Исполнительные устройства в зависимости от назначения и основных функциональных признаков работают широком диапазоне скорости и нагрузок. В качестве примеров использования ИУ можно привести: подъемный транспорт, металлургическое машиностроение, самолетостроение и др. Наиболее распространенным видом передач является зубчатая передача.
Общие сведения о редукторах
Если угловая скорость на выходе дб меньше угловой скорости на выходе иу, то передачу называют мультипликатором. Если дб > иу, то передачу называют редуктором. В связи с общей тенденцией повышения скоростей движения скоростей движения наибольшее распространение получили передачи, предназначенные для понижения угловых скоростей и соответствующего ему повышения моментов. Передаточное отношение редуктора определяется отношением угловых скоростей двигателя и ИУ.
Up = дб / иу
Пара сопряженных зубчатых колес в редукторе образуют ступень. Редукторы могут состоять из одной / одноступенчатые/ или нескольких / многоступенчатые/. Ступени могут быть составлены из разных колес. Выбор числа ступеней редуктора определяется передаточным отношением редуктора. Ступень редуктора, непосредственно соединенная с двигателем, называют быстроходной, а ступень, выходной вал которой соединен с ИУ - тихоходной. Параметрам ступеней присваивают индексы Б или Т. Меньшее зубчатое колесо ступени называют шестерней, большей - колесом. Параметрам шестерни присваивают индекс 1, параметрам колеса - индекс 2.
Виды редукторов
– трехосный цилиндрический;
– трехосный цилиндрический;
– соосный;
– трехосный коническо-цилиндрический.
Выбор электродвигателя
Pиу = P z z = зб +зт + м2 + пп 3 = 0,98 * 0,98 * (0,99)2 = 0,975
Pиу = 0,975 * 2,96 = 2,886 кВт
Потребная мощность не должна превышать номинальную мощность Pэв более чем на 5%. Используя номограмму можно определить номинальную мощность Pэв. Частота вращения И.У. nиу = N2 = 67 об/мин, мощность p(NED) = 2.96 кВт, тип редуктора Электродвигатель марки 4A112MA6, номинальная мощность Pэв = 3 кВт частота вращения ротора nэв = N1 = 955 об/мин.
Передаточное отношение редуктора и распределение его по ступеням
Рассчитываем передаточное отношение для редуктора
Up = Uб Uт = n дв/ nиу = 955 / 67 = 14.25
Рассчитываем передаточное отношение для тихоходной ступени
Uт = a Upk;
коэффициенты при т = 0.8 соответственно a = 1,77; k = 0.298. Uт = 1.77*14.250.298 = 3.907
Рассчитываем передаточное отношение для быстроходной ступени.
Uб = Up/Uт = 14,25/3,907 = 3,64
Рассчитываем коэффициент рабочей ширины венца для быстроходной ступени.
б = 0,062 + 0,159 * Uб = 0.64
Рассчитываем угловые скорости
1,2,3. 1=nдв/30, 1=100.007 рад/с,
3 = nиу/30 = 7,016 рад/с,
2 =1/б= 27,412 рад/с.
Крутящий момент на шестерни быстроходной ступени равен
T1б = (1000P)/ 1 = (1000 *2.96)/100.007 = 29.597
Крутящий момент на шестерни промежуточной ступени равен
Tт1=(1000*2,96)/27,412 =107,5
Крутящий момент на шестерни тихоходной ступени равен
Принимаем следующие сонстанты: v = 1.1; Kб=1.5; KT=1.2;
RE1=(XVRr1 + YRa1) KБ KT
RE1 = (0.4*1.1*480.5 + 1.49* 364.85) 1.5*1.2
RE1 = 1359.08
RE2=XVRr2 KБ KT
RE2=1*1.1*1544.02*1.5*1.2 = 3057.15
Расчитываем долговечность более нагруженного подшибника опоры 2 при a23 = 0.65:
=26981 ч
Требуемая долговечность 10000 ч, выбранный подшибник подходит по долговечности.
Расчет подшибников для промежуточного вала
Определение осевых нагрузок:
Rr1 = RrA = 1934;
Rr2 = RrB = 2530.38;
Fa = Fa1 - Fa2 = 742.66 - 352.42 = 390.24
Определяем осевые составляющие:
Rs1 = 0.83*e*Rr1 = 0,83*0.36*1934 = 577,87
Rs2 = 0.83*e*Rr1 = 0.83*0.36 * 2530.38 = 756
Так, как Rs1<Rs2 и Rs2 - Rs1 < Fa находим осевые силы нагружающие подшибники:
Ra1 = Rs1 = 577.87;
Ra2 = Ra1+Fa = 577.87 + 390.24 = 968.11;
Отношение:
= 0.27 < e = 0.36 => X= 1; Y =0
= 0.37 < e = 0.36; => X=0.4; Y = 1.49
Эквивалентная нагрузка:
Принимаем следующие сонстанты: v = 1; Kб=1.2; KT=1;
RE1=XVRr1 KБ KT
RE1 = 1*1*1934* 1.2*1. = 2320
RE2=XVRr2 KБ KT
RE2=(0.4*2530.38 +1.49* 968) *1.2 *1= 2945
Расчитываем долговечность более нагруженного подшибника опоры 2 при a23 = 0.65:
=30560 ч
Требуемая долговечность 10000 ч, выбранный подшибник подходит по долговечности.
Осевые составлябщие для радиальных подшибников RsB = RsA = 0
Из условия равновесия вала RaB= 0; RaA = Fa = 742.66
Для опоры B: X=1; Y=0
Для опоры A отношение:= 0.113
X=0.56; Y = 1.45; e = 0.3
Отношение = 0.36 > e = 0.3
Эквивалентные динамические нагрузки при KБ =1.2 и КТ = 1
RE1 = (VXRrA+YRaA) KБКТ
RE1=(0.56 * 2016.75 + 1.45 * 742.66) 1.2=2647.48
RE2 = VXRrBKБКТ
RE2 = 1* 1527.68 *1.2 = 1833.216
Расчитываем долговечность более нагруженного подшибника опоры A при a23 = 0.65:
=21550 ч
Требуемая долговечность 10000 ч, выбранный подшибник подходит по долговечности.
Смазка
Выбор смазочного материала основан на опыте эксплуатации машин. Принцип назначения сорта масла следующий: чем выше контактное давление в зубьях, тем с большей вязкостью должно обладать масло, чем выше окружная сила колеса, тем меньше должна быть вязкость масла.
Вязкость масла определяют от контактного напряжения и окружной скорости колес.
Из таблицы выбираем сорт масла учитывая перечисленные выше параметры. Исходя из полученных результатов расчета редуктора выбираем масло И-Г-С_68. Оно наиболее подходит для данного типа редуктора! В коническо-цилиндрических редукторах в масляную ванну должны быть обязательно погружены зубья конического колеса.
Подшипники смазываются тем же маслом, что и детали передач.
При работе передач масло постепенно загрязняется продуктами работы передач. С течением времени масло стареет. Его свойства ухудшаются. Для контроля количества и состояния используют специальный масломер.