22

1. Назначение и краткое описание привода

Привод предназначен для обеспечения поворота крана и включает в себя электродвигатель – 3, упругую муфту со звездочкой – 5, червячный редуктор с боковым расположением червяка – 6, открытую зубчатую цилиндрическую передачу 7 (рис. 1). При вращении электродвигателя движение от червяка предается через червячное колесо на выходной вал червячной передачи и от него к ведущей шестерне открытой зубчатой передачи. Зубчатое колесо закреплено неподвижно на опоре крана, а шестерня вместе со всей колонной 1 и конструкцией крана обкатывается вокруг колеса 7, поворачивая кран.

Рис.1. Кинематическая схема привода механизма поворота крана

1- поворотная колонна; 2 – механизм изменения вылета стрелы;

3 – электродвигатель; 4 – механизм подъема груза; 5 – упругая муфта со звездочкой; 6 -червячный редуктор; 7 - цилиндрическая зубчатая передача

2. Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода.

2.1 Выбор электродвигателя.

Требуемая мощность электродвигателя:

кВт,

где Р_вых- мощность на выходном валу привода, кВт.

Р_вых=Т^.ω,

где Т – момент сопротивления вращению; Т =1,5кНм

ω – угловая скорость вращения колонны крана;

ω =V/R.

где V- скорость поворота , V= 0,07 м/с

R- радиус колонны; R=0,175м.

ω =0,07/0,175=0,4 рад/с, тогда

Р_вых=1,5^.0,4=0,6кВт

_ОБЩ-общий КПД привода;

При последовательном соединении механизмов, общий КПД привода определяется как произведение значений КПД входящих в него механизмов (передач): _общ.=  _ч ^._ц ^._n^2._м

где _ч – КПД червячной передачи, _n – КПД одной пары подшипников качения; _зп – КПД открытой зубчатой передачи, _м – КПД муфты.

Принимаем значения КПД:, _ч= 0,8; _зп – 0,95;_n=0,99;_м – 0,985 [1,c.5]

_ОБЩ=0,8^.0,95^.0,99^2.0,985=0,733

Требуемая мощность электродвигателя:

кВт

Определим требуемую частоту вращения вала электродвигателя:

n _{дв. тр}=n ^. i_общ

где n _вых– частота вращения выходного вала привода, мин^-1_,

n_вых= 30^.ω /π=30^.0,4/3,14= 3,82 мин^-1,

i_ОБЩ – общее передаточное отношение привода, определяемое как произведение значений передаточных отношений входящих в него передач:

i_общ= i_ч i_зп

где i_ч- передаточное отношение червячной передачи;

i_з- передаточное отношение зубчатой передачи, принимаем предварительно:

i_ч= 20; i_зп= 10; i_общ=20^.10=200, тогда

n _{дв. тр}=3,82^.200= 764 мин^-1 .

По полученным значениям Р_ТР и n_{ДВ. ТР.} подбираем электродвигатель трехфазный асинхронный, типа 4А90LВ8У3 по ГОСТ 19523 – 81 [2, с.321] Мощность двигателя Р_ДВ= 1,1 кВт, частота вращения n_ДВ= 700 мин^-1.

Рис.2 Эскиз электродвигателя 4А90LB8У3 ГОСТ 19523-81

Таблица 1. Размеры электродвигателя 4А90LB8У3

Типоразмер	Размеры, мм
	L1	l1	l2	l3	H	h	b	D	d	d1
4А90LВ8У3	350	50	56	125	243	90	140	208	10	24

По принятой частоте вращения вала электродвигателя при номинальной нагрузке n_ДВ и частоте вращения выходного вала n определим фактическое передаточное отношение привода:

i_ОБЩ= n_ДВ./n_вых=700/3,82=183,2

Для червячного редуктора принимаем окончательно i_ч= 20 ,тогда для зубчатой передачи:

i_зп = i_общ/ i_ч =183,2/20=9,16

2.3.Определение скоростей и вращающих моментов на валах привода

а) угловая скорость вращения вала электродвигателя:

_ДВ =n_ДВ/30= 3,14^.700/30=73,22 рад/с;

вращающий момент на валу электродвигателя:

Т_ДВ=Р_{ТР ДВ}/_ДВ= 0,818^.10³/73,22=11,17Нм ;

б) угловая скорость вращения вала червяка:

₁ =_ДВ = 73,22 рад/с

Вращающий момент на валу червяка из условия постоянства мощности с учетом потерь:

T₁=T_ДВ ^. _м _п = 11,17^.0,985^.0,99=10,9 Нм;

в) частота вращения вала червячного колеса:

n₂=n₁/i_ч=700/20=35 мин^-1;

угловая скорость вращения вала червячного колеса:

₂=₁/i_ч= 73,22/20=3,66 рад/с

Вращающий момент на валу червячного колеса из условия постоянства мощности с учетом потерь:

Т₂= Т₁^. i_ч^._ч_п= 10,9^.20^.0,8^.0,99=172,5 H^.м.

г) частота вращения выходного вала привода:

n₃=n₂/i_зп=35/9,16=3,82мин^-1;

д) угловая скорость вращения выходного вала редуктора:

₃=₂/i_к= 3,66/9,72=0,38 рад/с

Вращающий момент на выходном валу привода из условия постоянства мощности с учетом потерь:

Т₃= Т₂^._.i_зп^.._зп_п= 172,5^.9,16^.0,95^.0,99=1486 H^.м.

Мощность на валах привода:

Р_{ТР ДВ} =0,818 кВт

Р₁= Р_{ТР ДВ}^. _муф η_подш.=0,818^.0,985^. 0,99=0,8 кВт.

Р₂= P₁^. _зп η_подш.=0,8^.0,8^. 0,99=0,63 кВт.

Р₃= P₂^. _цп η_подш.= 0,63^.0,95^. =0,6 кВт.

Проверка: Р_вых=Т₃. 1486^. 0,38=0,57кВт.

Величина ошибки: ΔР=(0,6 -0,57)/0,6^.100%=5 %.

В качестве аналога можно использовать одноступенчатый червячный редуктор типа РЧУ-80-20-3 с моментом на выходном валу Т_вых=225 Нм (рис.3, табл.2) [5, Т.3, с.500].

Рис.3. Редуктор червячный РЧУ-80-20-3 ГОСТ 13563-68

Таблица 2 Основные размеры редуктора, мм

А	Н1	Н	L	B1	B2	B3	A1	A2	A3	L1	L2
80	92	267	180	164	140	212	180	225	185	120	260