Проектирование привода к межэтажному подъемнику

1. Подбор электродвигателя привода.

1.1. Определение потребляемой мощности электродвигателя.

, где P₃ = 1,5 кВт – мощность на звездочке подъемника;

η_общ – общий КПД привода.

η_общ = η_м∙η_чп∙η_цп , где η_м = 0,98 – КПД муфты;

η_чп = 0,8 – КПД червячной передачи;

η_цп = 0,95 – КПД цепной передачи.

 кВт

1.2. Определение предполагаемой частоты вращения электродвигателя.

n_дв = n₃∙U_общ , где n₃ = 40 мин^-1 – частота вращения звездочки подъемника;

U_общ – общее передаточное число привода.

U_общ = U_чп∙U_цп , где U_чп = 16…50 – рекомендуемые значения передаточных чисел червячной передачи;

U_рп = 2…3 – рекомендуемые значения передаточных чисел ремённой передачи.

n_дв = 40∙(16…50)∙(2…3) = 1280…6000 мин^-1

Для проектируемого привода к межэтажному подъемнику рекомендуют использовать асинхронные электродвигатели переменного тока.

Промышленность выпускает электродвигатели со следующими синхронными частотами вращения ротора n_с = 750, 1000, 1500, 3000 мин^-1.

Принимаем n_с = 1500 мин^-1.

1.3. Подбор электродвигателя по двум условиям.

а) По условию нормальной работы в установившемся режиме.

P'_дв ≤ P_табл

Для электродвигателя с n_с=1500 мин^-1 2,2>2,014, электродвигатель 90L4/1395 асинхронной частотой вращения n_ас = 1395 мин^-1.

б) По условию нормальной работы период пуска (неустановившегося движения).

где k = 1,3 – коэффициент учитывающий перегрузку, которую создают вращающиеся устройства и детали в период пуска;

Т_max/T – перегрузочная характеристика электродвигателя.

Т.о. подобранный электродвигатель будет работать нормально в период установившегося движения и пуска, т.к. выполнены условия подбора.

2. Определение общего передаточного числа привода и его разбивка по передачам.

,                             

U_общ = U_чп∙U_цп = 34,875

Принимаем U_рп = 2, тогда

Принимаем окончательные значения передаточные числа передач:

U_чп = 17,44; U_рп = 2.

3. Силовой и кинематический расчёты привода.

Вал двигателя.

P'_дв = 2,014 кВт,   n_ас = 1395 мин^-1,

,  ,

,              

1-й вал редуктора.

,        ,

,          

      ,

,        .

2-й вал редуктора.

,               ,

,          

,          

,     

3-й вал редуктора.

,         ,

,          

,       

,    

4. Расчёт червячной передачи.

4.1. Выбор материала червячного колеса и червяка, определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба.

Для червяка рекомендуют применять те же марки стали, что и для зубчатых колес, т.к. передаваемая мощность больше 1 кВт. С целью получения высоких качественных показателей  передачи применяют закалку до твердости ≥ 45 HRC, шлифование и полирование витков червяка. Для изготовления червяка используют сталь 40Х с последующей закалкой витков с использованием ТВЧ 45…48 HRC. Витки после закалки шлифуются и полируются. Применяем эвольвентный червяк, как наиболее технологичный.

Материал для изготовления червячного колеса выбираем по скорости скольжения в зацеплении.

,

Для изготовления червячного колеса выбираем материал из II группы – ЛАЖМц66-6-3-2, способ отливки – в кокиль, σ_в = 450 МПа, σ_т = 295 МПа.

Допускаемые контактные напряжения:

, где  [σ]_HO – допуск напряжения при числе циклов перемены напряжений,

[σ]_HO =300МПа для червяков с твёрдостью на поверхности витков  >45HPC,

Допускаемые напряжения изгиба.

Вычисляют для материалов зубьев червячного колеса:

[σ]_F = k_FL∙[σ]_F0

где k_FL – коэффициент долговечности.

,

Здесь N_FЕ = k_FЕ∙N_k2 – эквивалентное число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы передачи.

Если N_FЕ < 10⁶, то принимают N_FЕ = 10⁶. Если N_FЕ > 25∙10⁷, то принимают

N_FЕ = 25∙10⁷;

где N_k2 – суммарное число циклов перемены напряжений;

L_h – время работы передачи, час (t∙10³);

k_FЕ – коэффициент эквивалентности для типовых режимов, k_FЕ = 0,04.     

N_k2 = 60∙n₂∙L_h                         N_k2 = 60∙40∙6∙10³ = 14400000

N_FЕ = k_FЕ∙N_k2                N_FЕ = 0,04∙14400000 = 576000

Исходное допускаемое напряжение [σ]_F0 изгиба для материалов:

[σ]_F0 = 0,25∙[σ]_т+0,08[σ]_в,               [σ]_F0 = 0,25∙295+0,08∙450 = 109,75 МПа

[σ]_F = k_FL∙[σ]_F0,                                                  [σ]_F =1,06321∙109,75 = 116,6875 МПа.

[σ]_H = 175–35υ_CK,                                            [σ]_H =175–35∙2,2289=96,9885 МПа.

[σ]_Fmax = 2∙[σ]_T,                                                    [σ]_Fmax =2∙295 = 590 МПа.

[σ]_Hmax = 0,8∙[σ]_T,                                              [σ]_Hmax =0,8∙295=236 МПа.

4.2. Расчет червячного редуктора.

4.2.1. Межосевое расстояние, мм.

, где K_a = 610 - для эвольвентных, архимедовых и конволютных червяков;

K_a = 530 - для нелинейчатых червяков;

K_Hβ – коэффициент концентрации нагрузки:

при постоянном режиме нагружения K_Hβ = 1

при переменном режиме нагружения K_Hβ = 0,5∙(K⁰_Hβ+1),  K_Hβ = 1,06875, где K⁰_Hβ – начальный коэффициент концентрации нагрузки.

 мм;

Полученное расчетом межосевое расстояние округляем в большую сторону: для стандартной червячной пары – до стандартного числа из ряда (мм): 80, 100, 125, 140, 160, 180, 200, 225, 250, 280.

Для нестандартной червячной пары – до числа в табл. 24.1.

Принимаем a_w = 120 мм.