Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

ВОЛЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

 

 

Шкляр Ю.Л.

 

 

ДЕТАЛИ МАШИН

 

РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

 

 

Методические указания к выполнению курсового проекта по деталям машин

для студентов очного и заочного обучения всех инженерных специальностей.

 

2000 г.

 

 

Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода.

 

В качестве исходных данных на проектирование могут быть заданы:

окружная сила F_t (кН) на барабане ленточного или звездочке цепного конвейера, окружная скорость движения ленты или цепи v (м/с), диаметр барабана D_б (м). число зубьев z и шаг цепи t (мм); производительность винтового конвейера Q (т/ч), частота вращения n_в (об/мин); мощность Р_в (кВт) и частота вращения n_в приводного вала рабочего органа машины.

 

1.1. Выбор электродвигателя

 

1.1.1. Потребная мощность двигателя приводов ленточных и цепных конвейеров определяется по формуле, кВт

Р_mр = F_t v/η_общ, (1.1)

где η_общ = η₁ η₂ η₃ … .

Здесь η₁ η₂ η₃ - КПД отдельных звеньев кинематической цепи, ориентировочные значения которых с учетом потерь в подшипниках можно принять из табл. 1.1.

1.1.2. Мощность двигателя привода винтового конвейера определяется по формуле, кВт

Р_mр = Р_в /η_общ, (1.2)

где Р_в - мощность на валу винта конвейера, кВт,

Р_в = 0,0027 Q L ω;

Q - расчетная производительность конвейера, т/ч

L - длина конвейера, м;

ω - коэффициент сопротивления перемещению.

В остальных случаях мощность двигателя определяется по формуле (1.1)

1.1.3. Определяют частоту вращения вала электродвигателя

n_э = n_вu₁u₂u₃, (1.3.)

где u₁ , u₂ , u₃ - передаточные числа кинематических пар привода (табл. 1.2.)

Для этого по исходным данным сначала рассчитывают частоту вращения приводного вала

или ,

Диаметр тяговой звездочки конвейера равен, мм

,

где t - шаг тяговой цепи, мм; z - число зубьев звездочки.

При определении частоты вращения вала электродвигателя в формулу (1.3) подставляют средние значения передаточных отношений кинематических пар. После этого по табл. 1.3. подбирают электродвигатель с мощностью Р (кВт) и частотой вращения ротора (об/мин), ближайшими к полученным ранее Р_mp и n_э.

Пример. Выбрать электродвигатель для привода ленточного транспортера: F_t = 10 кН; v = 0,63 м/с; D_б = 0,5 м. Привод состоит из ременной передачи и двухступенчатого цилиндрического редуктора

Определяем общий КПД привода

η_общ = 0,95*0,97*0,97=0,894,

(Из таблицы 1.1. взяты средние значения КПД передач).

По формуле 1.1 определяем потребную мощность электродвигателя

Р_mp = 10*0,63/0,894=7,05 кВт.

Частота вращения приводного вала

n_в = 60*0,63/3,14*0,5=24 об/мин

Подставляем в формулу 1.3 средние значения передаточных отношений из табл. 1.2

n_э = n_в * u_р * u_m * u_б = 24*3*4*4,5=1296 об/мин,

где u_р - передаточное число ременной передачи, u_m и u_б - передаточные числа тихоходной и быстроходной ступеней редуктора.

По табл. 1.3. подбираем электродвигатель 132 S 4 : Р_э = 7,5 кВт; n_э = 1445 об/мин.

 

Кинематический расчет

Цель расчета: определение передаточных чисел привода, частот вращения и вращающих моментов на валах.

 

1.2.1. Определение передаточных чисел привода.

После выбора электродвигателя определяют общее передаточное число привода

u_общ = n_э / n_в ,

Полученное расчетом общее передаточное число распределяют между типами и ступенями передачи.

Если в кинематический схеме кроме зубчатых передач имеется ременная передача, то принимают ее передаточное число в диапазоне от 2 до 3. Делают это для того, чтобы обеспечить соразмерность деталей ременной передачи с остальными передачами привода.

Передаточное число редуктора

u_ред = u_общ / u_p.

Если в схеме привода отсутствует ременная передача, то передаточное число редуктора

u_ред = u_общ.

Передаточное число u_т тихоходной ступени двухступенчатых редукторов, выполненных по развернутой и раздвоенной схемам определяют по соотношению

u_т = 0,88 √ u_ред.

Передаточное число u_т тихоходной ступени соосного редуктора определяют по соотношению

u_т = 0,95 √ u_ред.

Передаточное число u_Б быстроходной ступени для перечисленных выше редукторов

u_Б = u_ред / u_т.

Передаточные числа редукторов и отдельных их ступеней следует принимать из единого ряда: 2,00; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4,0; 4,5; 5,0; 5,6; 6,3; 7,1; 8,0; 9,0; 10,0; 11,2; 12,5; 14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,4; 25,0; 28,0; 31,5; 35,5; 40,0; 45,0; 50,0; 56,0; 63,0; 71,0; 80,9; 90,0; 100; 112; 125; 140;

 

1.2.2. Определение частот вращения и угловых скоростей

Угловая скорость вала электродвигателя равна

ω_э = π n_э / 30 с^-1.

Частота вращения ведомого шкива ременной передачи (быстроходного вала редуктора)

n_Б = n_э / u_p.

Частота вращения промежуточного вала редуктора

n_пр = n_Б / u_Б.

Промежуточный вал редуктора является ведущим для тихоходной ступени.

1.2.3. Определение моментов на валах

Вращающий момент на валу электродвигателя (на ведущем шкиве ременной передачи)

Т_э = Р_mp/ω_э, Н м,

здесь мощность Р_mp - в Ваттах.

Вращающий момент на быстроходном валу редуктора

Т_Б = Т_э u_pη_р, Н м.

Вращающий момент на тихоходном валу редуктора (на колесе тихоходной ступени)

Т_Т = Т_пр u_т η_зуб, Н м.