Задание и исходные данные

Спроектировать механический привод рычажного механизма. Привод состоит из электродвигателя (1), ременной передачи (2), цилиндрического одноступенчатого редуктора (3) и муфты (4). Режим работы переменный: L = 5 лет, K_сут = 0,6, K_сут = 0,3.

а

б

Рисунок 1 – Кинематическая схема (а)
и график нагрузки (б) привода

2.2 Кинематический расчёт привода
и выбор электродвигателя

По таблице 1 находим максимальную уравновешивающую силу F_y. В третьем положении механизма величина F_y достигает максимального значения 581 Н.

Определим крутящий момент на валу кривошипа (выходной вал привода) из условия:

,

где k – коэффициент запаса, определяемый в зависимости от неучтенных нагрузок, степени влияния сил и моментов трения, условий эксплуатации (k = 1,2…3);

l_АВ – длина кривошипа.

T_вых = 2 ´ 581 ´ 0,0294 = 34 Нм.

Коэффициент полезного действия (КПД) привода равен произведению частных КПД передач, входящих в привод

η = η₁´ η₂´ η₃´…´ η_i .

Ориентировочные значения КПД различных передач и отдельных элементов привода приведены в таблице 1.

Таблица 1 Ориентировочные значения КПД передач
и элементов привода η

КПД исследуемого привода (определяется с точностью до 3 знака после запятой):

h_общ=h_закр´h_рем´h_м´h_пп^k,

где h_закр=0,97 – КПД закрытой зубчатой цилиндрической передачи;

h_рем=0,95 – КПД открытой ременной передачи;

h_м=0,98 – КПД муфты;

h_пп=0,99 – КПД одной пары подшипников,

k – число пар подшипников привода (для рассматриваемого привода k = 2).

h_общ= 0,97´0,95´0,98´0,99² = 0,885.

Мощность на выходном валу привода, кВт

кВт.

Расчётная мощность электродвигателя, кВт

кВт.

По каталогу (таблица 2) выберем электродвигатель серии 4А из условия N_эд ³ N_{эд р}. Для последующего расчёта рассмотрим четыре электродвигателя с одинаковой номинальной мощностью N_эд =2,2 кВт, но с различной частотой вращения вала под нагрузкой (номинальной частотой вращения) n_ном.

Выбор оптимального типа двигателя для исследуемого привода должен учитывать кинематические параметры привода. Поэтому окончательный выбор двигателя необходимо произвести после определения передаточных чисел ступеней привода.

Таблица 2 – Двигатели асинхронные короткозамкнутые трехфазные серии 4А
общепромышленного применения, закрытые, обдуваемые. Технические данные

Таблица 3 Передаточные числа понижающих передач

Определим общее передаточное число привода для всех вариантов электродвигателя.

.

Производим разбивку общего передаточного числа, принимая для всех вариантов передаточное число ременной передачи U_рем = 2,3 (таблица 3).

Сведём все полученные результаты в таблицу 4.

Сравним расчётные передаточные числа с ближайшими стандартными по ГОСТ 2185-66 (таблица 5). Расчётные значения не должны отличаться от стандартных более чем на 2,5% для величин передаточных чисел до 4,5 и на 4% для величин более 4,5. Если данное условие не выполняется, то расчётное передаточное число реализовать не возможно.

Анализируя полученные результаты можно сделать вывод о том, что применение двигателей типов 4А100L6У3 и 4А112МА8У3 не представляется возможным из-за слишком большого отклонения фактического передаточного числа.
Использование в приводе асинхронных двигателей типов 4А80В2У3 и 4А90L4У3 даёт отклонение 1,5% расчётных передаточных чисел редуктора по сравнению со стандартными.

Таблица 4 – Варианты привода
с различными типами двигателей

Таблица 5 – Нормальные передаточные числа
стандартных редукторов

Исходя из выше сказанного выбираем для привода трехфазный асинхронный электродвигатель общего назначения 4А80В2У3 с номинальной частотой вращения 2850 об/мин и ближайшей стандартной частотой зубчатой передачи 2,5. Предварительное передаточное число ременной передачи

U = 5,82 / 2,5 = 2,328

Определим мощность на валах редуктора с учётом выбранного электродвигателя:

выходной вал

кВт.

входной вал

кВт.

Частота вращения валов:

входной вал

об/мин;

выходной вал

об/мин.

Вращающий момент на валах, Нм:

входной вал

Нм.

выходной вал

Нм.

Силовые и кинематические параметры привода в установившемся режиме работы окончательно оформляются в виде таблицы 6.

Таблица 6 – Силовые и кинематические параметры привода
для окончательно выбранного двигателя