Учебное пособие 1610
.pdfтребуемой (расчетной) мощности двигателя Рдв тр и его номинальной частоты вращения nдв ном при установившемся режиме.
3.1. Определить мощность на ведущем валу редуктора по формуле
Р1 = Рдв тр * ηоп * ηпк (кВт).
3.2. Определить мощность на ведомом валу редуктора по
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р2 = Р1 * ηзп |
* ηпк (кВт). |
|||||||||||
3.3. Определить мощность на валу рабочей машины по |
|||||||||||||
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ррм = Р2 * ηм |
* ηпс (кВт). |
|||||||||||
3.4. Определить угловую |
скорость |
вала двигателя по |
|||||||||||
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ωдвном = |
|
|
|
|
|
(рад/с). |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
3.5. Определить частоту вращения и угловую скорость |
|||||||||||||
ведущего вала редуктора по формулам: |
|
|
|||||||||||
n1 = |
|
(об/мин), |
|
|
ω1 = |
|
|
(рад/с). |
|||||
|
|
|
|
|
|||||||||
3.6. Определить частоту вращения и угловую скорость |
|||||||||||||
ведомого вала редуктора по формулам: |
|
|
|||||||||||
|
|
n2 = |
|
|
(об/мин), |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
ω2 = |
|
(рад/с). |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
3.7. Частота вращения и угловая скорость вала рабочей |
|||||||||||||
машины |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nрм = n2 , |
|
|
ωрм = ω2 |
|||||||||
3.8. Определить значение вращающего момента на валу |
|||||||||||||
двигателя по формуле |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Тдв = |
|
|
, |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
где Рдв тр берется в кВт.
3.9. Определить значение вращающего момента на ведущем валу редуктора по формуле
Т1 = Тдв*uоп ф * ηоп * ηпк (Нм).
11
3.10. Определить значение вращающего момента на ведомом валу редуктора по формуле
Т2 = Т1*uзп * ηзп * ηпк (Нм).
3.11. Определить значение вращающего момента на валу рабочей машины по формуле
Трм = Т2 * ηм * ηпс (Нм).
Пример выполнения задачи № 1
Выбор электродвигателя, силовой и кинематический расчеты привода общего назначения
Цель: формирование практических навыков в выборе двигателя для привода общего назначения, выполнение силового и кинематического расчетов привода.
Техническое задание № 1. Привод к роликовому конвейеру.
1-груз; 2-приводная цепь; 3- ролик; 4- конический редуктор; 5-ограждение; 6- клиноременная передача; 7- двигатель;
8- цепная муфта
Исходные данные: окружная сила на ролике F=5 кН; скорость перемещения груза V= 0,95 м/с; диаметр ролика D= 140 мм; допускаемое отклонение скорости груза δ = 5% .
12
1. Определение мощности и частоты вращения электродвигателя
1.1.Определяем требуемую мощность рабочей машины по формуле
Ррм = F*V = 5*0,95 = 4,75 кВт.
1.2.Определяем общий коэффициент полезного действия (КПД) привода по формуле
ηобщ = ηоп * ηзп * η2пк * ηм * ηпс =
= 0,96*0,96*0,9952*0,98*0,98 = 0,880,
где ηоп = 0,96 - кпд клиноременной передачи; ηзп = 0,96 - кпд закрытой конической передачи;
ηпк = 0,995 - кпд пары подшипников качения; ηм =0,98 - кпд муфты; ηпс = 0,98 - кпд пары подшипников скольжения.
Данные берем из таблицы 1.1.
1.3. Определяем требуемую мощность двигателя по формуле
Рдв тр = |
|
= |
|
кВт. |
|
|
1.4. Выбираем номинальную мощность двигателя Рдв ном и тип двигателя по табл. 1.2. Выбираем четыре варианта типов двигателя необходимой номинальной мощности, с синхронной частотой вращения и частотой вращения при номинальном режиме. Результаты сводим в таблицу:
|
Тип двигателя |
|
Синхронная |
Частота |
|
Номинальная |
вращения при |
||
|
|
частота |
||
Вариант |
|
мощность Рдв |
номинальном |
|
|
вращения, |
|||
|
|
ном , кВт |
режиме nдвном , |
|
|
|
об/мин |
||
|
|
|
об/мин |
|
|
|
|
|
|
1 |
4АМ100L2УЗ |
5,5 |
3000 |
2880 |
2 |
4АМ112M4УЗ |
5,5 |
1500 |
1445 |
3 |
4АМ132S6УЗ |
5,5 |
1000 |
965 |
4 |
4АМ132M8УЗ |
5,5 |
750 |
720 |
13
2.Определение передаточного числа привода
иего ступеней
2.1.Определяем частоту вращения приводного вала рабочей машины nрм по формуле
nрм = |
|
= |
|
=135,71 об/мин. |
|
|
2.2. Определяем общее передаточное число привода для всех 4-х вариантов выбранных типов двигателей по формуле
uобщ i = , где i - номер варианта по данным составленной таблицы:
uобщ 1 |
= |
|
|
|
= |
|
|
|
= 21,22 |
||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
uобщ 2 |
= |
|
|
|
= |
|
|
|
= 10,65 |
||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
uобщ 3 = |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
= 7,11 |
|||
|
|
|
|
|
|||||||||
uобщ 4 = |
|
|
= |
|
|
|
|
= 5,31. |
|||||
|
|
|
|
|
2.3. Определяем передаточные числа ступеней привода,
чтобы uобщ = uоп * uзп , где uобщ , uоп , uзп - соответственно передаточные числа: общее привода, открытой передачи
(ременной) и закрытой передачи ( редуктора ).
2.4.Принимаем значение передаточного числа редуктора (закрытой конической передачи) из ряда стандартных чисел, рекомендуемых СТ СЭВ 221-75, табл. 2.1 (одно значение для всех 4-х рассматриваемых вариантов двигателей) - uзп = 3,15.
2.5.Определяем значения передаточного числа открытой
передачи |
для каждого из |
|
|
рассматриваемых вариантов по |
||||||||||
формуле |
uопi = |
|
, т.е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
uоп1 = |
|
|
|
= |
|
|
|
= 6,74 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
uоп2 = |
|
|
|
= |
|
|
|
= 3,38 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
uоп3 = |
|
|
= |
|
|
= 2.26 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
uоп4 = |
|
= |
|
= 1,69 |
|
|
Полученные значения передаточных чисел uобщ , uзп, uоп (всех 4-х вариантов) представим в виде таблицы:
|
Варианты по выбранным |
||||
Передаточное число |
|
двигателям |
|
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Общее для привода |
21,22 |
10,65 |
7,11 |
5,31 |
|
Открытой передачи |
6,74 |
3,38 |
2,26 |
1,69 |
|
(клиноременной) |
|||||
|
|
|
|
||
Закрытой передачи |
|
|
|
|
|
редуктора (конической) |
3,15 |
3,15 |
3,15 |
3,15 |
|
|
|
|
|
|
2.6. Проанализировав полученные значения передаточных чисел, из рассмотренных 4-х вариантов выбираем вариант 3, для
которого uобщ = 7,11, uоп = 2,26, uзп = 3,15, nдвном = 965 об/мин
(для ременной передачи рекомендовано принимать uоп = 2…4). 2.7. Определяем максимально допустимое отклонение
частоты вращения приводного вала рабочей машины
Δnрм = |
|
|
|
(об/мин). |
|
|
2.8. Определяем допускаемую частоту вращения приводного вала рабочей машины
[nрм] = nрм Δnрм = 135,71 + 6,79 = 142,5 (об/мин).
2.9. Определяем фактическое общее передаточное число привода
uобщ ф = |
|
= |
|
= 6,77. |
[ ] |
|
|||
15 |
|
|
2.10. Определяем фактическое передаточное число
открытой передачи |
|
uоп ф = |
= 2,15. |
2.11.По результатам расчета выбран двигатель
4АМ132S6УЗ, его номинальная мощность Рдвном = 5,5кВт; номинальная частота вращения nдвном = 965 об/мин; передаточные
числа: привода - uобщ ф = 6,77, открытой передачи - uоп ф = 2,15, закрытой передачи - uзп = 3,15.
3. Определение силовых и кинематических параметров привода
3.1.Определяем мощность на ведущем валу редуктора Р1 = Рдв тр * ηоп * ηпк = 5,4*0,96*0,995 = 5,16 (кВт).
3.2.Определяем мощность на ведомом валу редуктора Р2 = Р1 * ηзп * ηпк = 5,16*0,96*0,995 = 4,93 (кВт).
3.3.Определяем мощность на валу рабочей машины Ррм = Р2 * ηм * ηпс = 4,93*0,97*0,98 = 4,69 (кВт).
3.4.Определяем номинальную угловую скорость вала
двигателя
ωдв ном = |
|
= |
|
(рад/с). |
|
|
3.5. Определяем частоту вращения и угловую скорость ведущего вала редуктора
n1 = |
|
|
= |
|
|
= 448,84 (об/мин), |
||
|
|
|
|
|||||
ω1 = |
|
|
= |
|
|
(рад/с). |
||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
16 |
3.6. Определяем частоту вращения и угловую скорость ведомого вала редуктора
n2 = |
|
= |
|
|
|
|
(об/мин), |
|
|
|
|
|
|||||
ω2 = |
|
|
|
|
|
= 14,91 (рад/с). |
||
|
|
|
|
|
3.7. Частота вращения и угловая скорость вала рабочей машины
nрм = n2 = 142,49 (об/мин), ωрм = ω2 = 14,91(рад/с).
3.8. Определяем значение вращающего момента на валу двигателя
Тдв = .
3.9. Определяем значение вращающего момента на ведущем валу редуктора
Т1 = Тдв *uоп ф *ηоп *ηпк = 53,47*2,15*0,96*0,995 = 109,8 (Нм).
3.10. Определяем значение вращающего момента на ведомом валу редуктора
Т2 = Т1 *uзп * ηзп * ηпк = 109,8* 3,15* 0,96*0,995 = 330,38 (Нм).
3.11. Определяем значение вращающего момента на валу рабочей машины
Трм = Т2 * ηм * ηпс = 330,38*0,98*0,98 = 317,30 (Нм).
17
Задача № 2
Расчет клиноременной и поликлиноременной передач
Цель: формирование практических навыков в проектном и проверочном расчетах открытых ременных передач.
Краткие теоретические сведения
Ременные передачи относятся к категории быстроходных передач, поэтому в проектируемых приводах они используются на первой ступени. Исходными данными для расчета ременных передач являются номинальная мощность Рдв ном и номинальная частота вращения вала двигателя nдв ном (см. задачу №1), или условия долговечности ремня.
В зависимости от варианта технического задания, в задаче конструируются ременные передачи открытого типа (оси валов параллельны, вращение шкивов в одном направлении) с прорезиненными ремнями клинового и поликлинового сечений ( первое сечение – трапециевидное, второе – пилообразное ).
Клиновые ремни, из-за их расклинивающего действия на шкив прижимаются рабочими поверхностями к ручью шкива примерно в 3 раза больше, чем плоский ремень при том же натяжении. Этим обусловливается их повышенная несущая способность, малые габариты и углы обхвата по сравнению с плоскими ремнями. В настоящее время такие ремни имеют преимущественное применение в машиностроении.
Расчет ременных передач проводится в два этапа: первый - проектный расчет с целью определения геометрических параметров передачи; второй – проверочный расчет ремней на прочность.
18
2.Проектный расчет
2.1.Выбрать сечение ремня. Тип проектируемой ременной передачи предусмотрен техническим заданием (см. задачу №1). Выбор сечения ремня произвести по графикам (см. рис. 2.1 – для клинового ремня, рис. 2.2 - для поликлинового ремня) в зависимости от мощности, передаваемой ведущим шкивом, расположенным на валу двигателя, Р1 = Рдв ном, кВт и его частоты
вращения n1 = nдв ном, об/ мин.
Рис. 2.1. График для выбора сечения клинового ремня нормального сечения
19
Рис. 2.2. График для выбора сечения поликлинового ремня
Значения Рдвном и nдвном взять из задачи № 1 (для окончательно выбранного двигателя).
2.2. Определить минимально допустимый диаметр ведущего шкива d в зависимости от вращающего момента на валу
двигателя Тдв, Нм, и выбранного сечения ремня по таблице 2.1. Таблица 2.1
Обозначение |
|
Нормальное сечение |
|
|
Поликлиновые |
|||||
cечения ремня |
|
|
|
|||||||
Z |
A |
B |
C |
|
D |
|
К |
Л |
М |
|
|
|
|
||||||||
Вращающий |
|
15… |
50… |
120 |
|
450 |
|
|
18… |
|
момент на |
|
… |
|
… |
|
40 |
130 |
|||
ведущем валу, |
|
60 |
150 |
|
|
400 |
||||
|
550 |
|
2000 |
|
|
|
||||
Нм |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Минимальный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
диаметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ведущего |
63 |
90 |
125 |
200 |
|
315 |
|
40 |
80 |
180 |
шкива d1min , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20