1.2 [1] принимаем:

и_рем = 2...4

и_зуб = 16...50

n_этр = 45(2...4)(16...50) = 1440...9000 об/мин.

По табл. 19.27 [1] выбираем эл. двигатель трёхфазный короткозамкн. закрытый обдуваемый единой серии 4А с асинхронной частотой вращения n₁ = n_э = 1445 с мощностью эл. двигателя 5,5 кВт.

Тип двигателя 112М4 / 1445:

Р_э = Р₁ = 5,5 кВт.

Общее передаточное число привода:

и_общ = n_э/в_вых = n₁/n₃ = 1445 / 45 = 32,1

и_общ = и_рем * и_зуб

принимаем и_рем = 2.

Тогда

и_зуб = и_общ / п_рем = 32,1 / 2 = 16,05

Частота вращения валов (см. рис. 1):

вала 1 — n₁ = n_э = 1445

вала 2 — n₂ = n₁ / и_рем = 1445 / 2 = 722,5 об/мин

вала 3 — n₃ = n_вых n₃ = n₂ / и_зуб = 722,5 / 16,05 = 45,0 об/мин

Угловые скорости валов:

вала 1 — v₁ = π * n₁ / 30 = 3,14 * 1445 / 30 = 151,2 рад/сек

вала 2 — v₂ = π * n₂ / 30 = 3,14 * 722,5 / 30 = 75,62 рад/сек

вала 3 — v₃ = π * п₃ / 30 = 3,14 * 45 / 30 = 4,9 рад/сек

Вращающие моменты на валах:

на валу 1 — T₁ = 9550 * Р₁ / n₁ = 9550 * 5,5 / 1445 = 36,34 Нм

на валу 2 — T₂ = T₁ * и_рем * η_рем = 42,95 * 2 * 0,96 = 69,79 Нм

на валу 3 — Т₃ = 9550 * Р₃ / n₃ = 9550 * 4,2 / 45 = 891 Нм

вал 1 — вал эл. двигателя; 2 — вал шестерни; 3 — вал колеса.

№ вала	Частота вращения об/мин	Угловая скор v рад/сек	Вращ. момент
1	1435	151,2	36,34
2	722,5	75,62	69,79
3	45,0	4,9	897

Кинем. схема

2.2. Расчёт шинорем. передачи

Исходные данные для расчёта:

–    передаваемая мощность — 5,5 кВт;

–    частота вращения ведущего шкива — 1445 об/мин;

–    передаточное число и_рем = 2.

По номогра мме рисунок 5.2 ( ) в зависимости от частоты вращения n₁ = 1445 об/мин и перед. мощности Р_эл.дв. = 5,5 кВт принимаем сечение клинового ремня А.

Вращающий момент:

Т_тр = Р_эл.тр. / ω₁

ω₁ = πn / 30 = 3,14 * 1445 / 30 = 151,2с ^{– 1}

Т_тp = 5,5 * 10³ / 151,2 = 36376 Н мм

Диаметр меньшего шкива

d₁ = (3...4) ³√T_тр

d₁ = (3...4) ³√36376 = 99,4...132,5

Согласно таб. 5.4 min f шкива 90 мм.

Принимаем d = 100 мм.

Диаметр большого шкива

d₂ = u_peм * d₁ * (l – ε)

где ε = 0,015 — скольжение ремня

и = 2 — перед. число рем. перед.

d₂ = 2 * 100(1 – 0,015) = 197

Принимаем d₂ = 200 мм

Уточняем перед. число d₂ / d₁(1 – ε) = 200 / 100(1 – 0,015) = 2,03.

Окончательно принимаем диам. шкивов:

d₁ = 100 мм; d₂ = 200 мм.

Межосевое расстояние следует принять в интервале:

a_min = 0,55 (d₁ + d₂) + T_о

а_max = d₁ + d₂

где Т_о — высота сечения ремня

а_min = 0,55(100 + 200) + 8 = 173

а_max = 100 + 200 = 300 мм

Предварительно принимаем а_рем = 240 мм.

Расчетная длина ремня определяется по формуле:

L_p = 2a_peм + 0,5π(d₁ + d₂) + (d₂ – d₁)² / 4 * а_рем

L_p = 2 * 240 + 0,5 * 3,14(100 + 200) + (200 – 100)² / 4 * 240 = 961,7 мм

Ближайшее стан. значение длины ремня по ГОСТ 12841-80 L = 1000 мм.

Условное обозначение ремня сечения А с расчетной длиной L = 1000 мм с хордной тканью в тянущем слое.

Ремень А — 1000Т ГОСТ 12841-80.

Уточненное значение межосевого расстояния a_рем с учетом стандарт, длины ремня L считаем по формуле:

а_рем = 0,25[(L – ω) + √(L – ω)² – 2y

где ω = 0,5π(d2 – d1) = 0,5 * 3,14(200 – 100) = 157,1

y = (d1 + d2)² = (100 + 200)² = 90000 мм²

а_рем = 0,25[(1000 – 157,1) + √(1000 – 157,1)² – 2 * 90000 = 392,8 мм

Принимаем а_рем = 392 мм.

При монтаже передачи необх. обеспечить возможность уменьшения межосевого расст. на 0,01L = 0,01 * 1000 = 10 мм для обеспечения надевания ремней на шкивы и возможность увеличения его на 0,025L = 0,025 * 1000 = 25 мм для натяжения ремней.

Угол обхвата меньшего шкива опред. по формуле

L = 180° – 57° ((d₂ – d₁) / a_рем)) = 180 – 57((200 – 100) / 392) = 165° 30'

Коэф. режима работы, учитыв. условия эксплуатации С_р = 1,0.

Коэф. учит, влияние длины ремня с₁ = 0,98.

Коэф. учит. Влияние угла обхвата с₁ = 0,98.

Скорость ремня:

v = (πd₁n₁) / (60 * 10³) = (3,14 * 100 * 1445) / (60 * 10³) = 7,57 м/с

Р_о — мощность передав. одним ремнем 1,6 кВт

коэф. числа ремня в передаче с_z = 0,9

Число ремней:

z = (55 * 1) / (1,6 * 0,98 * 0,9 * 0,98) = 3,71

Принял z = 4

Определяем силу предвар. натяж. F_o, и одного клинового ремн:

F_o = 850 * P_ном * C₁ / z * V * C_x * С_Р = (850 * 5,5 * 0,98) / (4 * 7,57 * 0,98 * 1) = 154,5 Н

Давление на вал определяется по формуле:

F_a = 2F_o * zsina / 2 = 2 * 154,5 * 4sin165,5 / 2 = 1226 Н

Ширина шкивов В_ш = (Я – 1)у + 2а = (4 – 1)15 + 2 * 10 = 65 мм.