ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №5

Тема: ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ РЕДУКТОРА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

Цель работы: Получение практических навыков для выполнения курсового проекта по дисциплине «Детали машин и основы конструирования».

Задание: Выполнить кинематический и силовой расчёт привода. Выбрать электродвигатель для редуктора общего назначения.

Теоретическое обоснование.

В типовых заданиях на курсовое проектирование по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» приводится кинематическая схема привода. Студенты должны уметь рассчитывать все элементы привода и разработать конструкцию одноступенчатого зубчатого или червячного редуктора.

Первый этап курсового проектирования - анализ кинематической схемы привода и выбор электродвигателя.

На рис. 5.1 показана одна из типовых схем привода к ленточному конвейеру: от электродвигателя вращение передается валу барабана через ременную передачу, зубчатый одноступенчатый редуктор и цепную передачу.

Для определения требуемой мощности электродвигателя в задании должны быть указаны вращающий момент Т_р (Нм) на валу барабана и угловая скорость ω_Р (рад/с) этого вала или же сила тяги F(н) и скорость V(м/c) ленты.

Искомую мощность Р вm электродвигателя определяют из выражения

Р = Тр·ω_р/η = F·V/η,(5.1)

где η - КПД привода, равный произведению частных КПД передач, входящих в кинематическую схему

η = η₁ · η₂· …· η_k (5.2)

Таблица 5.1

КПД механических передач

Передача	КПД
Зубчатая в закрытом корпусе с: цилиндрическими колесами коническими колесами Червячная при числе заходов червяка: z1 = l z2 = 2 z3=4 Цепная закрытая открытая Ременная плоским ремнем клиновым ремнем	0,97-0,98, 0,96-0,97 0,70-0,75 0,80-0,85 0,83-0,95 0,93-0,97 0,90-0,95 0,96-0,98 0,95-0,97
Примечание: Потери на трение в опорах каждого вала учитываются множителем η0 = 0,990 ... 0,995.

Мощность электродвигателя, подбираемого для проектируемого привода, должна быть не ниже той, которая определена по формуле (5.1). Преимущественно выбираются асинхронные электродвигатели трехфазного тока единой серии 4А, с синхронной частотой вращения n_с = 1000, 1500 об/мин (возможны числа оборотов 500, 600, 730, 3000 об/мин).

При возрастании нагрузки, частота вращения вала двигателя уменьшается вследствие скольжения:

n_ном = n_с (1 - s). (5.3)

В исходных данных указывают частоту вращения n_р (об/мин) рабочего привода вала или же диаметр D (м), барабана конвейера и скорость V (м/с) ленты, по этим данным находят:

n_p= . (5.4)

Передаточное отношение привода

u= . (5.5)

Намечают ориентировочно значение частных передаточных отношений передач, входящих в привод так, чтобы их произведение было равно общему передаточному отношению:

u = u₁·u_2· ...·u_k (5.6)

Для зубчатых передач u= 2 ... 6

Для червячных передач u = 8 ... 80

Для цепных передач u = 3 ... 6

Для ременных передач u = 2 ... 4

Порядок выполнения работы

Провести кинематический и силовой расчет привода, показанного на рис. 5.1. Подобрать асинхронный электродвигатель трехфазного тока, определить передаточное отношение каждой передачи. Исходные данные: диаметр барабана D =0,3м, тяговая сила F= 4 кН, скорость ленты V=0,8 м/с.

Решение

1. Внимательно проанализировать и зарисовать предложенную в задании кинематическую схему привода.

2. Принять значения η по табл. 5.1:

ременной передачи η₁ = 0,98

зубчатой пары η₂= 0,98

цепной передачи η₃ = 0,96

потери на трение в опорах трех валов η₀³ = 0,99³

Определить КПД привода по формуле (5.2):

η = η₁ · η₂ · η₃ · η₀³=0, 98 · 0, 98 · 0, 96 · 0,993 = 0,89.

3. Определить требуемую мощность электродвигателя по формуле (5.1).

Р = F·V/η = 4·10³·0,8/0,89 = 3,6·10³ Вт.

Определить частоту вращения вала барабана:

n_p= = 30,5 об/мин.

4. По табл. 5.2 выбирают электродвигатели четырех марок:

1. 4A100S 2 Y3, Р = 4кВт, n₀=3000 об/мин S = 3,3%

2. 4А 100L4 Y3, Р = 4кВт, n_c= 1500 об/мин S = 4,7%

3. 4А 112 MBSY3, Р = 4кВт, n_c= 1000 об/мин S=3,l %

4. 4А 132 S 8 Y3, Р = 4кВт, n_c=750 об/мин S = 4,1 %

Если выбрать первый двигатель для привода, то могут возникнуть затруднения с реализацией большого передаточного числа (≈ 100), а двигатель с n_s = 750 об/мин имеет большие габариты и массу. Поэтому предпочтительнее двигатели с n_с= 1500 и 1000 об/мин.

5. По формуле (5.3) определить номинальные числа оборотов:

a) n_ном = n_с (1 - s) = 1500 (1 – 0,047 об/мин) = 1430 об/мин;

b) n_ном = n_с (1 - s) = 1000 (1 - 0,051 об/мин) = 949 об/мин.

6. Определить передаточное отношение привода по формуле (5.5) и произвести его разбивку. Передаточное отношение привода:

а) u = u_ном/ u_р = 1430/30,5 · 46,9;

б) u = u_ном/ u_р = 949/30,5 · 31,1.

Разбивка общего передаточного отношения допускает много решений.

Например, для варианта а:

а) n₁ = 2,5; u₂ = 5; u₃ = 3,8; u = 2,5·5·3,75 = 46,9.

для варианта б:

б) n₁= 2; u₂ = 4; u₃=3,9; u = 2·4·3,9 = 31,2.

Отклонение от расчетного передаточного отношения привода не должно превышать ±3%.

Указание: Передаточное число зубчатой передачи брать из стандартного ряда: 1.12; 1.25; 1.4; 1.6; 1.8; 2; 2.24; 2.5; 2.8; 3.15; 3.55; 4; 4.5; 5; 5.6; 6.3.

Рис. 5.1. Кинематическая схема привода ленточного конвейера

Таблица 5.2