Разбивка передаточного отношения по ступеням
Разбивка передаточного отношения по ступеням
- Разбивка передаточного числа При проектировании многоступенчатой передачи возникают проблемы оптимального выбора количества ступеней и распределения передаточных чисел по ступеням. Решение этой проблемы зависит от требований к передаче. Не существует унифицированного решения для конструкций, используемых для малой мощности, измерительных приборов и снижения мощности. Наиболее важным в приборостроении является минимизация размеров, массы, скорости или инерции и минимизация ошибок передачи.
Условия, которые минимизируют размеры. При равных передаточных числах расстояние между приводом и выходным валом минимально. ’12 = ’23 = … = ‘ Людмила Фирмаль
Условия минимизации массы. Оптимальное количество шагов в зависимости от условий (14,5) «Опт = 3 Джиу. (14,6) Поскольку уменьшение количества шагов повышает эффективность передачи, рекомендуется округлить значение, полученное в уравнении (14.6), до более низкого целочисленного значения. Оптимальное передаточное число для этапа составляет 2,16. Условия минимизации уменьшения момента инерции. Использование низкоинерционных передач ускоряет работу механизма в режиме пуска / останова и обеспечивает стабильность системы слежения.
Момент инерции механизма минимизируется за счет минимального веса и габаритов колеса. Низкооборотное шаговое колесо мало влияет на момент инерции. Поэтому рекомендуется уменьшить передаточное число высокоскоростной ступени. Колеса легко нагруженной скоростной ступени должны быть изготовлены из пластика. Оптимальное количество шагов определяется уравнением (14.6). Используйте номограмму, показанную на рисунке, чтобы найти приблизительное передаточное число для каждой ступени в 14.13. Передаточное число для первой ступени / 12 определяется следующим образом.
- На правой вертикальной шкале номограммы найдите раздел, соответствующий общему передаточному отношению / 1 л. Затем проведите прямую линию через этот сегмент и точку, помеченную крестиком, который соответствует общему количеству шагов. Пересечение этой прямой с левой вертикальной шкалой указывает передаточное число первой ступени / 12. Например, для f1 = 100 и lopt = 6 мы решили, что f12 = 1.5 (рисунок 14.13). Передаточное число последующей ступени in_x составляет i 1ya / / 12. Затем в правой вертикальной шкале найдите сегмент, который соответствует передаточному отношению ступени, и нарисуйте прямую линию, которая проходит через точку, соответствующую этому сегменту, и крест, обозначенный шагом -1.
Общая ошибка передачи зависит от ошибки каждой ступени. Следовательно, чем меньше количество шагов, тем меньше ошибок. Если максимально возможное передаточное число в уравнении (14.5) равно 8, iopt = 1,11 log /, „. Это значение лопасти округляется до ближайшего целого числа. Последний шаг вносит существенный вклад в общую ошибку передачи. Максимальное передаточное число равно 8. Передаточное число первой ступени равно / | 2 = i \ n / 8π’1. Рисунок 14.13 В устройстве передачи энергии разумным условием распределения ступенчатого общего передаточного числа iXn является достижение значения напряжения, близкого к минимальной массе материала зубчатой передачи для различных ступеней.
Пересечение этой прямой и левой вертикальной шкалы указывает передаточное число второй ступени. Людмила Фирмаль
При переходе от ведущего звена редуктора к выходу частота вращения уменьшается, а крутящий момент увеличивается. Чтобы уменьшить натяжение зубьев зацепления, увеличьте ширину колеса медленного шага. Передаточное число высокоскоростной ступени может увеличивать передаточное число тихоходной, чтобы приблизить массу колеса.
Если вам потребуется заказать решение по прикладной механике вы всегда можете написать мне в whatsapp.
Источник
Расчет передаточного числа ступеней
Передаточные числа одноступенчатых передач приведены в табл. 5.5. В многоступенчатых передачах и в редукторах передаточное число следует разбить по ступеням. От разбивки общего передаточного числа по ступеням в двух- и трехступенчатых редукторах (а также в коробках передач) в значительной степени зависят удобство смазывания колес и компоновки деталей, а также конструкция корпуса и его габариты.
Универсальных рекомендаций по разбивке передаточного числа по ступеням, удовлетворяющих всем указанным условиям, не существует. Выбор способа разбивки передаточного числа зависит от конкретных требований, которым должна отвечать конструкция: обеспечения минимальных габаритов редуктора и минимальной массы зубчатых колес, получения одинакового погружения зубчатых колес всех ступеней в масляную ванну, создания наименьшей установочной площади корпуса редуктора и др. [15].
В основу решения задачи о разбивке передаточного числа иногда кладут условие полного использования нагрузочной способности всех ступеней редуктора [5]. Стандартные передаточные числа для цилиндрических одно-, двух- и трехступенчатых редукторов и их разбивка по ступеням приведены в табл. 5.6 (механические характеристики материалов всех колес примерно одинаковы). В соосных редукторах иногда 
где 
— коэффициенты ширины колес соответственно тихоходной и быстроходной ступеней.
В коническо-цилиндрических редукторах принимают такие же значения передаточных чисел, как и в цилиндрических многоступенчатых (см. табл. 5.6). В зубчато-червячных редукторах для
зубчатой пары принимают передаточное число не выше 2. 2,5 (при этом получается удобная компоновка деталей в корпусе). В червячно-зубчатых редукторах для зубчатой пары принимают передаточное число 
Для двухступенчатых червячных редукторов удобство компоновки требует обеспечения 
где 
и — межосевые расстояния тихоходной и быстроходной ступеней. При этом передаточные числа тихоходной и быстроходной ступеней получаются примерно равными 
Когда частота вращения ведомого вала должна иметь не одно, а несколько конкретных значений, применяют коробки передач, которые обеспечивают ступенчатое изменение передаточных чисел. При проектировании коробок передач часто принимают ряды частот вращения валов в виде геометрической прогрессии со знаменателями 
. Тогда частоты вращения валов будут: 
Источник
Определение передаточного числа привода и его ступеней
Выбор двигателя и кинематический расчет привода общего назначения
Цель: формирование практических навыков в выборе двигателя для привода общего назначения, выполнение силового и кинематического расчета привода.
Теоретические основы
Двигатель является одним из основных элементов машинного агрегата. От типа двигателя, его мощности, частоты вращения и прочего зависят конструктивные и эксплуатационные характеристики рабочей машины и ее привода.
Для приводов механизмов имеющих постоянную или мало меняющуюся нагрузку при длительном режиме рекомендуются трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 4А. Они наиболее универсальны. Закрытое и обдуваемое исполнение позволяет применить эти двигатели для работы в загрязненных условиях, в открытых помещениях и т. п. Эти двигатели работают при любом направлении вращения, обеспечивая при необходимости реверсивность машинного агрегата.
По исходным данным своего технического задания необходимо подобрать оптимальный вариант двигателя к приводу агрегата ( его мощность, тип, синхронную и номинальную частоту вращения ), определить силовые и кинематические параметры этого привода.
Определение мощности и частоты вращения двигателя
Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения – от частоты вращения приводного вала рабочей машины.
1.1Определитьтребуемую мощность рабочей машины по формулам:
Ррм= F∙V ( кВт )- если в исходных данных задания указано значение тяговой силы F, кН и линейной скорости V, м ∕с тягового органа рабочей машины,
Ррм= Т∙ ω ( кВт )- если указано значение вращающего момента Т кН∙м, и угловой скорости ω, рад ∕с, тягового органа рабочей машины.
1.2 Определить общий коэффициент полезного действия (КПД) привода по формуле:
ηобщ = ηоп ∙ ηзп ∙ ηпк ∙ ηм ∙ ηпс , где ηоп , ηзп , ηпк , ηм , ηпс — коэффициенты полезного действия соответственно открытой передачи, закрытой передачи (редуктора), подшипников качения ( по кинематической схеме в редукторе две пары подшипников ), муфты и подшипников скольжения (по схеме на приводном валу рабочей машины одна пара подшипников). Значения КПД взять из таблицы 1.
| Тип передачи | закрытая | открытая |
| Зубчатая: Цилиндрическая Коническая | 0,96…0,97 0,95…0,97 | 0,93…0,95 0,92…0,94 |
| Червячная при передаточном числе u: Свыше 30 » 14 до 30 | 0,70…0,75 0,80…0,75 | — — |
| » 8 до 14 | 0,85…0,95 | — |
Продолжение табл. 1
| Ременная: Плоским ремнем Клиновым (поликлиновым) ремнями | — — | 0,96…0,98 0,95…0,97 |
Для одной пары подшипников качения ηпк = 0,99…0,995;
Для одной пары подшипников скольжения ηпс = 0,98…0,99;
Потери в муфте принимаются η м = 0,98.
1.3 Определить требуемую мощность двигателя по формуле: Рдв = Ррм ∕ ηобщ ( кВт );
1.4 Определить номинальную мощность двигателя Рном по таблице 2 ( Рном ≥ Рдв ) и тип двигателя;
| Номинальная мощность, Рном, кВт | Синхронная частота вращения, об/мин. | ||||||
| Тип двигателя | Номинальная частота, nном, об/мин. | Тип двигателя | Номинальная частота, nном, об/мин. | Тип двигателя | Номинальная частота, nном, об/мин. | Тип двигателя | Номинальная частота, nном, об/мин. |
| 0,75 | 4АМ71А2УЗ | 4АМ71В4УЗ | 4АМ80А6УЗ | 4АМ90LА8УЗ | |||
| 1,1 | 4АМ71В2УЗ | 4АМ80А4УЗ | 4АМ80B6УЗ | 4АМ90LB8УЗ | |||
| 1,5 | 4АМ80А2УЗ | 4АМ80В4УЗ | 4АМ90L6УЗ | 4АМ100L8УЗ | |||
| 2,2 | 4АМ80В2УЗ | 4АМ90L4УЗ | 4АМ100L6УЗ | 4АМ112MА8УЗ | |||
| 3,0 | 4АМ90L2УЗ | 4АМ100S4УЗ | 4АМ112MА6УЗ | 4АМ112MB8УЗ | |||
| 4,0 | 4АМ100S2УЗ | 28/80 | 4АМ100L4УЗ | 4АМ112MB6УЗ | 4АМ132S8УЗ | ||
| 5,5 | 4АМ100L2УЗ | 4АМ112M4УЗ | 4АМ132S6УЗ | 4АМ132M8УЗ | |||
| 7,5 | 4АМ112M2УЗ | 4АМ132S4УЗ | 4АМ132M6УЗ | 4АМ160S8УЗ |
Каждому значению номинальной мощности Рном соответствует 4 типа двигателя с различными частотами вращения, синхронными 3000, 1500, 1000,750 об / мин и соответствующими номинальными nном при номинальном режиме.
Для расчета выбрать четыре варианта типа двигателя, данные записать в виде таблицы следующим образом:
| Вариант | Тип двигателя | Номинальная мощность Рном , кВт | Синхронная частота вращения об/мин | Частота вращения об/мин при номинальном режиме, nном |
| 4 АМ… | …. | |||
| 4 АМ… | …. | |||
| 4 АМ… | …. | |||
| 4 АМ… | …. |
Выбор оптимального типа двигателя из 4-х вариантов возможен только после определения передаточного числа привода и его ступеней.
Определение передаточного числа привода и его ступеней
2.1 Определить частоту вращения приводного вала рабочей машины nрм по формулам:
— для ленточных конвейеров, грузоподъемных и прочих машин:
nрм = 60∙ 1000 ∙ V ∕ π ∙ D ( об /мин ), где V = π ∙ D ∙ nрм ∕ 60 ∙ 1000 – скорость тягового органа, м/с, D – диаметр барабана, мм.
— для цепных конвейеров:
nрм = 60∙ 1000 ∙ V ∕ z∙ p (об/мин), где V = z ∙ p ∙ nрм ∕ 60 ∙ 1000 – скорость конвейера, м/с, z – число зубьев ведущей звездочки тягового органа,
p – шаг тяговой цепи, мм.
2.2 Определить общее передаточное число привода для всех 4-х вариантов выбранных типов двигателей, т.е. uобщ 1 , uобщ 2 , uобщ 3 , uобщ 4 применив формулу:
uобщ = nном ∕ nрм , где nном – частота вращения вала двигателя при номинальном режиме,
об /мин, nрм – частота вращения приводного вала рабочей машины, об /мин. Тогда:
2.3 Определить передаточные числа ступеней привода . Определение и выбор передаточных чисел ступеней производится разбивкой общего передаточного числа привода так , чтобы uобщ = uоп ∙ uзп , где uобщ , uоп , uзп — соответственно передаточные числа привода, открытой передачи и закрытой передачи ( редуктора ).
2.4 Принять значение передаточного числа редуктора ( закрытой передачи ) uзп из рекомендуемых в таблице 3, одно значение для всех рассматриваемых вариантов двигателей, учитывая тип закрытой передачи своего варианта привода.
Примечание. Для того чтобы габариты передачи не были чрезмерно большими, нужно придерживаться некоторых средних значений uзп , по возможности не доводя их до наибольших, допускаемых лишь в отдельных случаях.
| Рекомендуемые значения передаточных чисел передач |
| Закрытые зубчатые передачи ( редукторы ) одноступенчатые цилиндрические и конические ( СТ СЭВ 221-75 ) 1-ый ряд- 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 2-й ряд — 2,24; 2,8; 3,55; 4,5; 5,6; 7,1. Значения 1-го ряда следует предпочитать значениям 2-го ряда. |
| Закрытые червячные передачи ( редукторы ) одноступенчатые для червяка с числом витков Z1 = 1; 2; 4 ( ГОСТ 2144-75 ) 1-ый ряд – 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 2-й ряд — 11,2; 14; 18; 22,4; 28; 35,5. Значения 1-го ряда следует предпочитать значениям 2-го ряда. |
| Ременные передачи ( все типы ) 2…4 |
| Цепные передачи 2…5 |
2.5 Определить значения передаточного числа открытой передачи для всех рассматриваемых вариантов по формулам:
Полученные значения всех передаточных чисел ( всех 4-х вариантов ) представить в виде следующей таблицы:
| Передаточное число | Варианты | |||
| Общее для привода | uобщ 1 | uобщ 2 | uобщ 3 | uобщ 4 |
| Открытой передачи (указать какой) | uоп1 | uоп2 | uоп3 | uоп4 |
| Закрытой передачи (указать какой) редуктора | uзп | uзп | uзп | uзп |
2.6 Проанализировать полученные значения передаточных чисел всех 4-х вариантов типов двигателей, при этом учесть, что двигатели с большой частотой вращения (3000 об/мин ) имеют низкий рабочий ресурс, а двигатели с низкими частотами (750 об/мин ) весьма металлоемки, поэтому их нежелательно применять без особой необходимости в приводах общего назначения малой мощности.
Из рассмотренных 4-х вариантов выбрать один предпочтительный, указав какой, выписав для него значения uобщ =… и nном =…(об/мин).
2.7 Определить максимально допустимое отклонение частоты вращения приводного вала рабочей машины по формуле:
( значение δ , ٪ — взять из варианта своего задания ).
2.8 Определить допускаемую частоту вращения приводного вала рабочей машины по формуле:
2.9 Определить фактическое передаточное число привода uобщ ф по формуле:
2.10 Определить фактическое передаточное число открытой передачи uоп ф , не меняя
2.11 Указать тип окончательно выбранного двигателя , его номинальную мощность Рном , кВт; номинальную частоту вращения nном , об/мин;
передаточные числа: привода uобщ ф , открытой передачи uоп ф , закрытой передачи uзп .
Источник