Кинематический расчет привода
2.1. Выбор электродвигателя
Исходными данными для выбора электродвигателя являются: окружная сила Ft (Н) на барабане или звездочке исполнительного механизма или крутящий (вращающий) момент Тв (Н · м) на его валу; скорость движения ленты или цепи υ (м / с), или частота вращения nв (мин -1), или угловая скорость ωв (рад / с) вала исполнительного механизма; диаметр барабана Dб (мм); число зубьев тяговой звездочки z1 и шаг цепи tц (мм).
Приводимые в техническом задании на курсовой проект значения окружной силы Ft или крутящего момента Тв являются номинальными нагрузками, т.е. наибольшими из длительно действующих.
Для выбора электродвигателя необходимо определить его требуемую мощность и частоту вращения.
Требуемая мощность (кВт) на выходном валу привода (приводном валу исполнительного механизма) определяется по формулам
Рв = Ft
υ/ 103
=
,
(2.1)
или
Рв = Тв ωв
/ 103 =
.
(2.2)
Тогда требуемая мощность электродвигателя
Рэ. тр = Рв / ηпр, (2.3)
где ηпр – общий КПД всего привода, равный произведению частных КПД передач, входящих в привод:
ηпр = η1 η2 … ηп. (2.4)
Ориентировочные значения КПД механических передач (с опорами) приведены в табл. 2.1.
По величине требуемой мощности Рэ.тр, в соответствии с данными приведенными в таблицах П.2 и П.4, подбирают типоразмер электродвигателя с номинальной мощностью Рэ.н из условия Рэ.н ≥ Рэ.тр. При этом допускается перегрузка до 8 % при постоянной нагрузке и до 12 % при переменной нагрузке. Если мощность выбранного электродвигателя больше требуемой, то проверка величины его недогрузки не производится.
Для проектируемых приводов рекомендуется применять трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели. Эти двигатели наиболее универсальны, просты по конструкции и в обслуживании, надежны в эксплуатации. Технические характеристики асинхронных электродвигателей приведены в табл. П.2. Их основными параметрами являются номинальная мощность Рэ.н и номинальная частота вращения nэ. н.
Для каждого значения номинальной мощности обычно выпускается несколько типоразмеров двигателей с различными частотами вращения, соответствующими синхронными 3000, 1500, 1000, 750 мин -1.
Таблица 2.1
Значения КПД механических передач (с опорами)
Тип передачи |
КПД |
Зубчатая (закрытая): цилиндрическая коническая Зубчатая (открытая): цилиндрическая коническая Планетарная (закрытая): одноступенчатая двухступенчатая Волновая (закрытая) Червячная (закрытая) при передаточном числе u: свыше 30 от 14 до 30 от 8 до 14 Ременная: плоским ремнем клиновым (поликлиновым) ремнями Цепная: открытая закрытая Муфта соединительная Подшипники качения (одна пара) |
0,96 … 0,98 0,95 … 0,97
0,93 … 0,95 0,92 … 0,94
0,95 … 0,97 0,92 … 0,96 0,72 … 0,82
0,70 … 0,75 0,75 … 0,85 0,85 … 0,95
0,96 … 0,98 0,95 … 0,97
0,90 … 0,93 0,95 … 0,97 0,98 0,99 |
При выборе рационального типоразмера двигателя необходимо учитывать, что двигатели с большой частотой вращения (3000 мин-1) имеют низкий рабочий ресурс, а двигатели с низкими частотами (750 мин-1) весьма металлоемки и относительно дороги, поэтому их нежелательно применять без особой необходимости. Так как для проектируемого привода подходят двигатели с различными частотами вращения, то необходимо рассмотреть все варианты и остановится на наиболее рациональном, учитывающем конкретные условия работы.
Пример 2.1. Выбрать электродвигатель привода конвейера завода ЖБИ (рис. 2.1): Тв = 5000 Н∙м; ωв = 1,25 рад / с.
Рис. 2.1. Кинематическая схема привода
Мощность на выходном валу
Рв = Тв ωв / 103 = 5000 ∙ 1,25 / 103 = 6,25 кВт.
Общий КПД привода
,
где ηкр – КПД клиноременной передачи;
ηзз – КПД закрытой цилиндрической зубчатой передачи;
ηм – КПД соединительной муфты;
ηц – КПД цепной передачи.
По данным табл. 2.1, ηкр = 0,96; ηзз = 0,97; ηм = 0,98; ηц = 0,92. Тогда
ηпр = 0,96 ∙ 0,972 ∙ 0,98 ∙ 0,92 = 0,814.
Требуемая мощность электродвигателя
Рэ.тр = Рв / ηпр = 6,25 / 0,814 = 7,68 кВт.
По табл. П.2 или П.4 выбираем электродвигатели типа АИР с номинальной мощностью Рэ.н = 7,5 кВт, имеющие номинальные nэ.н (асинхронные) частоты вращения: 2895; 1440; 960 и 727 мин –1.
Проверяем возможность работы этого двигателя с допускаемой (до 8 %) перегрузкой
.
Таким образом, выбранный типоразмер электродвигателя соответствует условиям нагружения проектируемого привода.