Проектирование мотор-редуктора

1 ВВЕДЕНИЕ
1.1 Цель и задачи проектирования


Рисунок 1.1 – Схема мотор-редуктора

Мощность на выходе Р = 2,5 кВт, частота вращения n = 300 об/мин.
Цель – приобрести навыки в проектировании мотор-редуктора.
Задачи: произвести кинематический расчет, расчет закрытых передач, предварительный расчет валов, выбор подшипников, уточненный расчет валов, выбор смазки, описание сборки мотор-редуктора.

1.2 Краткое описание конструкции мотор-редуктора

Двухступенчатый цилиндрический мотор-редуктор состоит из электродвигателя и редуктора. Редуктор состоит из корпуса, вала-шестерни быстроходной передачи, промежуточного вала, на котором расположены колесо быстроходной передачи и шестерня тихоходной. Возможно, промежуточный вал буде валом-шестерней, это будет зависеть от размеров тихоходной шестерни. На третьем выходном валу размещается зубчатое колесо тихоходной передачи. Все валы опираются на подшипниковые пары. Для защиты подшипников от разбрызгивающегося масла зубчатых передач установлены маслоотражающие шайбы. Подшипниковые узлы закрыты крышками. Также имеется смотровой люк и выходное отверстие для слива масла.
Быстроходный вал расположен над промежуточным: быстроходная передача вертикальная. А тихоходная передача в редукторе горизонтальная.

1.3 Условия эксплуатации мотор-редуктора
Условия эксплуатации привода: режим работы со значительными динамическими нагрузками без реверса. Работа 2 смены, 365 дней в году. Требуемый срок службы L = 10 лет. Типовой режим нагружения – I (тяжелый). Требования к компактности – высокие, ограничения по шумности – высокие, производство – единичное.

1.4 Определение ресурса мотор-редуктора


где = 10 лет – срок службы привода;
= 365 – количество рабочих дней в году;
= 1 – коэффициент годового использования;
= 2 – количество смен;
= 8 часов – продолжительность смены;
= 0,99 – коэффициент загрузки за смену.
(1.1)




2 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
2.1 Определение КПД мотор-редуктора
(2.1)
где = 0,96 – КПД клиноременной передачи;
= 0,97 – КПД закрытой зубчатой цилиндрической передачи;
= 0,98 – КПД муфты;
= 0,99 – КПД пары подшипников;


2.2 Определение требуемой мощности электродвигателя
Определим мощность двигателя:
(2.2)


2.3 Выбор подходящих вариантов электродвигателя
Двигатель подбирается по передаваемой мощности. Условие выбора:
,
где – мощность двигателя по каталогу.
Для асинхронных двигателей допускается перегрузка 8% – при постоянной нагрузке, и 12% – при переменной нагрузке.
В большинстве случаев можно подобрать несколько электродвигателей требуемой мощности, с разными скоростями вращения. Если мощность двигателя по каталогу больше требуемой мощности , то расчетная мощность двигателя . Если двигатель работает с перегрузкой ( ), то .
Подбираем подходящие по мощности электродвигатели и заносим в таблицу 2.1. [3, приложение, табл. 1];

Таблица 2.1 - Параметры выбранных электродвигателей
Обозначение электродвигателя Мощность P,
кВт nэд. ном., об/мин uпривода
1 4АМ90L2 3,0 2840 9,47
2 4АМ100S4 1435 4,78
3 4АМ112MA6 955 3,18
4 4АМ112МВ8 700 2,33



2.4 Определение диапазона передаточных чисел редуктора

, (2.3)
для 1-го варианта:

2-го варианта:

для 3-го варианта:

для 4-го варианта:
.


2.5 Выбор окончательного варианта электродвигателя
Окончательно выбираем:
Двигатель 4АМ90L2У3 ТУ 16-510.776-81. Другого варианта просто не может быть, т.к. со 2 по 4-й варианты слишком малые передаточные числа, не имеет смысла делать две ступени в редукторе.
Мощность 3,0 кВт, и
4 – порядковый номер серии,
А – вид двигателя (асинхронный),
М – модернизированный,
90 – высота вращения ротора,
L – условная длина станины;
2 – число полюсов,
У3 – климатическое исполнение (работа в зоне умеренного климата, в закрытых неотапливаемых помещениях).
Рисунок 2.1 – Электродвигатель исполнения 1М2091
d1 = 24 мм; b1 = 8 мм; h1 = 7 мм; d30 = 208 мм; l1 = 50 мм; l10 = 125 мм; l21 = 14 мм; l31 = 56 мм; l30 = 350 мм; d22 = 15 мм; l20 = 4 мм; d10 = 10 мм; d24 = 250 мм; d25 = 180 мм; d20 = 215 мм; h31 =243 мм; h =90 мм; h10 =11 мм; b10 = 140 мм.

2.6 Разбивка общего передаточного числа редуктора по ступеням
Рекомендуемое и предельное значение передаточных чисел редуктора приведено в [3, табл. 1.4];
Для двухступенчатых по развернутой схеме = 12,5…25/7,1…40.
(2.4)
(2.5)
Подставляем рассчитанные значения:


Принимаем:


2.7 Определение на всех валах редуктора частоты вращения, угловой скорости, мощности и вращающего момента

Частоту вращения валов n, об/мин, определяют для каждого вала последовательно от вала электродвигателя до вала рабочего органа машины (барабана транспортера, звездочки транспортера, поворотной платформы). Частоту вращения вала рассчитывают по частоте вращения предыдущего по схеме вала:
. (2.6)
Если валы соединены муфтой, то их частоты вращения совпадают:
.
Угловые скорости валов привода , сек-1, определяются по формуле:
. (2.7)
Мощности на валах привода P, кВт, также определяют для каждого вала последовательно от вала электродвигателя до вала рабочего органа машины. Мощность на валу рассчитывают по мощности на предыдущем валу с учетом потерь на трение в каждой ступени:
. (2.8)
учитывает всех звеньев кинематической цепи, находящихся в данной ступени.
Вращающие моменты на валах привода T, Н∙м, определяются по формуле:
. (2.9)
Частота вращения быстроходного вала:

Частота вращения промежуточного вала:

Частота вращения тихоходного вала:

Угловые скорости:
На валу электродвигателя и быстроходном валу:

На промежуточном валу:

На тихоходном валу:

Расчет мощности на валах:
быстроходный вал

промежуточный вал

мощность на тихоходном валу

Вращающий момент на валу электродвигателя и быстроходном валу: