2.3. Расчет энергокинематических параметров редуктора

Под энергокинематическими параметрами понимают такие характеристики как мощность Р, число оборотовn, крутящий моментТ.

Мощность, подаваемая на валы, будет рассчитана по формулам через действительное значение мощности двигателя Р_дв, а не по входной мощности, рассчитанной по усредненным значениям КПД элементов привода.

(6)

(7)

Остальные основные параметры редуктора рассчитаны по формулам:

Число оборотов первого и второго вала редуктора:

n₁ = n_дв

(8)

Крутящий момент первого и второго вала редуктора:

(9)

(10)

Диаметры валов вычислены по условию обеспечения их прочности на чистое кручение ,

где = 20 МПа [3, с. 373]

Отсюда получена зависимость для расчета диаметров валов редуктора

(11)

Результаты расчетов занесены в таблицу 3.

Параметры редуктора Таблица 3

Валы	Передаточное число	Р, кВт	n, об/мин	Т, Нм	dB, мм
I		2,93	955	29,45	19,6
II		2,32	47,5	466,44	49,16

Округление диаметров валов по нормальным рядам чисел:

d_В1= 20 мм.

d_В2= 50 мм.

Следует отметить, что данный расчет валов – ориентировочный. Этот расчет произведен, исходя из условий прочности на кручение. В дальнейшем, эти значения могут быть увеличены.

2.4. Выбор соединительной упругой муфты

Выбор соединительной упругой втулочно-пальцевой муфты производят по ГОСТ 21424-75 в соответствии с диаметром вала электродвигателяd_валдв=32 мм, который определяют по таблице основных размеров электродвигателей. [3, с.277]

для вала электродвигателя выбрана полумуфта диаметром

d_{вал дв}=32 мм, затем выбрана вторая полумуфта для входного вала редуктора, подобная полумуфте, выбранной для вала электродвигателя.

Необходимо выполнить следующее условие – диаметр вала двигателя и вала редуктора не должны отличаться более чем на 20%.

32 – 100%

Х – 20%

Х= 6,4 мм

Для удобства сборки диаметр вала редуктора должен быть в пределах 32 ± 6,4 мм

Выбираем диаметр вала редуктора d_B= 28 мм, потому что это значение входит в данный диапазон, также оно подходит, исходя из условий прочности на кручение.

Итак, выбрана муфта упругая втулочно-пальцевая

МУВП 250-32-I.1-28-II.2 У3 ГОСТ 21424-75

В условном обозначении муфты:

T=250 Н·м – предельный вращающий момент, который способна передать муфта

32-I.1 – это диаметр вала электродвигателя d_дв=32 мм, цилиндрической формы, длиной l = 80 мм;

28-II.2 – это диаметр хвостовика входного вала редуктора d_дв=28 мм, конической формы, длиной l = 60 мм;

УЗ– это климатическое исполнение «Уральская зона».

Муфта допускает радиальное смещение осей соединяемых валов 0,3 мм и угловой перекос осей соединяемых валов 1⁰.

Габаритный размер муфты D=140 мм.

3. Расчет червячной передачи

3.1. Выбор материалов для червяка и червячного колеса

Для обеспечения наименьших потерь мощности и наилучших условий приработки материалы червячной пары назначают антифрикционными: сталь-бронза или сталь-чугун [4, с.33]

Так как червяк испытывает большое число циклов нагружения, чем червячное колесо, а также из-за высоких требований к жесткости, его обычно изготавливают из стали. Данную передачу можно отнести к передачам большой мощности (передаваемая мощность более 1 кВт), следовательно материалом червяка выбираем сталь 40ХН с закалкой ТВЧ до твердости 55 HRC.

Материалы червячных колес условно могут быть разделены на 3 группы

[4, с.33]

1 – оловянные бронзы, применяемые при скорости скольжения V_S> 5 м/с

2 – безоловянные бронзы и латуни, применяемые при скорости скольжения 2 м/с/ <V_S< 5 м/с

3 – мягкие серые чугуны, применяемые при скорости скольжения V_S< 2 м/с

Поскольку выбор материала колеса определяется величиной скорости относительного скольжения (V_S), то предварительно ее величину можно рассчитать по зависимости:

,(12)

где n₁– частота вращения колеса, об/мин;

Т₂– крутящий момент на валу червячного колеса, Нм;

V_S– скорость скольжения, м/с.

Для начала необходимо воспользоваться формулой 12 и определить величину скорости скольжения.

Из таблицы 4.8 [3, c.66] выбирается материал червячного колеса: т.к. V_S< 5 м/с то можно выбрать бронзу Бр АЖ 9-4, отливка в кокиль. Механические свойства:

σ_в= 500 МПа

σ_т= 230 МПа

[σ_Н]₂= 300 - 25·V_S (13)

[σ_Н]₂= 300 - 25·3,32 = 217 МПа

Допускаемое напряжение изгиба для зубьев червячного колеса определяют в зависимости от группы материала. Для данного материала:

[σ_F]₂= 0,25σ_т+ 0,08σ (14)

[σ_F]₂= 0,25·230 + 0,08·500 = 97,5 МПа

Коэффициент С_Vучитывает интенсивность износа зубьев. Его выбирают в зависимости от скорости скольжения: [2, с.20]

С_V= 0,95