Редуктор электромеханического привода

Редуктор является неотъемлемой составной частью современного оборудования. Разнообразие требований, предъявляемых к редукторам, предопределяет широкий ассортимент их типов, типоразмеров, конструктивных исполнений, передаточных отношений и схем сборки.
При выборе типа редуктора для привода рабочего органа (устройства) необходимо учитывать множество факторов, важнейшими из которых являются: значение и характер изменения нагрузки, требуемая долговечность, надежность, КПД, масса и габаритные размеры, требования к уровню шума, стоимость изделия, эксплуатационные расходы.
Из всех видов передач зубчатые передачи имеют наименьшие габариты, массу, стоимость и потери на трение. Коэффициент потерь одной зубчатой пары при тщательном выполнении и надлежащей смазке не превышает обычно 0,01. Зубчатые передачи в сравнении с другими механическими передачами обладают большой надежностью в работе, постоянством передаточного отношения из-за отсутствия проскальзывания, возможностью применения в широком диапазоне скоростей и передаточных отношений. Эти свойства обеспечили большое распространение зубчатых передач; они применяются для мощностей, начиная от ничтожно малых (в приборах) до измеряемых десятками тысяч киловатт.
К недостаткам зубчатых передач могут быть отнесены требования высокой точности изготовления и шум при работе со значительными скоростями.
Существуют различные типы механических передач: цилиндрические и конические, с прямыми зубьями и косозубые, гипоидные, червячные, глобоидные, одно- и многопоточные и т. д. Это рождает вопрос о выборе наиболее рационального варианта передачи. При выборе типа передачи руководствуются показателями, среди которых основными являются КПД, габаритные размеры, масса, плавность работы и вибронагруженность, технологические требования, предпочитаемое количество изделий.

Лист
4
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Техническое задание

Спроектировать редуктор электромеханического привода

Задание 210
Вариант 10

Редуктор электромеханического привода представлен кинематической схемой, показанной на рисунке. Там же даны значения исходных данных. Положе¬ния зубчатых ко¬лес дополнительно пояснены схемой располо¬жения конструктивных элементов.

Привод включает двигатель поз. 1, уп¬ругую муфту поз. 2, зубчатый цилиндрический редуктор поз. 3, 4, 7 и две открытые зубчатые пе¬редачи поз. 5, 6. Шестерни откры¬тых передач установ¬лены на двух тихоходных валах редуктора, кото¬рые вращаются с одинаковой угловой скоро¬стью. Для каждого из тихоходных валов от¬крытых передач известны: P - мощность мо¬мента М, создаваемого силой по¬лезного сопро¬тивления вращению вала, ω - угловая скорость этого вала. Кратко¬временные пере¬грузки привода заданы отно¬шением значений момента сопротивле¬ния вращению (Мпуск / Мном, Мmax / Мном).
Срок службы привода без ремонта редуктора - 6 лет по 300 дней в году. Коэффици¬ент за¬грузки обо¬рудования в су¬тки по часам Ксут задан. Вы¬бор материалов зуб¬чатых колес ограничен сле¬дующим переч¬нем: стали 40, 35ХМ, 20Х. Произ¬водство приво¬дов крупносе¬рийное.

Лист
5
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Кинематическая схема привода.

Техническая характеристика привода:
Мощность на выходном валу: Р, кВт: 9.
Угловая скорость выходного вала: ω, рад/с: 3,9π.
Кратковременные перегрузки привода: Мпуск/Мном: 1,5.
Мmax/Мном: 1,7.
Коэффициент загрузки оборудования в сутки: Ксут: 0,9.
Срок службы: 6 лет по 300 дней в году.


Лист
6
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

1. Кинематические расчеты

Выбор двигателя [1]
Общий КПД привода:
η = ηцп • ηм • ηоп • ηп
ηп = 0,99 – КПД пары подшипников качения.
ηцп = 0,97 – КПД закрытой цилиндрической передачи.
ηм = 0,98 – КПД муфты.
ηоп = 0,95 – КПД открытой передачи.
η = 0,95 • 0,98 • 0,97 • 0,99 = 0,89
Требуемая мощность двигателя:
Ртр = Рвых/ η = 9 / 0,89 = 10,11 кВт.
Рвых – мощность на выходном валу.
Частота вращения выходного вала:
nвых = 30ω/π = 30•3,9π/π = 117 об/мин
Выбираем электродвигатель по ГОСТ 16264.1–85 с запасом мощности на два вала: АИР180S2. Pдв = 22 кВт; nдв = 2919 об/мин.
Передаточное число привода [4].
U = Uред • Uоп = nдв / nвых = 2919/117 = 24,9
Uред – передаточное число редуктора;
Uоп – передаточное число открытой передачи;
Примем: Uред = 5; Uоп = 5.
Отклонение ΔU = 0,4% - допустимо.
Частота вращения валов:
n1 = nдв = 2919 об/мин;
n2 = n1 / Uрем = 2919 / 5 = 583,8 об/мин;
n3 = nвых = 117 об/мин.

Лист
7
Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Угловые скорости валов:
ω1 = πn1 / 30 = 3,14 • 2919 / 30 = 306,5 рад/с;
ω2 = πn2 / 30 = 3,14 • 583,8 / 30 = 61,3 рад/с;
ω3 = ωвых = πn3 / 30 = 3,14 • 117 / 30 = 12,3 рад/с.
Мощности на валах:
Р1 = Рдв = 22 кВт;
Р2 = Рдв • ηм = 22 • 0,98 = 21,6 кВт;
Р3 = Р2 • ηцп = 21,6 • 0,97 = 21,0 кВт;
Р4 = Рвых = Р3 • ηоп • ηп = 21,0 • 0,95 • 0,99 = 19,8 кВт.
Вращающие моменты на валах:
Т1 = Р1 / ω 1 = 22 / 306,5 = 0,072 кН•м = 72 Н•м;
Т2 = Р2 / ω 1 = 21,6 / 306,5 = 0,070 кН•м = 70 Н•м;
Т3 = Р3 / ω 2 = 21 / 61,3 = 0,343 кН•м = 343 Н•м.
Т4 = Твых = Р4 / ω 3 = 19,8 / 12,3 = 1,610 кН•м = 1610 Н•м.