Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода
ВОЛЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ВОДНОГО ТРАНСПОРТА
Шкляр Ю.Л.
ДЕТАЛИ МАШИН
РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
Методические указания к выполнению курсового проекта по деталям машин
для студентов очного и заочного обучения всех инженерных специальностей.
2000 г.
Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода.
В качестве исходных данных на проектирование могут быть заданы:
окружная сила Ft (кН) на барабане ленточного или звездочке цепного конвейера, окружная скорость движения ленты или цепи v (м/с), диаметр барабана Dб (м). число зубьев z и шаг цепи t (мм); производительность винтового конвейера Q (т/ч), частота вращения nв (об/мин); мощность Рв (кВт) и частота вращения nв приводного вала рабочего органа машины.
1.1. Выбор электродвигателя
1.1.1. Потребная мощность двигателя приводов ленточных и цепных конвейеров определяется по формуле, кВт
Рmр = Ft v/ηобщ, (1.1)
где ηобщ = η1 η2 η3 … .
Здесь η1 η2 η3 - КПД отдельных звеньев кинематической цепи, ориентировочные значения которых с учетом потерь в подшипниках можно принять из табл. 1.1.
1.1.2. Мощность двигателя привода винтового конвейера определяется по формуле, кВт
Рmр = Рв /ηобщ, (1.2)
где Рв - мощность на валу винта конвейера, кВт,
Рв = 0,0027 Q L ω;
Q - расчетная производительность конвейера, т/ч
L - длина конвейера, м;
ω - коэффициент сопротивления перемещению.
В остальных случаях мощность двигателя определяется по формуле (1.1)
1.1.3. Определяют частоту вращения вала электродвигателя
nэ = nвu1u2u3, (1.3.)
где u1 , u2 , u3 - передаточные числа кинематических пар привода (табл. 1.2.)
Для этого по исходным данным сначала рассчитывают частоту вращения приводного вала
или 
,
Диаметр тяговой звездочки конвейера равен, мм
,
где t - шаг тяговой цепи, мм; z - число зубьев звездочки.
При определении частоты вращения вала электродвигателя в формулу (1.3) подставляют средние значения передаточных отношений кинематических пар. После этого по табл. 1.3. подбирают электродвигатель с мощностью Р (кВт) и частотой вращения ротора (об/мин), ближайшими к полученным ранее Рmp и nэ.
Пример. Выбрать электродвигатель для привода ленточного транспортера: Ft = 10 кН; v = 0,63 м/с; Dб = 0,5 м. Привод состоит из ременной передачи и двухступенчатого цилиндрического редуктора
Определяем общий КПД привода
ηобщ = 0,95*0,97*0,97=0,894,
(Из таблицы 1.1. взяты средние значения КПД передач).
По формуле 1.1 определяем потребную мощность электродвигателя
Рmp = 10*0,63/0,894=7,05 кВт.
Частота вращения приводного вала
nв = 60*0,63/3,14*0,5=24 об/мин
Подставляем в формулу 1.3 средние значения передаточных отношений из табл. 1.2
nэ = nв * uр * um * uб = 24*3*4*4,5=1296 об/мин,
где uр - передаточное число ременной передачи, um и uб - передаточные числа тихоходной и быстроходной ступеней редуктора.
По табл. 1.3. подбираем электродвигатель 132 S 4 : Рэ = 7,5 кВт; nэ = 1445 об/мин.
Кинематический расчет
Цель расчета: определение передаточных чисел привода, частот вращения и вращающих моментов на валах.
1.2.1. Определение передаточных чисел привода.
После выбора электродвигателя определяют общее передаточное число привода
uобщ = nэ / nв ,
Полученное расчетом общее передаточное число распределяют между типами и ступенями передачи.
Если в кинематический схеме кроме зубчатых передач имеется ременная передача, то принимают ее передаточное число в диапазоне от 2 до 3. Делают это для того, чтобы обеспечить соразмерность деталей ременной передачи с остальными передачами привода.
Передаточное число редуктора
uред = uобщ / up.
Если в схеме привода отсутствует ременная передача, то передаточное число редуктора
uред = uобщ.
Передаточное число uт тихоходной ступени двухступенчатых редукторов, выполненных по развернутой и раздвоенной схемам определяют по соотношению
uт = 0,88 √ uред.
Передаточное число uт тихоходной ступени соосного редуктора определяют по соотношению
uт = 0,95 √ uред.
Передаточное число uБ быстроходной ступени для перечисленных выше редукторов
uБ = uред / uт.
Передаточные числа редукторов и отдельных их ступеней следует принимать из единого ряда: 2,00; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4,0; 4,5; 5,0; 5,6; 6,3; 7,1; 8,0; 9,0; 10,0; 11,2; 12,5; 14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,4; 25,0; 28,0; 31,5; 35,5; 40,0; 45,0; 50,0; 56,0; 63,0; 71,0; 80,9; 90,0; 100; 112; 125; 140;
1.2.2. Определение частот вращения и угловых скоростей
Угловая скорость вала электродвигателя равна
ωэ = π nэ / 30 с-1.
Частота вращения ведомого шкива ременной передачи (быстроходного вала редуктора)
nБ = nэ / up.
Частота вращения промежуточного вала редуктора
nпр = nБ / uБ.
Промежуточный вал редуктора является ведущим для тихоходной ступени.
1.2.3. Определение моментов на валах
Вращающий момент на валу электродвигателя (на ведущем шкиве ременной передачи)
Тэ = Рmp/ωэ, Н м,
здесь мощность Рmp - в Ваттах.
Вращающий момент на быстроходном валу редуктора
ТБ = Тэ upηр, Н м.
Вращающий момент на тихоходном валу редуктора (на колесе тихоходной ступени)
ТТ = Тпр uт ηзуб, Н м.