Выбор двигателя. Кинематический расчет привода

3 Выбор двигателя. Кинематический расчет привода

Цель: Определить номинальную мощность и номинальную частоту вращения двигателя; передаточное число привода и его ступеней. Рассчитать силовые и кинематические параметры привода.

3.1 Определение номинальной мощности и номинальной частоты вращения двигателя

Определяем коэффициент полезного действия (КПД) редуктора по формуле   

                                                                                        (3.1)

где      η_оп – КПД открытой передачи, принимаем η_оп =0,92;

           η_зп – КПД закрытой передачи, принимаем η_зп = 0,96;

           η_пк – КПД одной пары подшипников качения, принимаем            η_пк = 0,99.

Определяем требуемую мощность двигателя по формуле

                                                     (3.2)

где      Р_рм – мощность привода, Р_рм = 6,5 кВт.

Определяем частоту вращения приводного вала

 ,                                                  (3.3)

об/мин.

Выбираем тип двигателя – асинхронный электродвигатель короткозамкнутый трехфазный серии 4А общепромышленного применения в закрытом обдуваемом исполнении, с номинальной мощностью Р_дв = 7,5 кВт. Рассмотрим четыре типа двигателя, параметры которых приведены в таблице 3.1 [1].

Таблица 3.1 – Параметры двигателей

Вариант	Тип двигателя	Ном. мощность Рном, кВт	Частота вращения, об/мин
			Синхроная	При ном–ом режиме nном
1	4А112М2У3	7,5	3000	2900
2	4А132S4У3	7,5	1500	1440
3	4А132М6У3	7,5	1000	965
4	4А160М8У3	7,5	750	725

Выбор оптимального типа двигателя производиться после определения передаточного числа привода и его ступеней.

3.2 Определение передаточного числа привода и его ступеней

Определяем передаточное число привода по формуле

                                                    (3.4)

Производим разбивку передаточного числа привода по рекомендуемым значениям передаточных чисел [1].

Результаты расчета по формуле (3.3) и разбивке передаточных чисел по ступеням для четырех вариантов представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Подбор передаточных чисел

Передаточное число	Варианты
	1	2	3	4
Привода u	28,4	14,1	9,46	7,0
Открытой передачи u1	7	4,5	4,7	2
Редуктора u2	4,06	3,15	2,0	3,5

Анализируя полученные значения передаточных чисел приходим к выводу, что из рассмотренных четырех вариантов наиболее оптимальным является третий тип двигателя 4А132М6У3.

3.3 Определение силовых и кинематических параметров привода

Передаваемая мощность на валах привода определяются по формулам

                                           (3.5)

           Частота вращения валов определяется по формулам

                                                (3.6)

Угловая скорость на валах определяется по формуле

                                                (3.7)

Вращающий момент на валах определяется по формулам

                                    (3.8)

Результаты расчетов по формулам (3.5), (3.6), (3.7), (3.8) представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Силовые и кинематические параметры привода

Вал	Мощность Р, кВт	Частота вращения n, об/мин	Угловая скорость w, рад/с	Вращающий момент Т,
Двигателя	7,5	720	101	74,26
I вал	7,5	720	101	74,26
II вал	6,83	204,3	21,49	317,9
III вал	6,5	102	10,68	604,2

4 Расчет поликлиноременной передачи

4.1 Проектный расчет

Выбираем сечение ремня по номограмме (рис. 5.2...5.4) [1] в зависимости от мощности, передаваемой ве­дущим шкивом и его частоты вращения, равной номинальной частоте вращения двигателя.

Тип ремня – поликлиновой. Сечение – «Л».

Определяем минимально допустимый диаметр ведущего шкива по табл. 5.4 [1] в зависимости от вращающего момента на валу двигателя и выбранного сечения ремня. мм.

Задаемся расчетным диаметром ведущего шкива (табл. К40) [1] мм.

Определим диаметр ведомого шкива

,                                             (4.1)

где      – коэффициент скольжения, равный 0,02.

мм.

Округляем до стандартного значения мм.

Определяем фактическое передаточное число и проверяем его отклонение от заданного по формулам:

,                                                    (4.2)

                                     (4.3)

Определяем ориентировочное межосевое расстояние а, мм:

,                                        (4.4)

где    Н — высота сечения поликлинового ремня (см. табл. К31) [1].

мм.

Определяем расчетную длину ремня:

,                                     (4.5)

Значение l округляем до ближайшего стандартного по табл. КЗ1 [1]  l=2800.

Уточняем значение межосевого расстояния по стандартной длине

,          (4.6)

При монтаже передачи необходимо обеспечить возможность уменьшения а на 0,01l для того, чтобы облегчить надевание ремня на шкив; для увеличения натяжения ремней необходимо предус­мотреть возможность увеличения а на 0,025l.

Определяем угол обхвата ремнем ведущего шкива:

,                                            (4.7)

.

Определяем скорость ремня , м/с:

,                                               (4.8)

где    =40м/с - допускаемая скорость для поликлиновых ремней.

Определить частоту пробегов ремня

,                                                       (4.9)

где    =30 - допускаемая частота пробегов.

.

Это соотношение условно выражает долговечность ремня и его соблюдение гарантирует срок службы — 1000...5000 ч.

Определяем допускаемую мощность, передаваемую одним поликлиновым ремнем с десятью клиньями:

,                                           (4.10)

 где [Р0] — допускаемая приведенная мощность, передаваемая поликлиновым ремнем с десятью клиньями, выбирается из табл. 5.5 [1], [Р0]=11кВт;

С — попра­вочные коэффициенты (табл. 5.2) [1], Ср=0,9, С=0,83, С=1,0.

кВт.

Определяем число клинь­ев поликлинового ремня :

,                                           (4.11)

.

Определяем силу предварительного натяжения поликлинового ремня:

,                                       (4.12)

Н.

Определяем окружную силу, передаваемую поликлиновым ремнем Р:

,                                                    (4.13)

Н.

Определить силы натяжения ведущей и ведомой ветвей, Н:

,                                                  (4.14)

,                                                  (4.15)

Н.

Н.

Определяем силу давления ремней на вал , Н:

,                                              (4.16)

Н.

4.2 Проверочный расчет

Проверяем прочность одного поликлинового ремня по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви

,                                  (4.17)

где  - напряжение растяжения,

;

А – площадь поперечного сечения ремня, А=353,75 [1];

- напряжения изгиба,

;

 - модуль продольной упругости при изгибе, равный 90 [1];

- напряжения от центробежных сил,

;

=1300кг/м - плотность материала ремня [1].

- допускаемое напряжение растяжения, ; для поликлиновых ремней =10[1].

.

.

.

Тогда

.

Вывод: При проверочном расчете все условия выполняются, значит, расчет выполнен правильно.

Краткое описание документа:

Цель: Определить номинальную мощность и номинальную частоту вращения двигателя; передаточное число привода и его ступеней. Рассчитать силовые и кинематические параметры привода.

3.1 Определение номинальной мощности и номинальной частоты вращения двигателя

Определяем коэффициент полезного действия (КПД) редуктора по формуле

(3.1)

гдеη_оп – КПД открытой передачи, принимаем η_оп =0,92;

η_зп – КПД закрытой передачи, принимаем η_зп = 0,96;

η_пк – КПД одной пары подшипников качения, принимаемη_пк = 0,99.