Кинематический и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя

1.1.Расчет мощности электродвигателя.

Мощность на валу электродвигателя передается всем приводом, состоящим из механической передачи (цепной, зубчатой, ременной) и редуктора. Ее значение определяют по данной мощности:

, (1.1)

где Р –требуемая мощность электродвигателя, кВт; Р_вых –мощность на выходном валу привода, кВт; η_общ – общий КПД привода;

, (1.2)

где η₁, η₂, …, η_n – КПД соответствующих передач и пар трения.

В зависимости от схемы задания КПД ступени могут быть приняты для следующих передач:

- закрытой зубчатой передачи с цилиндрическими колесами, η = 0,97…0,98;

- закрытой зубчатой передачи с коническими колесами, η = 0,96…0,97;

- открытой зубчатой передачи, η = 0,95…0,96;

- зубчатой передачи с цилиндрическими колесами, сдвоенной η = 0,97;

- закрытой червячной передачи при числе заходов червяка, z = 1 - η = 0,70…0,75; z = 2 - η = 0,80…0,85; z = 4 - η = 0,80…0,95;

- закрытой зубчатой передачи с коническими колесами, η = 0,96…0,97;

- ременной передачи с плоским ремнем, η = 0,96…0,98;

- ременной передачи с клиновым ремнем, η = 0,95…0,97;

- закрытой цепной передачи, η = 0,90…0,96;

- открытой цепной передачи, η = 0,70…0,88;

- одной пары подшипников качения - η = 0,99…0,995; скольжения - η = 0,98…0,99;

- фрикционная передача, закрытая - η = 0,90…0,96; открытая - η = 0,70…0,88;

- волновая передача, η = 0,80…0,92;

- муфты соединительной, η = 0,99.

Приведенные значения КПД являются приближенными.

1.2. Выбор электродвигателя.

По найденному значению требуемой мощности Р подбирается электродвигатель и номинальная частота оборотов данного двигателя (см. табл. 1.1). Должно быть выполнено условие Р₁ ≥ Р. Обычно выбирается ближайшее большее значение.

Таблица 1.1

Электродвигатели асинхронные серии 4А по ГОСТ 19523-81

Мощность, P, кВт	Синхронная частота вращения, об/мин
Марка	nном, об/мин	Марка	nном, об/мин	Марка	nном, об/мин	Марка	nном, об/мин
0,25	56В2		63A4		63B6		71В8
0,37	63А2		63B4		71A6		80А8
0,55	63В2		71A4		71B6		80В8
0,75	71А2		71B4		80A6		90LA8
1,10	71В2		80A4		80B6		90LB8
1,50	80А2		80B4		90L6		100L8
2,20	80В2		90L4		100L6		112MA8
3,0	90L2		100S4		112MA6		112MB8
4,0	100S2		100L4		112MB6		132S8
5,5	100L2		112M4		132S6		132M8
7,5	112М2		132S4		132M6		160S8
11,0	132Н2		132M4		160S6		165M8
15,0	160S2		160S4		160M6		180M8
18,5	160М2		160M4		180M6		200M8
22,0	180S2		180S4		200M6		200L8
1. Пример условного обозначения электродвигателя мощностью 11 кВт, синхронная частота вращения 1500 об/мин Электродвигатель 4А132М4У3 2. Значения символов в условных обозначениях: цифра 4 указывает порядковый номер серии; буква А – род двигателя – асинхронный. Следующие за буквой А числа (двух- или трехзначные) соответствуют высоте оси вращения, мм; буквы L, S и М относятся к установочным размерам по длине станины; буквы А и В – условные обозначения длины сердечника. Цифры 2, 4, 6 и 8 означают число полюсов. Последние два знака У3 показывают, что двигатель предназначен для эксплуатации в зоне умеренного климата.

Таблица 1.2.

Электродвигатели серии 4А. Основные размеры, мм

Тип двигателя

Число полюсов

Исполнение

IM1081

IM1081, IM2081, IM3081

IM1081, IM2081

IM2081, IM3081

d30

l1

l30

d1

b1

h1

l30

l31

d10

b10

h

h10

h31

l20

l21

d20

d22

d24

d25

71А, В

2, 4, 6, 8

3,5

80А

80В

90L

100S

100L

112М

132S

132М

160S

4, 6, 8

160М

4, 6, 8

180S

4, 6, 8

180М

4, 6, 8

1.3. Определение общего передаточного числа привода.

, (1.3)

где n_дв – частота вращения двигателя, об/мин; n_вых – частота вращения выходного вала привода, об/мин.

Частоту вращения выходного вала привода можно найти из формулы:

, (1.4)

где ω_вых – частота вращения выходного вала привода, об/мин/

Общее передаточное число разбиваем по ступеням механических передач:

, (1.5)

где u₁, u₂, …, u_n – передаточные числа соответствующих передач.

Задаемся значением передаточного числа редуктора, выбирая его из таблицы 1.3.

Таблица 1.3

Рекомендуемые значения передаточных чисел

Закрытые зубчатые передачи (редукторы) одноступенчатые цилиндрические и конические ГОСТ 2185-66
1-ый ряд	1,0	1,25	1,6	2,0	2,5	3,15	4,0	5,0	6,3	8,0	10,0
2-ой ряд	1,12	1,4	1,8	2,24	2,8	3,55	4,5	5,6	7,1	9,0	11,2
Открытые зубчатые передачи	3…7
Цепные передачи	2…5
Ременные передачи	2…4
Муфты

Значения 1-го ряда следует предпочитать значениям 2-го ряда.

Значение оставшейся передачи (открытой зубчатой, цепной, ременной) определяем по формуле:

, (1.5)

1.4. Расчет мощности на валах привода.

Рассчитаем мощность на валах привода по следующим формулам:

Р_I=Р_дв; Р_II=Р_I η₁; Р_III=Р_II η₂; Р_IV=Р_III η₃, (1.6)

где Р_дв – мощность выбранного электродвигателя, Вт; Р_I, Р_II, Р_III, Р_IV – мощность на соответствующих ступенях привода, Вт; η₁, η₂, η₃ – КПД соответствующих ступеней привода.

1.5. Расчет частоты вращения валов привода.

Определим частоту вращения валов привода по формулам:

; ; ; , (1.7)

где п_I, п_II, п_III, п_IV – частота вращения на соответствующих ступенях привода; и_пер – передаточное число соответствующей передачи.

1.6. Определение вращающих моментов.

Определяем вращающие моменты на всех валах привода по формулам:

, , (1.8)