2.Ккд передач наведені а урахуванням втрат в підшип­никах кочення.

В пасових же передачах, які працюють з попереднім натягом для забезпечення сили тертя паса об шків, втратами тертя в підшипни­ках натяжного /відтяжного/ ролика нехтувати не слід.

В приводах, які студенти розробляють при виконанні курсових проектів, звичайно застосовують також муфти.

В одному випадку муфту використовують для з'єднання вала дви­гуна я вхідним валом редуктора /швидкохідна/, а в іншому для з'єднання вихідного вала редуктора з приводним валом робочої ма­шини/транспортера, лебідки і т.д./ /тихохідна/.

Оскільки при встановленні двигуна і редуктора на загальній ра­мі допуски на співвісність їх валів незначні, то для пружних швид­кохідних муфт слід вибирати значення ККД, яке ближче до верхньої межі по таблиці І, І навпаки, для жорсткої компенсуючої муфти /тихохідної/,що з'єднує складені одиниці, що встановлені, як прави­ло, на окремих рамах, слід вибирати при кінематичному розрахунку значення ККД, яке ближче до нижньої межі. Це пояснюється тим, що жорстка муфта звичайно працює з більшою неспіввісність валів, ніж пружна.

В сільськогосподарському машинобудуванні до цього часу ще ши­роко використовують машини, в яких один двигун приводить в рух декілька органів, що мають різну споживану потужність //.У таких випадках потрібна потужність двигуна визначається як сума потрібної потужності по кожному потоку /відбору/ з урахуванням втрат, що обумовлюються відповідними КВД //.

Тоді

. /3/

Так як електротехнічна промисловість виготовляв двигуни однієї потужності з різною кутовою швидкістю вихідного вала /табл. 5/, то потрібно встановити границі кутової швидкості магнітного поля статора, щоб правильно вибрати електричний двигун.

З цією метою враховують орієнтовні значення передаточних чи­сел передач, що входять в привод, та задану кутову швидкість ви­хідного вала трансмісії або ведучого вала робочої машини.

, /4/

де - потрібна кутова швидкість вала електричного двигуна, рад/с; - кутова швидкість вихідного вала або ва­ла робочої машини /величина вибирається із завдання до курсового проектування/, рад/с; - відповідно мінімальне та максимальне загальне передаточне число привода.

Якщо до привода входить декілька передач, що кінематично з'єднані послідовно, то загальне передаточне число буде дорівню­вати добутку передаточних чисел окремих передач:

, /5/

де U₁,U₂,U_n - рекомендовані значення передаточних чисел окремих передач, які входять до складу приводу /пасової, ланцюго­вої, зубчастої, черв'ячної або іншої/.

Якщо ж потужність одного потоку передається двома парами зубчастих коліс паралельно, то при визначенні загального переда­точного числа їх враховують як одну пару.

Практикою експлуатації механічних передач встановлено рекомен­довані значення передаточних чисел, які наведені в таблиці 2. Од­нак, передаточні числа можна приймати, в окремих випадках, дещо більшими або меншими, ніж рекомендовані в таблиці, але разом з тим не слід виходити за межі максимально допустимих передаточних чисел. Мінімальне передаточне число може бути прийнято рівним одиниці /крім черв'ячної передачі/.

Границі потрібної кутової швидкості вала двигуна, обмежені за формулою 4, можуть бути більші або менші кутових швидкостей магніт­ного поля статора існуючих електродвигунів, а в деяких випадках одночасно ці границі задовольняють декілька двигунів. В тому разі, коли границі потрібної кутової швидкості більші, ніж найбільша швидкість магнітного поля статора 314 рад/с, то приймають двигун з найбільш близьким до , тобто двигун з 314 рад/с. Коли границі потрібної кутової швидкості менші

ніж найменша швидкість магнітного поля статора рад/с, то приймають двигун з рад/с.

Т Таблиця 2. Рекомендовані ти максимальні значення передаточних чисел U для різних типів передач

Тип передачі	Значення U
	рекомендованне	максимальне
Зубчаста циліндрична в закри­тому корпусі /один ступінь/	3…5	10
Закрита зубчаста конічна	2…3	8
Зубчаста відкрита з циліндрич­ними колесами	4…7	20
Відкрита зубчаста з конічними колесами	2…5	10
Закрита черв'ячна	10…40	500
Відкрита черв'ячна	15…60	1000
Ланцюгова /ланцюг втулковий, роликовий або зубчастий/	2…5	8
Пасова з плоским пасом клиновим пасом зубчастим пасом	2…4 2…4 2…5	15 15 20
Хвильова зубчаста	60…300	90000

Якщо ж в границі потрібної кутової швидкості вала електро­ двигуна входять одночасно декілька двигунів з різною синхронною швидкістю магнітного поля статора, то тоді враховують такі показ­ники, як ККД двигуна, його масу та ціну. При цьому зручно користуватися даними таблиці 6.

Тут доцільно зауважити, що КВД електродвигуна, як правило, зростав із збільшенням частоти обертання його вала. Разом з тим, при виборі швидкохідного двигуна зростав загальне передаточне чис­ло привода, а відповідно і його маса, габарити та вартість. В зв'язку з цим питання вибору частоти обертання вала електродви­гуна слід остаточно вирішувати з урахуванням характеристик двигу­на і привода.

Якщо на першому ступені привода встановлено черв'ячну або прямозубу конічну передачу, то краще вибирати двигуни, у яких кутова швидкість магнітного поля статора

не перевищує 157 рад/с. У випадках, коли розраховують привод з декількома вихідними валами, які мають різну частоту обертання /наприклад, / слід обчислювати границі кутової швидкості вала електро­двигуна окремо по кожному потоку потужності і користуватись таки­ми залежностями:

/ 6/

При цьому вибирають номінальну кутову швидкість вала електро­двигуна таку, щоб вона входила в усі границі швидкостей, які одержані після вирішення рівнянь /6/. Перевагу при обранні номі­нальної швидкості слід надавати такій границі, яка визначена для потоку потужності я найбільшим значенням або яка б забезпечува­ла одночасно декілька потоків, сумарна потужність яких найбільша.

Після визначення необхідної потужності та кутової швидкості вала електродвигуна згідно таблиці 6 вибирають такий двигун, що найбільш повно відповідав вимогам, і записують його технічні да­ні та вказують виконання.

Потім визначають недовантаження або перевантаження двигуна, величину якого встановлюють за такою формулою:

, /7/

де - процент недовантаження двигуна; Р_ном - номінальна потужність вибраного двигуна, кВт; /береться по таблиці 6/; - потрібна потужність двигуна, кВт.

При розрахунках допустиме від'ємне значення , тобто перевантаження двигуна, але не більше 5 ... 6 %.

При дальшому збільшенні перевантаження двигуна може статись перегрівання, навіть вихід а ладу двигуна при тривалій його ро­боті. Тепер широко експлуатуйте-а трифазні асинхронні двигуни серії А, А2, ЗА, 4А, 4АМ та АІ. Однак, при проектуванні нових при­водів слід орієнтуватись лише на серію АІ, двигуни якої відповідають рівню розвитку світового електромашинобудування і є новою серією, яку розробили країні, що входять до

складу Інтер-єлектро. Ці двигуни повинні найближчим часом повністю замінити двигуни серій 4А, 4АМ та попередніх серій.

Двигуни цієї серії виконуються у таких двох варіантах:

1. варіант, що розрахований для поставок в середині країни та на експорт;

2. варіант, що розрахований лише для поставок на експорт. Двигуни серії А'І на відміну від двигунів серії 4А мають:

покращені енергетичні показники;

покращені пускові характеристики;

підвищені показники надійності;

покращені віброакустичні характеристики /рівень шуму знижено порівняно з серією 4А на 10 ... і5 дБ/;

знижено витрату активних металів /міді на 25 %, електротех­нічної сталі на 4 %/;

знижено масу двигуна на 10 ... 15 %;

знижено масу конструктивних матеріалів на 15 ... 20 %.

Двигуни цієї серії мають такі показники надійності:

ймовірність безвідмовної роботи за 20000 годин напрацювання …….. - не менше 0,9;

встановлений ресурс між операціями відновлення /заміна під­шипників та обмоток/ ……- не менше 20000 годин;

встановлений строк служби до списання - не менше 15 років /але не більше 45000 годин/;

середній строк служби до капітального ремонту - не менше 10 років /але не більше 20000 годин/. *

Структура позначення типорозміру двигунів серії АІ аналогіч­на структурі позначень серії 4А і відрізняється лише першими трьома літерами:

Дві перші літери /АІ/ означають вид двигуна /асинхронний но­вої серії країн Інтерелектро/.

Третя літера визначає варіант прив'язування.

Р - за І варіантом;

С - за 2 варіантом /тобто лише на експорт/.

Четверта літера визначає" матеріал станини та підшипникових щитів /якщо немає ніякої

літери, то станина і шити виготовлені з чавуну, літера X - станина з алюмінію, а щити чавунні, літера А - станина і щити з алюмінію/.

71, 80, 90 - .... - висота від осі обертання вала електродви­гуна до опорних площин лап, мм;

S,L,М - установчі розміри по довжині корпуса двигуна /короткий, середній, довгий/;

А, В - позначення довжини осердя, мм /перша довжина, корот­ке осердя - А, друга довжина, довге осердя - В/;

2, 4, 6, 8 - число полюсів /2р/.

Вже освоєно виготовлення двигунів серії АІР з такими висота­ми обертання:

7І, 80, 90, 100 мм згідно ТУ 16-525.564-84;

113, 132 мм згідно ТУ 16-525.571-84;

160, 180 мм згідно ТУ 16-526.621-85.

Приклад умовного позначення: АІРХ П2МВ6/ТУ 16-525.571-84/ - електродвигун асинхронний, короткозамкнутий, серії країн Інтерелектро, станина алюмінієва, а щити підшипників чавунні, висота осі обертання вала над опорною площиною 112 мм, установчий роз­мір по довжині ротора - довгий, довге осердя, шестиполюсний, виконано двигун згідно з вищезгаданими технічними умовами /ТУ/.

При виборі двигунів слід вказувати також форму виконання, а для цього бажано познайомитись з рисунками, що додаються до таб­лиць 7,8,9,10 та 11.

МЕТОДИКА РОЗПОДІЛУ ЗАГАЛЬНОГО ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА ЗА СТУПЕНЯМИ ПРИВОДА ТА ВИЗНАЧЕННЯ ВИХІДНИХ ДАНИХ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ

ПЕРЕДАЧ

Після вибору електродвигуна і встановлення його виконання слід визначити фактичне значення передаточного числа приводу. При цьому використовують таку залежність:

, /8/

де U_ф.заг - фактичне значення загального передаточного числа привода; -номінальна кутова швидкість вала електродви­гуна, рад/с,

, /9/

- задана кутова швидкість ведучого вала робочої ма­шини або вихідного вала трансмісії, рад/с.

Загальне передаточне число необхідно розподілити між окреми­ми передачами, що входять до складу привода. Але, оскільки загаль­не передаточне число дорівнює добутку складових передаточних чи­сел /див. формулу 5/', то однозначне рішення одержати одразу не­можливо.

Розподіл загального передаточного числа на складові множники допускає множину рішень. Можна, наприклад, встановити двоступінчатий редуктор і звільнитись від пасової або ланцюгової передачі. А за допомогою черв'ячного редуктора можна обійтись без обох пе­редач. Однак, ККД черв'ячного редуктора значно нижчий, ніж зуб­частого. Крім того, черв'ячний редуктор поступається і по довго­вічності. Практично при вирішуванні питання про переваги того чи іншого варіанта кінематичної схеми слід брати до уваги не лише габарити, але й надійність, економічність, зручність монтажу та експлуатації.

В практиці розрахунку приводів конструктори наводять декіль­ка варіантів розподілу передаточних чисел за ступенями, а потім після аналізу їх вартості, габаритних розмірів та технологічнос­ті конструкції спиняються на одному з них.

При виконанні курсових проектів студенти звичайно виконують одне обчислення, причому вибір передаточних чисел можна вважати "задовільним, якщо загальне передаточне число рівномірно розподі­лене між редуктором і пасовою або ланцюговою передачею. В цьому випадку вибрані значення передаточних чисел повинні знаходитись в межах рекомендованих /див.,наприклад, табл.2/. Однак, при роз­поділі передаточних чисел можливі такі випадки, коли зубчастий редуктор /крім черв'ячного/, пасову або ланцюгову передачу дово­диться приймати з дещо меншим передаточним числом, ніж рекомен­довані.

Але при цьому менше одиниці передаточне число брати не слід. Якщо ж в приводі застосовано редуктор з двома і більше ступенями, то необхідно окремо іще провести розподіл передаточ­них чисел за ступенями редуктора. Від правильного розподілу передаточного числа редуктора за ступенями значною мірою залежать габарити і маса редуктора, зручність підведення мастила до місць тертя і, зокрема, до зубів кожного ступеня, раціональність конст­рукції корпуса і, як наслідок, витрата металу та вартість редук­тора.

Так, для двоступінчастого циліндричного редуктора з розмі­щенням валів в горизонтальній площині, виконаного за розгорнутою схемою з передаточним числом U_P=8…40, при умові одержання найменшої сумарної міжосьової відстані та мінімальної висоти ре­дуктора, передаточне число тихохідного ступеня можна визначити з такого рівняння:

, /10/

де - передаточне число тихохідного ступеня двосту­пінчастого редуктора; - передаточне число всього редуктора.

Для двоступінчастого співвісного редуктора передаточне число швидкохідного ступеня визначають за такою залежністю:

, /11/

де - передаточне число швидкохідного ступеня двоступін­частого редуктора.

Якщо ж в приводі застосовано комбінований редуктор з коніч­ними і циліндричними колесами, то передаточне число всього редук­тора між окремими ступенями слід розподіляти за такою наближеною залежністю:

, /12/

де ,- передаточне число циліндричними зубчастими коле­сами /тихохідний ступінь/.

Тоді швидкохідний ступінь циліндричного редуктора буде мати таке передаточне число:

, /13/

а для конічного - циліндричного редуктора передаточне число ко­нічними зубчастими колесами

, /14/

Існує ГОСТ 2185-66 на нормальні передаточні числа зубчастих редукторів. Нижче наводиться витяг із цього ГОСТу:

1 ряд 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0;

10,0; 12,5;

2 ряд 1,12; 1,4; 1,8; 2,24; 2,8; 3,55; 4,5; 5,6; 7,1; 9,0; '11,2.

Однак, при виконанні курсових проектів студенти виконують інди­відуальні завдання, а тому дозволяється вибір передаточних чисел з відхиленням від перелічених стандартних значень.

Значення передаточних чисел уточнюються при остаточному розра­хунку передач, зокрема, при визначенні кількості зубів шестірні і колеса зубчастих передач або при визначенні розрахункових діа­метрів шківів пасових передач, а також кількості зубів зірочок ланцюгових передач.

В наступних розрахунках визначають кутову швидкість кожного вала привода і потужність на кожному валу привода з урахуванням втрат в передачах та інших елементах трансмісії, які повинні відбутись до того часу, коли буде забезпечено обертання вала, що розглядається. При цьому в розрахунок беруть потрібну потужність електродвигуна, тому що потрібно з навчальною метою одержати не­обхідне число індивідуальних завдань.

На виробництві ж з метою можливості форсування роботи привода розрахунок потужності на кожному валу привода, а, відповідно, і розрахунок передач слід виконувати лише за номінальною потужністю двигуна, яка частіше бував більшою за потрібну.

Якщо ж двигун вибрано з деяким перевантаженням /допустимо 5 ... 6 % /, то на виробництві також необхідно визначити вихідні дані на валах за потрібною потужністю двигуна.

Закінчуються розрахунки складанням таблиці вихідних даних ддя розрахунку передач привода /див. приклади/.

В таблицю записують потужність та кутову швидкість ведучого вала передачі, вказують передаточне число, а в деяких випадках вказують також крутячий момент на ведучому

валу передачі, який визначають за такою залежністю:

, /15/

де - крутячий момент на валу, який розглядають, Им; - потужність на валу, що розглядають, кВт; - кутова швидкість вала, на якому визначають крутячий момент, рад/с.

ПРИКЛАДИ ВИКОІІАШЯ РОЗРАХУНКІВ

Приклад І.

Виконати кінематичний розрахунок привода ланцюгово-планчатого транспортера /рис. І/, що складається з таких складових час­тин: електродвигуна І, муфти 2, черв'ячного редуктора 3, відкритої ланцюгової передачі 4, ведучого вала 5 ланцюгового транспортера, рами 6 під двигун та редуктор, рами 7 транспортера.

Вихідні дачі для розрахунку:

=3,8 кВт - потужність на ведучому валу транспортера;

=8,5 рад/с - кутова швидкість ведучого вала транспортера;

=35° - кут нахилу ланцюгової передачі до горизонту.

І.Визначимо потрібну потужність електродвигуна

,

де - загальний коефіцієнт корисної дії привода, який визначається так:

,

= 0,995 ... 0,985 - ККД пружної компенсуючої муфти; =0,82 ... 0,75 - ККД закритої черв'ячної передачі /попередньо прийнято двозахідний черв'як/; =0,94 ... 0,92 - ККД відкри­тої ланцюгової передачі.

Значення ККД передач та муфти взяті з таблиці І. Для розра­хунків приймаємо = 0,985, =. 0,75, =0,92.

Тоді загальний ККД привода буде:

Потрібна потужність двигуна

кВт.

Приймаємо електродвигун з номінальною потужністю =5,5 кВт, який буде недовантажений на

Рис.1. Схема привода ланцюгово-планчатого транспортера

Знак "-" говорить, що двигун перевантажений, але допустимо, так як максимальне перевантаження 5...6 %.

2.Визначимо потрібну кутову швидкість обертання вала електро­двигуна , рад/с

,

де ,- відповідно мінімальне та максимальне за­гальні передаточні числа передач привода:

,

тут U₁.U₂- рекомендовані значення передаточних чисел відповідно закритої черв'ячної та відкритої ланцюгової передач /див.табл.2/.

Тоді рад/с.

Враховуючи, що вал електродвигуна безпосередньо з'єднаний муфтою з валом черв'яка, приймаємо дещо меншу частоту обертання магнітного поля статора = 157 рад/с.

3.Вибір електродвигуна.

Згідно = 5,59 кВт, = 157 рад/с приймаємо /див. табл. 6/ електродвигун типорозміру АІР ІІ2М4/ТУ 16-525.571-84/, у якого номінальна потужність = 5,5 кВт, при номінальному навантаженні: ковзання - 4,5 %, ККД 87,5 %,cos φ = 0,88, відно­шення максимального крутячого моменту до номінального =2,2, відношення пускового струму до номінального =7 номінальна частота обертання n = 1430 об./хв, номінальна куто­ва швидкість обертання вала електродвигуна:

рад/с,

виконання IIМ I08I, маса 49 кг.

4.Визначимр фактичне передаточне число U_ф та розподілимо його за ступенями привода.

Орієнтуючись на границі середніх передаточних чисел передач, приймаємо

= 10. Тоді:

.

Уточнюємо число заходів черв'яка :

,

тут 26...28 - мінімально допустима кількість зубів черв'яч­ного колеса, яка визначена з умов непідрізания та зменшення наг­ріву.

Приймаємо ближче менше число заходів черв'яка .

5.Уточнюємо розрахунки.

При , згідно даних таблиці І, ККД черв'ячної передачі 0,92 ... 0,87.

Приймаємо для розрахунків 0,87.

Тоді .

У такому разі потрібна потужність двигуна за уточненим зна­ченням загального ККД привода:

кВт.

Отже, вибраний раніше двигун замінювати не слід. При цьому

недовантаження його буде таким:

кВт.

6.Визначимо потужність, кутову швидкість та крутячий момент на валах привода

/на рис. 1 вали пронумеровано римськими цифрами/.

6.1.Вал черв'яка /перший вал/.

кВт;

рад/с;

Нм.

6.2.Вал черв'ячного колеса /другий вал/.

кВт;

рад/с;

Нм.

6.3.Вал транспортера /третій вал/.

кВт;

рад/с;

Нм.

Як видно, ; .

7.Складемо таблицю вихідних даних для наступного розрахунку передач.

Таблиця 3

Назва передачі	Потужність на веденому валу, кВт	Кутова швидкість ведучого вала, рад/с	Крутячий момент на ведучому валу, Нм	Передаточне число
Закрита черв`ячна	4,75	149,6	31,75	10
Відкрита ланцюгова	4,13	14,96	276,07	1,76

Приклад 2.

Обгрунтувати параметри електричного двигуна та визначити вихідні дані для розрахунку передач привода стрічкового транспор­тера, який складається з тахих складових частин /рис.2/: електро­двигуна І, клинопасової передачі 2, горизонтального двоступінчас­того редуктора 3 з циліндричними колесами /перша ступінь косозуба/, жорсткої компенсуючої муфти 4, ведучого барабана 5 транспор­тера, рами 6 транспортера, рами 7 редуктора та полозків 8 під електродвигун.

Вихідні данні для розрахунку:

кВт – потужність на ведучому барабані транспортера;

рад/с – кутова швидкість ведечого барабана транспортера;

- кут нахилу клинопасової передачі до горизонту.

І.Визначимо потрібну потужність електродвигуна, кВт:

,

де - загальний ККД привода, ,

тут 0,96...0,97 - ККД клинопасової передачі /див. табл.І/, для розрахунку приймаємо 0,96;

- ККД закритої циліндричної зубчатої передачі при 8…9 ступенні точності, приймаємо ;

- ККД жорсткої компенсуючої муфти, приймаємо .

.

Тоді кВт.