Кинематический расчет и выбор электродвигателя
Расчет привода начинают с составления кинематической схемы (если она не задана) или ее анализа. Затем определяют общий КПД привода, общее передаточное число разбивают по ступеням и выбирают электродвигатель. Исходные данные для этого расчета даны в задании: мощность на выходном валу привода и частота его вращения.
По этим данным определяют мощность электродвигателя и осуществляют его выбор по быстроходности. Следует учитывать, что при одной и той же мощности более быстроходные двигатели имеют меньшие габариты и массу, однако при их выборе приходится назначать большие передаточные числа привода, что усложняет его конструкцию и приводит к увеличению габаритов. Обычно для приводов общего назначения стремятся выбирать двигатели средней быстроходности и средние передаточные числа элементов привода.
Вращающий момент на выходном валу привода определяется по зависимости [16, 17]:
Если задано окружное усилие на выходе привода, то расчет начинается следующим образом:
; 
где Р3 – мощность на выходном валу привода, Вт; F – окружное усилие на выходном колесе, шкиве или барабане, Н; D – диаметр наружного барабана, шкива, любого рабочего органа, м; Т3 – вращающий момент на выходном валу, Н.м; ω 3 – угловая скорость на выходном валу, рад/с.
Рассмотрим порядок расчета на примере привода с открытой цепной передачей и одноступенчатым цилиндрическим редуктором (Рис. 3.1).
|
|
|
F 1
Рд ω1
2
5 3
 | |||||
 | |||||
 | |||||
4 А
ац γ Р3 ω3 ω2
С В
 | |||
 | |||
Рис. 3.1 Схема привода
1-электродвигатель, 2-соединительная муфта, 3-редуктор, 4-цепная передача, 5-барабан, ω1 – угловая частота вращения вала двигателя (ведущего вала редуктора), ω2 - ведомого вала редуктора, ω3 - вала барабана (выходного вала), рад/с, γ – угол расположения цепной передачи, град, ац – межосевое расстояние цепной передачи, мм, Рд и Р3 – мощность электродвигателя и на выходном валу, Вт, F – сила натяжения ленты транспортера или другое рабочее усилие привода, Н.
|
|
|
Общий КПД привода: ηΣ = η1 η2к η3 η4
где η1 – КПД пары зубчатых колес редуктора, η2 – КПД пары подшипников передачи (степень к указывает на число пар подшипников в редукторе и приводе), η3 – КПД открытой передачи, η4 – КПД муфты.
Примерные КПД элементов привода приведены в табл. 3.1 [16, 17].
Таблица 3.1 КПД передач и подшипников
| Тип передачи | Закрытая | Открытая |
| Зубчатая цилиндрическая | 0,96-0,98 | 0,93-0,95 |
| Зубчатая коническая | 0,95-0,97 | 0,92-004 |
| Червячная самотормозящая | 0,40 | 0,30 |
| Червячная несамотормозящая при числе заходов червяка: 1 2 3 4 | 0,65-0,7 0,7-0,75 0,8-0,85 0,85-0,9 | 0,5-0,6 0,6-0,7 - - |
| Цепная передача | 0,95-0,97 | 0,90-0,93 |
| Фрикционная передача | 0,90-0,96 | 0,70-0,88 |
| Ременная передача плоским или клиновым ремнем | - | 0,94-0,97 |
| Одна пара подшипников качения | 0,99-0,995 | |
| Одна пара подшипников скольжения | 0,98-0,99 | |
| Муфта (соединительная или предохранительная) | 0,98 | |
Если в задании не указан тип червячной передачи, необходимо рассчитывать ее, как самотормозящую, выбирая соответствующее значение КПД, поскольку такие передачи наиболее распространены в технологических и транспортных машинах.
|
|
|
Требуемая мощность электродвигателя:
РТР = Рд = Р3 / ηΣ
По полученной величине мощности и с учетом максимально возможного передаточного числа привода (редуктор + внешняя передача) из справочных таблиц выбирают электродвигатель так, чтобы его мощность превышала расчетную. Частота вращения ротора электродвигателя будет равна:
n дв = n 3 uΣ
где n 3 – заданная частота вращения выходного элемента привода (например – барабана), u - общее передаточное число передач привода.
uΣ = u ред u вн
где u ред – передаточное число редуктора, u вн – передаточное число внешней открытой передачи.
Максимальные и рекомендуемые передаточные числа для элементов передач по ГОСТ 2185 — 81 приведены в табл. 3.2 [16, 17].
Таблица 3.2 Передаточные числа механических передач
| Тип передачи | Рекомендуемые средние значения | Наибольшие значения |
| Редуктор одноступенчатый цилиндрический | 3-6 | 12,5 |
| Редуктор конический | 2-3 | 6,3 |
| Редуктор червячный | 10-40 | 80 |
| Открытая зубчатая передача | 3-7 | 15-20 |
| Открытая червячная передача | 10-60 | 120 |
| Цепная передача | 2-6 | 8 |
| Фрикционная передача | 2-4 | 8 |
| Плоскоременная передача | 2-5 | 6 |
| Клиноременная передача | 2-5 | 7 |
|
|
|
С учетом изложенного находят диапазон (минимальные и максимальные) частот вращения ротора двигателя:
n дв = n 3 ( u ред min … u ред max )( u вн min ... u вн max )
Определяют среднее число оборотов двигателя:
n дв ср = n 3 ( n дв max + n дв min )/2
По таблице (приложение 2) выбирают двигатель, синхронная частота вращения ротора которого наиболее близка к среднему значению (n дв ср).
Тип двигателя выбирают в зависимости от условий эксплуатации привода [16, 17], приложение 2. При этом мощность двигателя выбирают в левой графе, принимая относительно найденной РТР большее значение. Частоту вращения выбирают по первой горизонтальной строке в соответствии с приведенными выше рекомендациями. Тип двигателя и фактическая частота вращения его ротора n двф будут найдены на пересечении линий от величины мощности и синхронной частоты вращения (3000, 1500, 1000, 750 об/мин).
Двигатели А2 – трехфазные асинхронные с короткозамкнутым ротором, защищенные от частиц и капель, падающих под углом 450 к вертикали, и предохраненные от прикосновения к вращающимся частям, находящимся под напряжением. Двигатели АО2 – закрытые обдуваемые.
Существуют следующие их модификации: АОП2 – с повышенным пусковым моментом, АОС2 – с повышенным скольжением, АОТ2 – для текстильной промышленности, АОВ2 – двигатель, встраиваемый в корпус механизма, АОЛ2 – двигатель в алюминиевом корпусе.
Двигатели А2, АО2, АОЛ2 применяют в машинах, к пусковым характеристикам которых не предъявляют повышенных требований. При этом двигатели последнего типа целесообразнее в машинах, к которым предъявляются требования малой массы. Двигатели АОП2 используют в машинах, испытывающих высокие нагрузки при пуске (плунжерные насосы, компрессоры, конвейеры, шнеки, шлифовальные станки). Двигатели АО2 используют в машинах с большими маховыми массами и неравномерной нагрузкой с частыми пусками и реверсом (ковочные прессы, лебедки, гильотинные ножницы, поршневые компрессоры). Двигатели АОТ2 используют при необходимости круглосуточной работы и в условиях мелковолокнистых загрязнений воздуха.
После выбора электродвигателя проводится расчет частот вращения, угловых скоростей и вращающих моментов всех валов привода.
Определяют фактическое суммарное передаточное число привода:
uΣ ф = n двф / n 3
Далее принимают передаточное число редуктора, как любое целое число из диапазона, указанного в табл. 3.2.
Находят передаточное число внешней передачи:
u вн = uΣ ф / u ред
Необходимо стремиться обеспечивать минимальные передаточные числа для нормальной работы привода. Если в результате расчетов получилось максимально допустимое значение u вн, или превышено, следует принять большее значение u р из рекомендуемого. Если оба передаточных числа в результате расчета имеют максимальные значения, необходимо заменить двигатель на модель с меньшим числом оборотов ротора.
Далее выполняются расчеты угловых скоростей, чисел оборотов и вращающих моментов на всех валах привода по зависимостям табл. 3.3.
Таблица 3.3 Кинематический расчет привода.
| Вал | Частота вращения, об/мин | Угловая скорость, рад/с | Вращающий момент, Н м |
| С (3) | n 3 = n зад | ω3=π n 3 /30 | Т3 = Р3 / ω 3 |
| В (2) | n 2 = n 3 u вн | ω 2= ω3 u вн | Т2 = Т3 /( u вн η3 η2) или Т2 = Р3 / (ω 2 η3 η2) |
| А (1) | n 1 = n дв | ω 1=π n дв /30 | Т1 = Т2 /( u ред η1 η2к) или Т1 = Р3 / (ω 1 η1 η2к) |
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 298; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!