4.3 . Тяговый расчет привода

4.3.1 Выбор электродвигателя

Расчет требуемой мощности электродвигателя производим по формуле:

Р_дв = Р_рм / η, (4.1)

где Рвых - мощность на выходном валу привода;

- общий КПД привода.

По нашим приблизительным данным, мощность на выходном валу должна быть порядка 3 кВт.

η _обш= η _ч * η_п * η _м* η _ц , (4.2)

где η _ч = 0,83 – КПД червячной передачи (среднее значение);

η _п = 0,99 – КПД подшипников качения ( 2 пары);

η _м = 0,99 – КПД муфты;

η _ц = 0,98 – КПД цепной передачи.

η = 0,83 * 0,99² * 0,99 * 0,98 = 0,7892412066.

Р_дв = 3 / 0,789 = 17,74кВт.=2,4кВт. (4.3)

Расчет частоты вращения вала электродвигателя производим по формуле:

………………………………….. (4.4)

где Uе- суммарное передаточное число привода, в нашем случае значение равно передаточному числу редуктора .

Принимаем выходная частоту вращения вала после редуктора 120 об/мин.

Тогда:

……………………...,…………………….(4.5)

где U_{ред max/min} – максимальное, минимальное передаточное число.

n_max = 120*80 = 9600 об/мин,

n_min = 120*4 = 480 об/мин.

Выбираем электродвигатель постоянного тока от сети питания 220 В, П41УХЛ4 N=3,2кВт, I=18,4A , n=1500об/мин Псковского электромеханического завода.

4.3.2 Расчет передаточного числа привода и его разбивка

Определим передаточное число привода по формуле:

U = n_ном1/n_рм, (4.6)

где n_ном1 – частота вращения двигателя, об/мин;

n_рм – Выходная частота на валу редуктора, об/мин, (n_рм принимаем равным 120 об/мин, при такой скорости вращения винта перемещаемая установка будет двигаться со скоростью 0,5-1.0 м/мин в зависимости от резьбы винта).

U = 1500/120 =12,5 об/мин.

Принимаем передаточное число равным 12.

Полученное значение соответствует значению из стандартного ряда передаточных чисел червячных передач (ГОСТ 2144-76). Погрешность передаточного числа в нашем случае отсутствует.

4.3.3 Определение основных кинематических и энергетических параметров передач привода.

По заданной кинематической схеме привод состоит из упругой муфты, редукторной червячной передачи и зубчатой муфты. Следовательно имеется 4 вала. Причем входной вал редуктора и вал муфты можно условно считать одним валом, в расчетах учитывая КПД передачи муфты. Выходной вал редуктора и вал второй муфты также условно считаем одним валом, учитывая КПД передачи муфты. В редукторе - 2е подшипниковые пары. Расчетные зависимости для данной конструкции вычислим по следующим формулам:

-мощность на валах:

Р₁ = Р_дв*η_м* η_пк , (4.7)

где Р_дв – мощность двигателя кВт;

η_м – КПД, с учетом муфты;

η_пк– КПД.

Р₁ =3,2*0,98*0,99 =3,1 кВт.

Р₂ = Р₁*η_п* η_пк*η_{м ,} (4.7)

где Р₁ – мощность на первом валу кВт;

Η_п – КПД редуктора;

η_пк– КПД с учетом муфты;

η_м –КПД.

Р₂ = 3,1*0,85*0,98*0,99=2,56 кВт.

-частоты вращения валов:

, (4.8)

n1= 1500 об/мин.

n2= n1/Un , (4.9)

где Un – передаточное чисто редуктора.

n2 = 1500/12 = 125 об/мин.

-крутящие моменты, передаваемые валами:

Т₁ , (4.10)

где 9500 коэффициент перевода в Н.м.

Т₁ = 19,6 Н.м ,

Т₁ . (4.11)

Т₂ = 195 Н.м.

-диаметры валов:

, (4.12)

где =15…20 МПа – допускаемое напряжение кручения, для получения значения диаметра вала возьмем нижнюю границу значений.

d_в1 ≥ = 18,8 мм.

, (4.13)

d_в2 ≥ = 38,8 мм.

Округлим полученные значения диаметров валов в соответствии с таблицей нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636-69). Из таблицы примем: ряд Ra20, , d_в1 = 20 мм, d_в2=40 мм.

Межосевое растояние опредяляем по формуле:

, (4.14)

где Ϭн =200 Мпа –напряжение на червяке.

Тогда

а_w=61* =103 мм.

По ГОСТ 2144-76 выбираем ближайшее стандартное значение =100 мм.

Подбираем червячный редуктор 2Ч-40-12,5-51-1110-У3-С

(1500 об/мин, крутящий момент 26Н/м, передаточное число 12,5, КПД =0,83).