ДМ_КП_МВ_Кінематичний_2013
.pdfum = 0,88 u ред =0,88 15,48 =3,46.
uв = u ред = 15,48 = 4,47 um 3,46
3. Визначення потужності, частоти обертання і крутних моментів кожного вала привода.
а) Вихідний вал редуктора (вал І)
Потужність на вхідному валу редуктора:
Р1 = Рпотр. ηм ηпід = 7779·0,98·0,99 = 7547,19 Вт;
де Рред. |
– потрібна потужність електродвигуна, Вт; |
|
||||||||
ηм – |
коефіцієнт корисної дії муфти; |
|
|
|||||||
ηпід – |
коефіцієнт корисної дії пари підшипників вала. |
|||||||||
Частота обертання вала: |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
n1 = nдв = 960 хв-1 |
|
|
||||||
Кутова швидкість вхідного вала: |
|
|
||||||||
|
w1 = p × n1 |
= |
3,14 × 960 |
= 100,48 1 |
c |
, |
||||
|
|
|
|
|||||||
|
30 |
|
30 |
|
|
|
||||
Крутний момент на вхідному валі: |
|
|
||||||||
|
Т1 = |
Р1 |
|
= |
7547,19 |
= 75,11 Нм |
|
|||
|
|
|
|
|||||||
|
|
w |
100,48 |
|
|
|
|
|||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
б) Проміжний вал редуктора (вал ІІ).
Потужність, що передається проміжним валом:
|
Р2 = Р1 ηпід ηз.п. = 7547,19·0,99·0,97=7247,56 Вт, |
||||||||||||
де ηпід – |
коефіцієнт корисної дії пари підшипників вала; |
||||||||||||
ηз.п – |
ККД коефіцієнт корисної дії швидкохідної передачі. |
||||||||||||
Частота обертання проміжного вала: |
|||||||||||||
|
n2 = |
nдв |
= |
960 |
= 214,76 хв-1. |
||||||||
|
uш |
|
|||||||||||
|
|
|
|
4,47 |
|
|
|
||||||
Кутова швидкість проміжного вала: |
|||||||||||||
|
ω2 = |
p × n2 |
= |
|
3.14 × 214.76 |
= 22,42 с-1. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
30 |
|
|
30 |
|
|
|||||||
Крутний момент на проміжному валі: |
|||||||||||||
|
Т2 = |
Р2 |
= |
7247,56 |
= 323,26 Нм; |
||||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
w2 |
22,42 |
|
|
9
г) Вихідний вал редуктора (вал III).
Р3 = Р2 ·ηпід·ηз.п.= 7247,56 · 0,99 · 0,97 = 6959,83Вт.
де: ηпід – коефіцієнт корисної дії пари підшипників вала; ηз.п – ККД коефіцієнт корисної дії тихохідної передачі.
n3 = |
n2 |
= |
|
214,76 |
= 62,07 хв-1 |
||||||
|
|
||||||||||
uт |
|
|
|||||||||
|
|
3,46 |
|
|
|||||||
ω3 = |
p × n3 |
|
= |
3,14 ×62,07 |
= 6,49 с-1; |
||||||
|
|
|
|
|
|||||||
30 |
30 |
|
|
||||||||
Т3 = |
|
6959,83 |
= 1071,402 Нм. |
||||||||
6,496 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
д)Вал приводу стрічкового транспортера (вал IV – перевірка)
Р4 = Р3·ηл = 6959,83· 0,92 = 6403,04 Вт,
де ηл – коефіцієнт корисної дії ланцюгової передачі.
|
|
|
n4 = |
n3 |
|
= |
62,07 |
= 24,84 хв-1; |
|||
|
|
|
|
||||||||
|
|
uл |
|
||||||||
|
|
|
|
|
2,5 |
|
|
||||
|
|
ω4 = |
p× n4 |
= |
3,14 × 24,84 |
= 2,6 с-1; |
|||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
30 |
|
30 |
|
||||||
Т4 = |
Р4 |
= |
6403,04 |
= 2462,8 Нм » Tв = 2462,5 Нм. |
|||||||
|
|||||||||||
w |
|
||||||||||
|
2,6 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Точність розрахунків достатня. Похибка складає:
∆ = Tв -Т4 ·100 = 2462,5 - 2462,8 ×100 % = 0,01%,
Тв |
2462,5 |
що менше допустимого [∆] = 1…3%.
Складаємо таблицю вихідних даних для розрахунку передач привода
10
Таблиця 1
Вихідні данні розрахунку передач привода
|
Тип |
Потужність Р, Вт |
|
-1 |
-1 |
Передаточне число, u |
|
Вал |
Крутний момент ТНм, |
Кутова швидкість ω, с |
Частота обертання n,хв |
||||
передачі |
|||||||
|
|||||||
|
|
||||||
I |
Прямозуба |
7547,18 |
75,11 |
100,48 |
960 |
|
|
циліндрична |
4,47 |
||||||
|
(швидкохідна) |
|
|
|
|
|
|
II |
7247,56 |
323,26 |
22,42 |
214,76 |
|
||
|
|
||||||
Прямозуба |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||
|
циліндрична |
|
|
|
|
3,46 |
|
|
|
|
|
|
|||
III |
(тихохідна) |
6959,83 |
1071,4 |
2,6 |
62,07 |
|
|
|
|
||||||
Ланцюгова |
2,5 |
||||||
|
|
|
|
|
|||
IV |
6403,04 |
2462,8 |
2,599 |
24,84 |
|||
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
11
ПРИКЛАД 2
Виконати кінематичний розрахунок привода ланцюгово-планчатого транспортера (рис. 2)
1 |
|
2 |
3 |
4 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Tâ ; nâ
Ä |
5 |
|
Рис. 2. Схема привода ланцюгово-планчатого транспортера 1 – електродвигун; 2 – муфта; 3 – черв’ячний редуктор; 4 – відкрита
ланцюгова передача; 5 – рама під двигун і редуктор
Початкові дані для розрахунку:
Рв = 3800 Вт – потужність на вхідному валі транспортера; nв = 35 хв-1 – частота обертання вхідного вала транспортера; α = 35о – кут нахилу ланцюгової передачі до горизонту.
1. Підбір електродвигуна:
Визначаємо потрібну потужність електродвигуна:
Рдв.потр.= Рв = 3,8 =5,35 кВт, ηзаг 0,71
де ηзаг - загальний коефіцієнт корисної дії привода, що дорівнює:
ηзаг = ηм ηч.п ηл ηпід2 = 0,99 · 0,8 · 0,93 · 0,99 = 0,71;
ηм = 0,99 – ККД пружної компенсаційної муфти (додаток 1); ηч.п = 0,8 – ККД закритої черв’ячної передачі (попередньо приймаємо двозаходний черв’як); ηл = 0,93 – ККД відкритої ланцюгової передачі;
ηпід = 0,99 – ККД пари підшипників кочення.
Приймаємо номінальну потужність електродвигуна Рном = 5,5 кВт, який буде недовантажений на:
12
де
де
∆ = Pном − Pдв.тр = 5,5 − 5,35 ·100% = 2,72%,
Рном 5,5
Визначаємо частоту обертання вала електродвигуна:
= nв (uзаг.min …u заг.max) = 85·(20...200) = 1700...17000 хв-1,
uзаг.min, uзаг.max – відповідно мінімальні і максимальні передавальні числа передач привода;
uзаг = uл · uч.п. =(10...40)·(2...5) = 20...200,
uл і uч.п – рекомендовані значення передаточних чисел відповідно закритої черв’ячній і відкритої ланцюговій передачі (додаток 2)
Приймаємо (додаток 4) частоту обертання вала електродвигуна nдв. = 3000 хв-1.
З додатків 4 та 5 вибираємо електродвигун марки 4А100L2У3 у якого номінальна потужність Рном = 5,5 кВт, ККД двигуна ηдв = 87,5%; номінальна частота обертання nном = 2880 об/хв, виконання М100.
2. Визначення передаточних чисел:
Фактичне передавальне число
u ф= nном = 2880 = 33,88. nв 85
Орієнтуючись на граничні показники середніх передавальних чисел (8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80) приймаємо uч.п. = 12,5, тоді:
uл = uф = 33,88 = 2,71. uч.п. 12,5
Уточнюємо кількість заходів черв’яка:
z1 = z2 min = 26...28 = 2,08...2,24, uч.п. 12,5
де z1 = 36...28 – мінімально допустима кількість зубів черв’ячного колеса з умови не підрізання і зменшення нагрівання. Беремо наближене більше число заходів черв’яка z1 = 4.
Уточнюємо розрахунок:
При z1 = 4; ηч.п = 0,92...0,87 (див. табл. 1) для розрахунку беремо ηч.п. = 0,9 тоді:
η 2
заг = 0,99· 0,9 ·0,93 ·0,99 = 0,812.
Тобто потрібна потужність двигуна по уточнених значеннях ККД
13
Рдв.потр. = |
3,8 |
= 4,69 |
кВт. |
|
0,812 |
||||
|
|
|
Отже, вибраний електродвигун заміняти немає потреби, недовантаження в цьому випадку складе:
∆′ = 5,5 − 4,69 ·100 = 15,82%.
5,5
3. Визначення потужності, частоти обертання і крутних моментів кожного вала привода.
а) Вал черв’яка (вал І)
Р1 = Рдв.тр·ηм·ηпід = 4690·0,99·0,99 = 4596Вт;
|
|
n1 = nном = 2880 хв-1; |
|
|
|
|||||||
ω1 = |
pn1 |
= |
3,14 × 2880 |
= 301,44 |
с |
-1 |
; |
|||||
|
|
|
30 |
|
|
|||||||
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Т1= |
|
Р1 |
= |
4,596 |
= 15,25 Нм. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
w |
|
301,44 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
б) Вал черв’ячного колеса (вал II)
Р2 = Р1· ηч.п.·ηпід = 4596· 0,90 ·0,99 = 4095Вт;
n2 = nном = 2880 = 230,4 хв-1; uч.п. 12,5
ω2 = pn2 = 3,14 × 230,4 = 24,11 с-1;
|
30 |
|
30 |
||
Т2 |
= |
Р2 |
= |
4095 |
= 169,81 Нм. |
|
|||||
w2 |
|
||||
|
|
|
24,11 |
в) Ведучий вал транспортера (вал III – перевірка )
Р3 = Р2· ηл = 4095· 0,93 = 3808 Вт » Рв = 3800 Вт;
n3= n2 = 230,4 = 85 хв-1 = nв;
|
uл |
2,71 |
|
|
|||||
ω3= |
pn3 |
|
= |
|
3,14 ×85 |
= 8,896 c-1; |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
30 |
30 |
|
|
|||||
Т2 = |
Р2 |
|
= |
3808 |
= 428,05 Нм. |
||||
|
|
||||||||
w2 |
|
||||||||
|
8.896 |
|
|
14
Складаємо таблицю початкових даних для розрахунку передач.
Таблиця 2
Вихідні данні розрахунку передач привода
|
Тип |
Потужність Р, Вт |
|
-1 |
-1 |
Передаточне число, u |
|
Вал |
Крутний момент ТНм, |
Кутова швидкість ω, с |
Частота обертання n,хв |
||||
передачі |
|||||||
|
|||||||
|
|
||||||
I |
Черв’ячна |
4596 |
15,25 |
301,44 |
2880 |
12,5 |
|
|
|
|
|
|
|||
II |
|
4035 |
169,81 |
24,11 |
230,4 |
|
|
Ланцюгова |
2,71 |
||||||
|
|
|
|
|
|||
III |
3800 |
428,05 |
8,896 |
85 |
|||
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
15
ДОДАТКИ
Додаток 1
Приблизні значення к.к.д. передач та других елементів приводів
Найменування елементів приводів |
к.к.д. |
1.Одна ступінь зубчатого редуктора виконаного по 8 або 9 – й ступені точності
|
а) циліндрична |
0,96…0,97 |
|
б) конічна |
0,95…0,96 |
|
|
|
2.Відкрита зубчата передача |
|
|
|
а) циліндрична |
0,96…0,94 |
|
б) конічна |
0,95…0,94 |
|
|
|
3.Одна ступінь черв’ячного редуктора з |
|
|
|
а) одно заходовим черв’яком |
0,75…0,7 |
|
б) двозаходовим черв’яком |
0,82…0,75 |
|
в) чотиризаходовим черв’яком |
0,92…0,87 |
|
|
|
4. |
Ланцюгова передача |
|
|
а) відкрита |
0,94…0,92 |
|
б) закрита |
0,98…0,96 |
|
|
|
5. |
Пасові передачі |
0,97…0,96 |
|
|
|
6. |
Підшипники* (одна пара, змащування рідке) |
|
|
а) кочення |
0,99…0,995 |
|
б) сковзання |
0,98…0,985 |
|
|
|
7. |
Муфти компенсаційні |
0,99…0,98 |
* В підшипниках з напіврідким змащенням к.к.д. зменшується на 0,01…0,015.
16
Додаток 2
Значення передаточних чисел, які рекомендують для різних типів передач
|
|
Значення |
||
|
|
передаточних чисел |
||
Вид передачі |
Твердість |
|
|
|
|
|
|||
зубів |
|
|
||
|
u |
u |
||
|
|
|||
|
|
реком. |
граничне |
|
|
|
|
|
|
|
НВ 350 |
2,5…5 |
6,3 |
|
Тихохідна циліндрична ступінь в |
НRС 40…56 |
2,5…5 |
6,3 |
|
усіх редукторах (uт) |
||||
|
|
|
||
|
НRС 56…63 |
2…4 |
5,6 |
|
|
|
|
|
|
|
НВ 350 |
3,15…5 |
8 |
|
Швидкохідна циліндрична ступінь в |
|
|
|
|
редукторах за розгорнутою схемою |
НRС 40…56 |
3,15…5 |
7,1 |
|
(uш) |
|
|
|
|
|
НRС 56…63 |
2,5…4 |
6,3 |
|
|
|
|
|
|
|
НВ 350 |
4…6,3 |
10 |
|
Швидкохідна ступінь в співвісному |
НRС 40…56 |
4…6,3 |
9 |
|
редукторі (uш) |
|
|
|
|
|
НRС 56…63 |
3,15…5 |
8 |
|
|
|
|
|
|
Коробка передач |
будь-яка |
1…2,5 |
3,15 |
|
|
|
|
|
|
|
НВ 350 |
1…4 |
6,3 |
|
Конічна зубчата |
|
|
|
|
|
НRС 40 |
1…4 |
5 |
|
|
|
|
|
|
Черв’ячна |
- |
16…50 |
80 |
|
|
|
|
|
|
Ланцюгова |
- |
1,5…4 |
10 |
|
|
|
|
|
|
Пасова |
- |
2…4 |
8 |
|
|
|
|
|
17
Додаток 3
Співвідношення передаточних чисел швидкохідного (uш) і тихохідного (uт) ступенів двоступінчатих редукторів
Редуктор Схема
Передаточне число
uш uт
Двоступінчатий |
u p |
|
|
|
по розгорнутій |
0,88 u ред |
|||
|
||||
uт |
||||
схемі |
|
|
||
|
|
|
Двоступінчатий |
u p |
|
|
|
0,95 u ред |
||||
співвісний |
uт |
|||
|
|
Конічно- |
u p |
1,1 |
|
|
uред |
||||
циліндричний |
uт |
|||
|
|
Циліндрично- |
1,6…3,15 |
u p |
|
черв’ячний |
uш |
||
|
Додаток 4
18