Расчётно-графическая работа
3.19.1.Выбор двигателя. Кинематический и силовой расчет привода
Срок службы (ресурс) Lh, ч, определить по формуле:
, (3.104)
где Lr – срок службы привода, лет (см. задание); tc – продолжительность смены, ч; Lc – число смен.
Из полученного значения Lh следует вычесть 10…25 % часов на профилактику, текущий ремонт, нерабочие дни.
Определение номинальной мощности и номинальной
частоты вращения двигателя
Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения – от частоты вращения приводного вала рабочей машины.
Определить требуемую мощность рабочей машины Ррм, кВт
– если в исходных данных на проектирование указано значение тяговой силы F, кН, и линейной скорости υ, м/с, тягового органа рабочей машины.
– если указано значение вращающего момента Т, кН∙м, и угловой скорости ω, рад/с, тягового органа рабочей машины.
Определить общий коэффициент полезного действия (КПД) привода
, (3.105)
где 
– коэффициент полезного действия закрытой передачи;
– коэффициент полезного действия открытой передачи;
– коэффициент полезного действия муфты;
– коэффициент полезного действия двух подшипников качения
Таблица 3.8. Коэффициенты полезного действия передач и других элементов привода
| Наименование элементов привода | КПД передач | |
| закрытых | открытых | |
| Цилиндрическая зубчатая передача | 0,96…0,98 | 0,93…0,95 |
| Коническая зубчатая передача | 0,95…0,97 | 0,92…0,94 |
| Червячная передача при u = 8…14 | 0,85…0,95 | - |
| Червячная передача при u = 14…30 | 0,8…0,85 | - |
| Червячная передача при u = 30 и выше | 0,7…0,75 | - |
| Плоскоременная передача | - | 0,96…0,98 |
| Клиноременная передача | - | 0,95…0,97 |
| Цепная передача | 0,95…0,97 | 0,9…0,93 |
| Муфта соединительная | 0,98 | |
| Два подшипника качения | 0,99…0,995 | |
| Два подшипника скольжения | 0,98…0,99 |
Определить требуемую мощность двигателя Рдв, кВт
, (3.106)
По полученному значению мощности выбрать из табл. 3.9. электродвигатель.
Таблица 3.9. Закрытые обдуваемые электродвигатели (ГОСТ 19523 – 81)
| Мощ – ность, кВт | Синхронная частота вращения, об/мин | |||||||
| марка двига – теля | 
| марка двига – теля |
| марка двига – теля |
| марка двига – теля |
| |
| 0,55 | 4А63В2УЗ | 4А71А4УЗ | 4А71В6УЗ | 4А80В8УЗ | ||||
| 0,75 | 4А71А2УЗ | 4А71В4УЗ | 4А80А6УЗ | 4А90LА8УЗ | ||||
| 1,1 | 4А71В2УЗ | 4А80А4УЗ | 4А80В6УЗ | 4А90LВ8УЗ | ||||
| 1,5 | 4А80А2УЗ | 4А80В4УЗ | 4А90L6УЗ | 4А100L8УЗ | ||||
| 2,2 | 4А80В2УЗ | 4А90L4УЗ | 4А100L6УЗ | 4А112МА8УЗ | ||||
| 4А90L2УЗ | 4А100S4УЗ | 4А112МА6УЗ | 4А112МВ8УЗ | |||||
| 4А100S2УЗ | 4А100L4УЗ | 4А112МВ6УЗ | 4А132S8УЗ | |||||
| 5,5 | 4А100L2УЗ | 4А112М4УЗ | 4А132В6УЗ | 4А132М8УЗ | ||||
| 7,5 | 4А112М2УЗ | 4А132S4УЗ | 4А132М6УЗ | 4А160S8УЗ | ||||
| 4А132М2УЗ | 4А132М4УЗ | 4А160S6УЗ | 4А160М8УЗ | |||||
| 4А160S2УЗ | 4А160S4УЗ | 4А160М6УЗ | 4А180М8УЗ | |||||
| 18,5 | 4А160М2УЗ | 4А160М4УЗ | 4А180М6УЗ | 4А200М8УЗ | ||||
| 4А180S2УЗ | 4А180S4УЗ | 4А200М6УЗ | 4А200L8УЗ | |||||
| 4А180М2УЗ | 4А180М4УЗ | 4А200L6УЗ | 4А225М8УЗ | |||||
| 4А200М2УЗ | 4А200М4УЗ | 4А225М6УЗ | 4А250S8УЗ | |||||
| 4А200L2УЗ | 4А200L4УЗ | 4А250S6УЗ | 4А250М8УЗ | |||||
| 4А225М2УЗ | 4А225М4УЗ | 4А250М6УЗ | 4А280S8УЗ |
Определение передаточного числа привода и его ступеней.
Передаточное число привода u определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя nном к частоте вращения вала рабочей машины nрм и равно произведению передаточных чисел закрытой nзп и открытой передач nоп (табл. 3.10):
(3.107)
Определить частоту вращения приводного вала рабочей машины nрм, об/мин:
а) для ленточных конвейеров:
, (3.108)
где υ – скорость тягового органа, м/с; D – диаметр барабана, мм;
б) для цепных конвейеров:
, (3.109)
где υ – скорость конвейера, м/с; z – число зубьев ведущей звездочки тягового органа; р – шаг тяговой цепи, мм.
Таблица 3.10. Рекомендуемые значения передаточных чисел
| Тип передачи | Значения передаточных чисел |
| Зубчатая цилиндрическая и коническая закрытые | 2; 2.5; 3.5; 3.55; 4.0; 5.0; 6.3 |
| Червячная закрытая | 10; 12.5; 14; 16; 18; 20; 25; 28 |
| Цепная | 2…4 |
| Ременная | 2…3 |
Определение силовых и кинематических параметров привода
Силовые (мощность и вращающий момент) и кинематические (частота вращения и угловая скорость) параметры привода рассчитывают на валах привода из требуемой (расчетной) мощности двигателя Рдв и его номинальной частоты вращения nном при установившемся режиме работы (табл. 3.11)
После расчета, полученные данные сводят в таблицу 3.12
Таблица 3.11. Определение силовых и кинематических параметров привода
| Параметр | Вал | Последовательность соединения элементов привода по кинематической схеме | ||||
| дв→оп→зп→м→рм | дв→ м →зп→оп →рм | |||||
| Мощность Р, кВт | Дв Б Т рм | Рном Р1=Рдв∙ηоп∙ηпк Р2=Р1∙ηзп∙ηпк Ррм=Р2∙ηм | Рном Р1=Рдв∙ηм∙ηпк Р2=Р1∙ηзп∙ηпк Ррм=Р2∙ηоп | |||
| Частота вращения n, об/мин | Угловая скорость ω, с-1 | Дв | nном | ωном=π∙nном/30 | nном | ωном=π∙nном/30 |
| Б | n1=nном/uоп | ω1=ωном/Uоп | n1=nном | ω1=ωном | ||
| Т | n2= n1/uзп | ω2=ω1/Uзп | n2= n1/uзп | ω2=ω1/uзп | ||
| рм | nрм= n2 | ωрм= ω2 | nрм= n2/uоп | ωрм=ω2 /uоп | ||
| Вращающий момент Т, Н∙м | Дв Б Т рм | Тдв= Рдв∙103/ ωном Т1= Тдв∙ uоп∙ ηоп∙ηпк Т2= Т1∙ uзп∙ηзп∙ηпк Трм= Т2∙ηм | Тдв= Рдв∙103/ ωном Т1= Тдв∙ ηм∙ηпк Т2= Т1∙ uзп∙ηзп∙ηпк Трм= Т2∙ uоп∙ ηоп |
Последовательность соединения элементов привода по кинематической схеме:
схема 1 (дв→оп→зп→м→рм);
схема 2 (дв→ м →зп→оп →рм).
Здесь условно обозначены:дв – электродвигатель; оп – открытая передача (ременная, цепная или зубчатая); зп– закрытая передача (цилиндрическая, коническая или червячная); м – муфта; рм – рабочая машина.
Таблица 3.12. Сводные данные расчетов параметров привода
| Марка двигателя, Рном (кВт), nном (об/мин) | |||||||
Пара-метр 
| Передача | Параметр | Вал | ||||
| закрытая (редуктор) | открытая | двига-теля | редуктора | рабочей машины | |||
| быстроходный | тихоходный | ||||||
| Переда-точное число u | Расчетная мощность P, кВт | ||||||
Угловая скорость  ,
с-1
| |||||||
КПД 
| Частота вращения n, об/мин | ||||||
| Вращающий момент Т, Н · м |
3.19.2. Примеры расчета приводов машин
Пример 1.
Рис. 3.59 Кинематическая схема привода
| Исходные данные | |
| Мощность на одном валу шлюзового затвора N, кВт | |
| Число оборотовзатвора n, об/мин | |
| Срок службы привода L, лет | |
| Число смен С |
Описание привода: привод состоит из электродвигателя 1 соединенного с червячным редуктором 3 клиноременной передачей 2, мощность с ведомого вала редуктора передается через муфты 4 на валы рабочей машины 5.
Выбор двигателя. Кинематический и силовой расчет привода.
Срок службы (ресурс) Lh, ч, определим по формуле:
,
где Lr – срок службы привода, лет (по заданию);
tc – продолжительность смены, ч;
Lc – число смен.
ч
Из полученного значения Lh следует вычесть 10…25 % часов на профилактику, текущий ремонт, нерабочие дни.
ч
Определение номинальной мощности и номинальной
частоты вращения двигателя
Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения - от частоты вращения приводного вала рабочей машины.
1.Определить требуемую мощность рабочей машины Ррм, кВт:
2 .Определить общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:
……………………………. 
,
где 
– коэффициенты полезного действия закрытой передачи, открытой передачи, муфты и подшипников качения.
ηзп = 0,75 , ηоп = 0,96, ηм = 0,98, ηпк = 0,99
3.Определить требуемую мощность двигателя Рдв, кВт:
.
По полученному значению мощности выбираем из табл. 8 электродвигатель 4A100S4У3 Рдв=3 кВт, nном=1434 об/мин.
4. Определение передаточного числа привода и его ступеней.
Передаточное число привода u определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя nном к частоте вращения вала рабочей машины nрм и равно произведению передаточных чисел закрытой nзп и открытой передач nоп:
Принимаем uзп = 10, тогда uоп = 2,38 (см. табл.9)
5. Определение силовых и кинематических параметров привода
Силовые (мощность и вращающий момент) и кинематические (частота вращения и угловая скорость) параметры привода рассчитывают на валах привода из требуемой (расчетной) мощности двигателя Рдв и его номинальной частоты вращения nном при установившемся режиме работы
Определение силовых и кинематических параметров привода
| Параметр | Вал | Последовательность соединения элементов привода | ||
| дв – оп – зп – м – рм | ||||
| Мощность, кВт | Дв Б Т РМ | Рдв = 3кВт Р1 = Рдв ηоп ηпк = 3 ∙ 0,98 ∙ 0,99 = 2,91кВт Р2 = Р1 ηзп ηп к= 2,91 ∙ 0,75 ∙ 0,99 = 2,16 кВт Ррм= Р2 ηм2 = 2,16 ∙ 0,982 = 2 ,07 кВт | ||
| Частота вращения, об/мин | Угловая скорость, с-1 | Дв | nном = 1434 об/мин | 
|
| Б | n1= nном/uоп = 1430/2,38= 600,8 об/мин | 
| ||
| Т | 
| 
| ||
| РМ | 
| 
| ||
| Вращающий момент, Н·м | Дв Б Т РМ | 
|
После расчета, полученные данные сводим в таблицу:
| Параметр | Обозна- чение | Рамер-ность | Числовые значения | |||
| Марка электродвигателя | 4A100S4У3 | |||||
| Номинальная мощность эл-двиг. | Рном | кВт | ||||
| Номин. частота вращения вала эл-двиг. | nном | об/мин | ||||
| Передача | закрытая | открытая | ||||
| Передаточное число | 2,38 | |||||
| КПД | 0,75 | 0,96 | ||||
| Ступени | Дв. | Б | Т | рм | ||
| Частота вращения вала | ni | об/мин | 600,8 | 60,8 | 60,8 | |
| Угловая скорость | ωi | с-1 | 149,7 | 62,9 | 6,3 | 6,3 |
| Расчетная мощность на валу | Рi | кВт | 2,91 | 2,16 | 2,07 | |
| Вращающийся момент на валу | Тi | Н·м | 45,3 | 335,9 | 322,6 |
Пример 2.
Рис. 3.60 Кинематическая схема привода
| Исходные данные | |
| Тяговая сила цепи F, кН | 1,9 |
| Скорость ленты υ, м/с | 1,3 |
| Диаметр барабана D, мм | |
| Угол наклона цепной передачи,qград. | |
| Срок службы привода L, лет |
Описание привода: привод состоит из электродвигателя 1 соединенного с коническим редуктором 3 через муфту 2, мощность с ведомого вала редуктора передается на вал рабочей машины 5 при помощи цепной передачи 4.
Выбор двигателя. Кинематический и силовой расчет привода.
Срок службы (ресурс) Lh, ч, определим по формуле:
,
где Lr – срок службы привода, лет (по заданию); tc – продолжительность смены, ч; Lc – число смен.
Из полученного значения Lh следует вычесть 10…25 % часов на профилактику, текущий ремонт, нерабочие дни.
Определение номинальной мощности и номинальной
частоты вращения двигателя
Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения – от частоты вращения приводного вала рабочей машины.
1.Определим требуемую мощность рабочей машины Ррм, кВт:
Ft ·υ = 1,9 ·1,3 = 2,47кВт,
где Ft – тяговоя сила цепи на барабане (кН); υ – скорость ленты (м/с);
2. Определим общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:
,
где – коэффициенты полезного действия закрытой передачи, открытой передачи, муфты и пары подшипников качения
ηзп=0,96 , ηоп = 0,91, ηм = 0,98, ηпк = 0,99
3.Определим требуемую мощность двигателя Рдв, кВт:
По полученному значению мощности выбираем из табл. 1.2 электродвигатель 4A112МА6У3 Рдв = 3 кВт, nном = 943 об/мин.
4. Определим передаточное число привода и его ступеней.
Передаточное число привода u определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя nном к частоте вращения вала рабочей машины nрм и равно произведению передаточных чисел закрытой nзп и открытой передач nоп. Частота вращения nрм приводного вала:
nрм = 60·1000·υ/(p·D0) = 60·1000·1,3/3,14·250 = 99,36 об/мин,
Принимаем uзп = 3, тогда uоп = 3,16 (см. табл.9)
5. Определим силовые и кинематические параметры привода
Силовые (мощность и вращающий момент) и кинематические (частота вращения и угловая скорость) параметры привода рассчитывают на валах привода из требуемой (расчетной) мощности двигателя Рдв и его номинальной частоты вращения nном при установившемся режиме работы.
Определение силовых и кинематических параметров привода
| Параметр | Вал | Последовательность соединения элементов привода | ||
| дв – м – зп – оп – рм | ||||
| Мощность, кВт | Дв Б Т РМ | Рдв = 3кВт Р1 = Рдв ηм ηпк = 3 ∙ 0,98 ∙ 0,99 = 2,91кВт Р2 = Р1 ηзп ηпк = 2,91 ∙ 0,96 ∙ 0,99 = 2,77 кВт Ррм = Р2 ηоп = 2,77 ∙ 0,91 = 2,52 кВт | ||
| Частота вращения, об/мин | Угловая скорость, с-1 | Дв | nном = 943 об/мин | 
|
| Б | n1= nном = 943 об/мин | 
| ||
| Т |  об/мин
| 
| ||
| РМ |  об/мин
| 
| ||
| Вращающий момент, Н·м | Дв Б Т РМ | 
|
После расчета, полученные данные сводим в таблицу
| Параметр | Обозна- чение | Рамер-ность | Числовые значения | |||
| Марка электродвигателя | 4А112МА6У3 | |||||
| Номинальная мощность электродвигателя. | Рном | кВт | ||||
| Номин. частота вращения вала электродвигателя. | nном | об/мин | ||||
| Передача | закрытая | открытая | ||||
| Передаточное число | 3,16 | |||||
| КПД | 0,96 | 0,91 | ||||
| Ступени | Дв. | Б | Т | рм | ||
| Частота вращения вала | ni | об/мин | 314,3 | 99,46 | ||
| Угловая скорость | ωi | с-1 | 98,7 | 98,7 | 32,9 | 10,4 |
| Расчетная мощность на валу | Рi | кВт | 2,91 | 2,77 | 2,52 | |
| Вращающийся момент на валу | Тi | Н·м | 29,1 | 82,9 | 238,4 |
Дата добавления: 2015-02-10; просмотров: 2335;