Задача к практической работе № 15. Привод состоит из электродвигателя мощностью Pдв = 11 кВт с угловой скоростью ωдв = 156 рад/с и многоступенчатой передачей, кинематическая схема которой указана на схеме. Угловая скорость выходного (рабочего) вала привода ωр = 13 рад/с. Требуется определить: а) общие КПД и передаточное число привода; б) мощности, вращающие моменты и угловые скорости для всех валов; в) дать характеристику передачи. При расчёте принять значения КПД передач (с учётом потерь в подшипниках) в соответствии с рекомендациями, данными в методических указаниях к выполнению контрольной работы.

Общее передаточное число определяется по скоростям двигателя и рабочего вала:

\(u_{\text{общ}}=\omega_{дв}/\omega_{р}=156/13=12\).

На схеме для конической пары указаны числа зубьев \(z_3=15\) и \(z_4=45\), поэтому её передаточное число \(u_{34}=z_4/z_3=3\). Следовательно, передаточное число предшествующей ступени должно быть \(u_{12}=12/3=4\). Это вывод из общей скорости и обозначений схемы.

Для расчёта мощностей, моментов и КПД не хватает данных из методических указаний и полного описания ступени 1–2: не заданы её тип и потери, а также принятые КПД подшипников и передач. Поэтому точные численные значения этих величин определить нельзя. Ниже указаны определяемые скорости и формулы расчёта.

Если ступень 1–2 имеет передаточное число 4, скорости валов составляют:

1. Вал двигателя: \(\omega_1=156\) рад/с.
2. После ступени 1–2: \(\omega_2=156/4=39\) рад/с.
3. После конической пары 3–4, на рабочем валу: \(\omega_р=39/3=13\) рад/с.

Для последовательных ступеней общий КПД равен произведению их КПД: \(\eta_{общ}=\eta_{12}\eta_{34}\) (при учёте подшипников их КПД также включают в это произведение). Мощность на валу двигателя — 11 кВт; на последующих валах она определяется умножением мощности предыдущего вала на КПД соответствующего участка.

Момент на каждом валу вычисляется по формуле \(T=P/\omega\), где мощность выражена в ваттах. На валу двигателя \(T_1=11000/156\approx70.5\) Н·м; на рабочем валу \(T_р=(11000\eta_{общ})/13\approx846.2\eta_{общ}\) Н·м. Для промежуточного вала мощность и момент зависят от неизвестного КПД ступени 1–2.

Передача по схеме многоступенчатая: передача 1–2 и коническая зубчатая ступень 3–4; коническая пара имеет отношение чисел зубьев 45:15 и передаточное число 3. Чтобы получить точные КПД, мощности и моменты на всех валах, нужны данные о типе и КПД ступени 1–2, КПД конической передачи и подшипников из методических указаний.

Ответ: \(u_{общ}=12\); для ступеней \(u_{12}=4\), \(u_{34}=3\). Угловые скорости: 156, 39 и 13 рад/с. Точные КПД, мощности и моменты промежуточных валов без данных методических указаний и сведений о ступени 1–2 определить нельзя.