6. Анализ структурного графика (графика частот вращения)

Частоту вращения первичного вала желательно выбирать наибольшей. В общем случае частоту вращения приводного вала целесообразно принимать , где- верхний предел регулирования, в данном случае это условие соблюдается:.

Так как электродвигатель имеет большую частоту вращения n= 1000 об/мин, то предполагается использование ременной передачи между валами 0 и 1.

Передаточное отношение в группах должно уменьшаться по мере приближения к шпинделю. Установлены пределы передаточных отношений:

;.

;

В рассматриваемом случае соблюдаются оба условия, следовательно, данная структура (рис.3) может быть применена.

Рисунок 3. График частот вращения Z= 3₁× 2₃× 2₆

7. Определение передаточных отношений

Частные передаточные отношения определяют по графику частот вращения. Их выражают через знаменатель геометрического ряда φ:, гдеk– число интервалов между смежными валами, которые пересекает данный луч на графике частот вращения.

Передаточные отношения, выраженные через φмогут быть представлены в виде простых дробей.

Передаточные отношения:

;

;

;

;

;

;

8. Расчет чисел зубьев

Числа зубьев рассчитывают отдельно для каждой группы передач, используя частные передаточные отношения, найденные по графику частот вращения.

При одинаковом модуле, в пределах одной группы для обеспечения постоянства межосевого расстояния суммы чисел зубьев сопряженных колес должны быть равными.

,

где - числа зубьев ведущих зубчатых колес,- соответствующие им числа зубьев ведомых зубчатых колес.

Определение фиктивных чисел зубьев для основной группы передач:

;;; гдеA,B,C,D,E,F– простые целые числа, которые являются фиктивными числами зубьев и выбираются по таблице 4, т.о получаемA=1,B=2,C=5,D=7,E=1,F=1.

Для основной группы передач наименьшее общее кратное сумм:

A+B, C+D, E+F = 1+2, 5+7, 1+1, равно .

Расчетные зубья колес вычисляем по формулам:

;

;

;

;

.

Числа зубьев не соответствуют условию z≥ 17 – минимальное количество зубьев на зубчатом колесе. Поэтому производим коррекцию умножением чисел зубьев на 5. Получаем:

z₁= 20,z₂= 40,z₃= 25,z₄= 35,z₅= 30,z₆= 30

Производим проверку на равенство сумм чисел зубьев, с целью обеспечения одинакового межосевого расстояния для всех передач в одной группе.

Числа зубьев рассчитаны правильно.

Аналогично рассчитываем числа зубьев для второй ступени:

;;гдеG,H,K,L,M,N,O,P– простые целые числа, которые являются фиктивными числами зубьев и выбираются по таблице 4, то получаемG=7,H=5,K=1,L=4,M=2,N=1,.

Для основной группы передач наименьшее общее кратное сумм:

G+H,K+L,M+N, О+Р= 7+5, 1+4, 2+1,1+4 равно.

Расчетные зубья колес вычисляем по формулам:

;

;

;

;

;

.

;

.

Числа зубьев не соответствуют условию z≥ 17 – минимальное количество зубьев на зубчатом колесе. Поэтому производим коррекцию умножением чисел зубьев на 2. Получаем:

Z₇= 70,z₈= 50,z₉= 24,z₁₀= 96,z₁₁= 80,z₁₂= 40,z₁₃= 24,z₁₄= 96

Производим проверку на равенство сумм чисел зубьев, с целью обеспечения одинакового межосевого расстояния для всех передач в одной группе.

Числа зубьев рассчитаны правильно.

9. Расчёт энергосиловых параметров коробки скоростей выбор электродвигателя

Выбор электродвигателя.

Электродвигатель принимаем по ближайшей частоте вращения n_дв=750 об/мин.

Определение КПД привода.

Примем ременную передачу для для соединения вала электродвигателя и первичного вала коробки скоростей.

Общий КПД коробки скоростей:

где: η_рем= 0,96 – КПД ременной передачи;

η_пп= 0,99 – КПД одной пары подшипников;

η_зп= 0,97 – КПД зубчатой передачи

Тогда:

Потребная мощность электродвигателя:

Принимаем электродвигатель асинхронный трехфазный серии 4А160S8 мощностью Р_дв=7,5 кВт и асинхронной частотой вращения ротораn_а=730 об/мин.

Рассчитаем передаточное число ременной передачам с учетом коэффициента скольжения по формуле:

Рассчитаем диаметр ведущего шкива по формуле:

где: Т₀– крутящий момент на валу электродвигателя

k=40 – для клиноременной передачи

k=60 – для плоскоременной передачи

Диаметр ведущего шкива равен:

Расчетный диаметр шкива округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 17383-73, принимаем d₁=160мм.

Рассчитаем диаметр ведомого шкива по формуле:

Расчетный диаметр шкива округляем до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 17383-73, принимаем d₂=224мм.

Рассчитаем фактическое передаточное отношение ременной передачи по формуле:

где ε = 0,015 – коэффициент скольжения ременных передач.

Тогда:

Определим погрешность:

Погрешность составляет 0% поэтому значение диаметров шкивов принимаем d₁=160мм,d₂=224мм

Рассчитаем передаваемую мощность для каждого вала коробки скоростей по формуле:

,кВт

где Р_эд– мощность электродвигателя, кВт

η – общий КПД

Р₁=Р_дв·η_рем·η_пк=5,5·0,96·0,99=5,23 кВт

Р₂=Р_дв·η_рем·η²_пк·η_зп=5,5·0,96·0,99²·0,97=5 кВт

Р₂=Р_дв·η_рем·η³_пк·η²_зп=5,5·0,96·0,99³·0,97²=4,82 кВт

Определим крутящие моменты, передаваемые валами по формуле:

На начальном этапе проектирования редукторных передач диаметры валов определим из ориентировочного расчётапо условию прочности вала на чистое кручение (по заниженным допускаемым напряжениям):

, мм

мм

Принимаем = 35 мм

мм

Принимаем = 45 мм

мм

Принимаем = 55 мм

Результаты всех вышеизложенных вычислений занесём в сводную таблицу 3 параметров привода и диаметров валов.

Таблица 3 - Параметры привода и диаметры валов.

Валы	КПД	Pi, кВт	Ti , Н	dвi , мм
I	0,95	5,23	124,87	35
II	0,91	5	238,75	45
III	0,88	4,82	460,31	55

Диаметр вала шпинделя в передней опоре примем в зависимости от передаваемой мощности Р₁=5,23кВт, выбираемd_пп=60мм