У нагруженного двигателя частота вращения ротора не совпадает с частотой вращения магнитного поля статора

n_АС=n_C(1-S),

где S-скольжение: S= (n_С - n_АС)/ n_С.

Трехфазные асинхронные электродвигатели изготовляют с числом пар полюсов от 1 до 6. При промышленной частоте тока 50 Hz, синхронная частота вращения зависит от числа пар полюсов:

n_С=3000/Р.

Отсюда ряд синхронных частот вращения ротора электродвигателя:

3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 мин^-1.

Тихоходные двигатели имеют большие габариты, массу и стоимость. Поэтому электродвигатели с n_С=750мин^-1 и менее следует применять только в технически обоснованных случаях. Наиболее часто в приводах общего назначения используют асинхронныедвигатели счастотой вращения (синхронной) 3000 и 1500 мин^-1. Технические данные электродвигателей серии 4А указаны в ГОСТ 19523-81.

Установлена следующая структура обозначения двигателей серии 4А общего назначения:

­­­­­­­­­­­­­­­­__________________________

4А ­­­1 2 3 4 5 6 УЗ

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

где 4 - порядковый номер серии;

А - род двигателя (асинхронный);

1 - исполнение двигателя по способу защиты от окружающей среды: Н – защищенный от попадания частиц и капель и имеющие предохранение от прикосновения к вращающимся частям, находящихся под током, отсутствие данного знака означает закрытые, обдуваемые. Их применяют для приводов общего назначения и в механизмах, к пусковым характеристикам которых не предъявляют особых требований;

2 - исполнение двигателя по материалу станины и щитов (А - станина и щиты алюминиевые, X - станина алюминиевая, щиты чугунные, отсутствие знаков означает, что станина и щиты чугунные или стальные);

3 - высота оси вращения (две или три цифры);

4 - условная длина станины (S, М или L);

5 - длина сердечника статора (А или В) отсутствие данного знака означает одну длину в установочном размере;

6 – число пар полюсов (1, 2, 3, 4, 5, 6);

УЗ - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ15150-69.

Электродвигатели 4АР с повышенным пусковым моментом ГОСТ 20818-75 применяют для привода механизмов, имеющих повышенную пусковую нагрузку.

Для выбора необходимого типоразмера электродвигателя предварительно определяются требуемые значения его номинальной мощности и частоты вращения.

Требуемая (расчетная) мощность электродвигателя:

P ,

где: h_ПР - ориентировочное (расчетное) значение КПД привода

h_ПР=h₁*h₂*h₃*…*h_К*h

где h₁,…, h_К - частные значения КПД передач привода;

h -КПД пары подшипников, m – число пар подшипников привода.

Ориентировочные значения КПД передач и элементов привода указаны в таблице №1

По рассчитанной мощности двигателя, как правило, выбирается асинхронный электродвигатель трехфазного тока (для постоянных или близких к ним нагрузках) по условию Р_Р Р_ЭД, где Р_ЭД - паспортная мощность электродвигателя.

Таблица 1. Значения КПД передач привода

Вид передачи КПД

Зубчатые передачи редуктора (закрытые):

цилиндрическими колесами ................... 0,96 … 0,98

коническими колесами ...................... 0,95 … 0,97

Червячная передача при числе заходов червяка:

Z₁ = 1 ...................................... 0,70 … 0,80

Z₁ = 2 ...................................... 0,75 … 0,85

Z₁ = 4 ...................................... 0,80 … 0,90

Зубчатая открытая ............................... 0,95 … 0,96

Планетарная передача:

одноступенчатая ............................ 0,90 … 0,95

двухступенчатая ............................ 0,85 … 0,90

Цепная передача ................................. 0,92 … 0,96

Ременная передача ............................... 0,94 … 0,96

Муфта соединительная ............................ 0,995

Подшипники качения (одна пара) .................. 0,995

Примечание. В курсовом проектировании рекомендуется значения КПД принимать по максимальным значениям.

Таблица 2. Рекомендуемые значения передаточных чисел механических передач.

Тип передачи

Передаточное число U

Зубчатая цилиндрическая .......................……………… 3 … 5

Зубчатая коническая …………………………………….2 …4

Червячная передача при числе заходов червяка:

Z₁ = 1 … .…………………………………………… 30 … 60

Z₁ = 2 ...................................…………………………15 … 30

Z₁ = 4 ....................................…………………………8 … 15

Цепная ........................................……………………… 1,5 …2,4

Ременная ......................................……………………… 2 … 4

Коробка передач ...............................…………………….1 … 2,5

Требуемая (расчетная) частота вращениявала электродвигателя, исходя из кинематической схемы привода:

n n_ВВ*U_ПР,

где n_ВВ - заданное номинальное значение частоты вращения выходного вала привода или ведущего вала исполнительного механизма;

U_ПР - ориентировочное (расчетное) значение передаточного числа привода:

U_ПР=U₁*U₂*U₃*…U_К,

где U₁,…U_K - передаточные числа передач привода.

По таблице 3 в зависимости от вычисленныхи nподбирается электродвигатель по условию: чтобы номинальная (асинхронная) частота вращения двигателя nкак можно точнее соответствовала расчетной частоте n(можно просто принятьближайшую), а номинальная мощность P_ЭД была не меньше расчетной Р .При постоянном режиме нагружения допускается перегрузка электродвигателядо 8%.

3. Двигатели закрытые, обдуваемые, единой серии 4А

(тип/асинхронная частота вращения, об/мин)

Мощность	Синхронная частота вращения, об/мин
Р кВт
0,55	63В2/2960	71А4/1390	71B6/900	80B8/700
0,75	71А2/2840	71В4/1390	80A6/915	90L8/700
1,1	71В2/2810	80А4/1420	80B6/920	90LB8/700
1,5	80А2/2850	80В4/1415	90L6/935	100L8/700
2,2	80В2/2850	90L4/1425	100L6/950	112MA8/700
	90L2/2840	100S4/1435	112M6/955	112MB8/700
	100S2/2880	100L4/1430	112M6/950	132S8/720
5,5	100L2/2880	112M4/1445	132S6/965	132M8/720
7,5	112М2/2900	132S2/1455	132M6/970	160S8/730
	132М2/2900	132M4/1460	160S6/975	160M8/730
	160S2/2940	160S4/1465	160M6/975	180M8/730
18,5	160М2/2940	160M4/1465	180M6/975	200M8/735
	180S2/2945	180S4/1470	200M6/970	200L8/730
	180М2/2945	180M4/1470	200L6/980	225M8/735
	200М2/2945	200M4/1475	225M6/980	250S8/740
	200L2/2945	200L4/1475	250S6/985	250M8/740
	225М2/2945	225M4/1480	250M6/985	280S8/735
	250S2/2960	250S4/1480	280S6/980	280M8/735
	250М2/2960	250M4/1480	280M6/980	315S8/735
	280S2/2940	280S4/1465	315S6/980	315M8/735

ПРИМЕЧАНИЯ: 1. Во втором и последующих столбцах таблицы обозначен типа двигателя, после косой черты указана асинхронная частота вращения электродвигателя (n ).

Пример условного обозначения асинхронного электродвигателя закрытого обдуваемого со станиной и щитами из чугуна, с высотой оси вращения 71 мм, длиной сердечника статора А, двухполюсного, климатического исполнения У, категории размещения 3.

Электродвигатель 4А. 71А. 2. УЗ ГОСТ 19523-81

В табл. 4 приведены основные размеры электродвигателей серии 4А ГОСТ 19523-74.
Таблица 4. Двигатели. Основные размеры (мм).

Тип

Число полюсов

Установочно-присоединительные размеры, мм

Габаритные размеры, мм

d1

d10

l1

l10

l31

b10

h

h10

d30

l30

h31

4А 71А,В

2,4,6,8

4А 80А

2,4,6,8

4А 80В

2,4,6,8

4А 90L

2,4,6,8

4А 100S

2,4,6,8

4А 100L

2,4,6,8

4А 112M

2,4,6,8

4А 132S

2,4,6,8

4А 132M

2,4,6,8

4А 160S

4А 160S

4,6,8

4А 160M

4А 160M

4,6,8

4А 180S

4А 180S

4,6,8

4А 180M

4А 180M

4,6,8

4А 200M

4А 200M

4,6,8

4А 200L

4А 200L

4,6,8

4А 225M

4А 225M

4,6,8

4А 250S

4А 250S

4,6,8

4А 250M

4А 250M

4,6,8

Энерго-кинематический расчет привода

Так как значение номинальной частоты вращения вала выбранного электродвигателя n может отличаться от исходного расчетного n ,то ранее принятые передаточные числа передач привода требуют корректировки.

Фактическое общее передаточное число привода:

U

Переразбиваем фактическое передаточное число привода по передачам с учетом рекомендаций и стандартного ряда на передаточные числа. Корректировка проводится в следующей последовательности:

1.Назначаем с учетом рекомендаций и стандартного ряда (таблицы 2,5) передаточное число открытой передачи U₁.

2.Определяем передаточное число редуктора (остальных передач)

.

2. Разбиваем (с учетом рекомендаций табл.2, стандартного ряда табл. 5 и рекомендаций табл. 6) передаточное число редуктора (остальных передач) между быстроходной и тихоходной ступенями с учетом кинематической схемы редуктора.

Таблица 5. Стандартные значения U

1 ряд		1,25	1,6	2,0	2,5	3,15	4,0	5,0	6,3
2 ряд	1,12	1,4	1,8	2,24	2,8	3,55	4,5	5,6	7,1

Примечания. 1. Ряд можно продлить, умножив его на 10.

2. Передаточные числа из стандартного ряда назначают для редукторов и передач, выпускаемых массово или серийно.

Определяем фактическое передаточное число привода с учетом назначенных (стандартных) передаточных чисел передач привода:

U U …U

Определяем фактическую частоту вращения выходного вала привода:

Определим погрешность частоты вращения выходного вала привода и сравним с допускаемой при двух передачах Dn=3%, при трех - Dn=5%, при четырех передачах 6%

n_MAX (1)

Если данное условие (1) не выполняется, следует изменить, в пределах рекомендаций, передаточные числа одной или нескольких передач. При выполнении условия (1) переходим к следующему этапу расчета.

Определяем частоты вращения валов привода:

-асинхронной частоте вращения вала электродвигателя, об/мин

об/мин

об/мин и так далее до последнего (выходного) вала привода.

Определяем крутящий момент на валах привода:

,Н*м,

,Н*м,

,Н*м и так далее до последнего (выходного) вала привода. Рассчитанные крутящие моменты частоты вращения валов целесообразно оформить в виде таблицы.

Сводная таблица крутящих моментов и частот вращения валов привода

вал	I	II	III	IV	V
n, об/мин.
T, Н*м

6. Рекомендации по разбивке передаточного числа между ступенями

редукторов различных кинематических схем

Редуктор	Схема	Передаточное число
		Иб (И1)	ИТ (И2)
Двухступенчатый по развернутой схеме     Двухступенчатый с раздвоенной быстроходной ступенью		Иред./Ит
Двухступенчатый соосный		Иред./Ит
Коническо-цилиндрический		Иред./Ит
Цилиндрическо-червячный   Червячно-цилиндрический		2...3,15   8min	2,5…3,15
Планетарный двухступенчатый Иред.£25 25< Иред.£63 Иред.>63		Иред./6,3	Иред./4 6,3 0,1 Иред.