Описание устройства и работы привода

относительному расположению червяка и червячного колеса различают три основных типа редуктора: с нижним, верхним и боковым расположением червяка. При нижнем расположении червяка условия смазывания зацепления лучше, при верхнем – хуже, но меньше вероятность попадания в зацепление металлических частиц – продуктов износа.

Выбор схемы редуктора обычно обусловлен удобством компоновки привода в целом:  при окружных скоростях червяка до 4-6 м/с предпочтительно нижнее расположение червяка; при больших скоростях возрастают потери на перемешивание масла, и в этом случае следует располагать червяк над колесом.

Достоинства червячной передачи состоят в возможности больших передаточных отношений в одной ступени, обычно 10…60 и реже 60…100; плавности и бесшумности работы; возможности самоторможения.

Основной недостаток червячной передачи – низкий КПД, который ведет к большому тепловыделению и часто требует для отвода теплоты применение специальных охлаждающих устройств, невозможность получения жидкостного трения в контакте, что и служит причиной повышенного тепловыделения, повышенного изнашивания и склонности к заеданию, а так же необходимость применение цветных металлов при изготовлении червячных колес.

Цепная передача — это передача механической энергии при помощи гибкого элемента (цепи) за счёт сил зацепления. Может иметь как постоянное так и переменное передаточное число (напр. цепной вариатор). Состоит из — ведущей и ведомой звездочки и цепи. Цепь состоит из подвижных звеньев.

Достоинства цепных передач:

·  По сравнению с зубчатыми передачами цепные передачи могут передавать движение между валами при значительных межосевых расстояниях (≤5 м).

·  По сравнению с ременными передачами более компактны, могут передавать большие мощности (до 3000 кВт), силы действующие на валы, значительно меньше, так как предварительное натяжение цепи мало.

·  Могут передавать движение одной цепью нескольким звездочкам.

Недостатки цепных передач:

·  Значительный шум вследствие удара звена цепи при входе в зацепление, особенно при малых числах зубьев звездочек и большом шаге (этот недостаток ограничивает возможность применения цепных передач при больших скоростях).

·  Сравнительно быстрое изнашивание шарниров цепи вследствие затруднительного подвода смазочного материала.

·  Удлинение цепи из-за износа шарниров, что требует натяжных устройств.

2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРИВОДА

Рассматриваемый привод (рис. 2.1) включает в себя следующие узлы:

1.Электродвигатель.

2.Червячная передача.

3.Зубчатую передачу с цилиндрическими прямозубыми колёсами.

4.Цепную передачу

Кинематическая схема привода

Рис. 2.1

Узлы соединяются между собой четырьмя валами, через которые передаётся крутящий момент. Вал, передающий крутящий момент, называется ведущим и мощность передаваемая этим валом является выходной. Вал, принимающий крутящий момент, называется ведомым.

В рассматриваемом приводе выходная мощность Р_вых=5,0 кВт, а угловая скорость на выходе w_вых=0,7 с^-1.

Коэффициент полезного действия (h₀) привода определяют по следующей формуле /1/:

h₀=h₁×h₂×¼×h_N,                                                (2.1)

где h₁, h₂, h_N – коэффициенты полезного действия (КПД) отдельных кинематических пар.

В нашем случае формулу 2.1 можно записать следующим образом:

h₀=h_цил×h_чер.×h⁴_пп×h_цепн×h_м,                                   (2.2)

где h_чер – КПД червячной передачи

h_цил – КПД зубчатой передачи с цилиндрическими прямозубыми колёсами;

h_цепн – КПД цепной передачи;

h_пп – КПД для одной пары подшипников.

h_м – КПД для муфты.

Принимаем следующие значения КПД /1/ , табл.1.1:

h_цил=0,97;

h_чер=0,85;

h_цепн=0,93;

h_пп=0,99.

h_м=0,98.

Подставляя численные значения в формулу (2.2), получаем:

h₀=0,97×0,85×0,99³×0,93×0,98=0,722.

Требуемую мощность электродвигателя Р_тр определяем исходя из следующей формулы /1/:

Р_тр=Р_вых/h₀=5/0,722 =6,93 кВт.

Ориентировочное значение угловой скорости (w_{ор дв}) вала электродвигателя можно определить по формуле /1/:

w_{ор дв}=u_ор×w_вых,                                                (2.3)

где u_ор – ориентировочное передаточное число привода;

w_вых – угловая скорость на выходе, с^-1.

Ориентировочно передаточное число привода можно определить по формуле:

u_ор=u_цил×u_чер.×u_цепн,                                          (2.4)

где u_чер – передаточное число червячной передачи (принимаем u_чер=16 /1/ , табл. 1.2);

u_цил – передаточное число зубчатой передачи с цилиндрическими прямозубыми колёсами (принимаем u_цил.=3 /1/, табл. 1.2);

u_цепн – передаточное число цепной передачи (принимаем u_цепн=3 /1/, табл. 1.2);

Подставляя численные значения в формулу 2.4 получаем:

u_ор=3*16*3=144.

Тогда получаем следующее ориентировочное значение угловой скорости (формула (2.3)):

w_{ор. дв}=144*0,7=100,8 с^-1.

Ориентировочное значение частоты вращения вала электродвигателя (n_ор.дв) равно /1/:

n_ор.дв=30×w_{ор. дв}/p=30×100,8/3,14=963,1 мин^-1.

Для работы данного привода с заданными параметрами необходимо использовать  электродвигатель с синхронной частотой вращения вала n_дв=1000 мин^-1 марки 4А132M6У3 с мощностью 7,5 кВт /1/, табл. 1.3.

Действительная угловая скорость w_д.дв равна:

w_д.дв=p×n_дв/30=3,14×1000/30=104,7 с^-1.

Тогда фактическое передаточное число (u_ф) равно /1/

u_ф=w_д.дв/w_вых=104,7/0,7=149,5.

Погрешность (d_u) выбора передаточного числа равна /1/:

d_u=(u_ф-u_ор)×100/u_ор=(149,5-144)×100/144=3,8 %.

Условие d_u< 5 – выполняется /1/.

Окончательно принимаем фактическое передаточное число зубчатой передачи с цилиндрическими прямозубыми колёсами (u_цил=3) ,червячной (u_чер=16),цепной (u_цепн=3)

Определяем мощность на валах Р_i, кВт, следующим образом