Цель и задачи энерго-кинематического расчета привода

Целью энерго-кинематического расчета привода является обеспечение требуемых характеристик рабочего органа привода.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

‑ подобрать электродвигатель, способный преодолеть нагрузки, возникающие на рабочем органе;

‑ подобрать передаточные отношения для передач привода таким образом, чтобы обеспечить требуемые скорости и частоты вращения рабочего органа;

‑ определить энерго-кинематические параметры на валах привода, которые будут являться исходными данными к проектированию передач, составляющих привод.

Основные виды рабочих органов

Привод предназначен для приведения в действие рабочего органа. В качестве рабочего органа могут выступать барабаны грузоподъемных механизмов и ленточных конвейеров (рисунок 1, а), звездочки тяговых цепей цепных и скребковых конвейеров (рисунок 1, б), шнек винтовых конвейеров (рисунок 1, в) и др.

а – барабан; б – звездочка; в - шнек

Рисунок 1 – Виды рабочих органов

При работе механизмов для приведения в действие которых необходим рабочий орган на нем возникают нагрузки, которые привод должен преодолеть. В качестве таких нагрузок могут служить окружное усилие , Н или крутящий момент .

Кроме того, рабочий орган должен обеспечивать движение тяговых канатов, лент, тросов, цепей исполнительного механизма с определенной линейной скоростью или вращаться с определенной угловой скоростью .

Поэтому данные параметры рабочего органа будут являться исходными данными для энерго-кинематического расчета привода.

Выбор электродвигателя

Исходными данными для энерго-кинематического расчета привода являются: окружное усилие ,H или крутящий момент , Н·м, которые должен реализовать привод на рабочем органе; окружная скорость , м/сили угловая скорость ,с^-1, геометрические параметры рабочего органа.

Электродвигатель для привода подбирается по двум параметрам: требуемой мощности , Вт, и требуемой частоте вращения , мин^-1.

Порядок подбора электродвигателя для привода представим в виде таблицы 3.1.

Таблица 3.1 – Порядок подбора электродвигателя для привода

Параметр	Обозна-чение	Определение параметра
Мощность на рабочем органе		или , где - количество рабочих органов на приводном валу.
Общий КПД привода		где - КПД элементов составляющих привод. (определяем по таблице 3.2).
Требуемая мощность электродвигателя		.
Расчетный диаметр рабочего органа		Если рабочим органом является барабан или диск, то его диаметр задан по условию.
Если рабочим органом является звездочка цепной передачи, то ее диаметр рассчитывается по формуле где - шаг цепи; - число зубьев звездочки (заданы по условию).
Если рабочим органом является колесо зубчатой передачи, то его диаметр рассчитывается по формуле , где - модуль колеса; - число зубьев колеса (заданы по условию).
Если рабочим органом является шнек, то для определения требуемой частоты вращения двигателя его диаметр не требуется.

Продолжение таблицы 3.1

Угловая скорость рабочего органа
Частота вращения рабочего органа		.
Требуемая частота вращения двигателя		где - ориентировочное значение передаточ-ного отношения передач, из которых состоит привод (определяем по таблице 3.2).
Выбор электродвигателя		По таблице 3.3 выбирается электродвигатель с ближайшей большей мощностью ( > ) и ближайшей частотой вращения ( > ) или ( < ).

Таблица 3.2 – Ориентировочное значение КПД и передаточных отношений элементов привода

Передачи	Изображение	Открытая	Закрытая
Передаточное отношение	КПД	Передаточное отношение	КПД
Цилиндрическая зубчатая	прямозубая		4,0…7,0 (12)	0,93	2…5,0 (8)	0,97
косозубая
шевронная
Коническая зубчатая	прямозубая		3,0…5,0 (7)	0,92	2…3,0 (5)	0,95
косозубая		3,0…6,0 (7)
с круговым зубом
Червячная		-	-	8…50 (80)	0,7
Ременная	плоско-ременная		2…6 (6)	0,95	-	-
клино-ременная		2…5 (7)	0,94	-	-
Цепная		2…5 (7)	0,91	-	-
Подшипники качения (пара)		-	-	-	0,99
Муфты		-	-	-	0,98

Таблица 3.3 – Электродвигатели асинхронные

Тип электродвигателя	РЭД, кВт	nЭД, мин-1	Тип электродвигателя	РЭД, кВт	nЭД, мин-1
4А71А2У3	1,1		4А80В6У3	1,1
4А80А2У3	1,5		4A90L6У3	1,5
4А80В2У3	2,2		4А100L6У3	2,2
4A90L2У3	3,0		4А112МА6У3	3,0
4A100S2У3	4,0		4А112МВ6У3	4,0
4A100L2У3	5,5		4A132S6У3	5,5
4А112М2У3	7,5		4А132М6У3	7.5
4А132М2У3	11,0		4A160S6У3	11,0
4A160S2У3	15,0		4А160М6У3	15,0
4А160М2У3	18.5		4А180М6У3	18,5
4A180S2У3	22.0		4А200М6У3	22,0
4А80А4У3	1,1		4А90LВ8У3	1,1
4А80В4У3	1,5		4А100L8У3	1,5
4А90L4У3	2,2		4А112МА8У3	2,2
4А100S4У3	3,0		4А112МВ8У3	3,0
4A100L4У3	4,0		4А132S8У3	4,0
4А112М4У3	5,5		4А132М8У3	5,5
4A132S4У3	7,5		4А160М8У3	7.5
4А132М4У3	11,0		4А160М8У3	11,0
4A160S4У3	15,0		4А180М8У3	15,0
4А160М4У3	18,5		4А200М8У3	18,5
4A180S4У3	22,0		4А200М8У3	22,0

Пример

Подобрать электродвигатель для привода ленточного конвейера если известно:

‑ окружное усилие на барабане кН;

‑ окружная скорость ленты м/с;

‑ диаметр барабана мм.

Расчет сведем в таблицу 3.4

Таблица 3.4 – Порядок выбора электродвигателя

Параметр	Обозна-чение	Определение параметра
Мощность на барабане		кВт
Общий КПД привода
Требуемая мощность электродвигателя		кВт

Продолжение таблицы 3.4

Расчетный диаметр рабочего органа		мм (задан по условию)
Угловая скорость рабочего органа		с-1
Частота вращения рабочего органа		мин-1
Требуемая частота вращения двигателя
Выбор электродвигателя		По таблице 3.3 выбираем электродвигатель 4A132S6У3 с = 5,5 кВт> =4,43 кВт и частотой вращения =950 мин-1.