Кінематичний розрахунок привода машин

В індивідуальному завданні на курсовий проект вихідними даними для розрахунку привода машини зазначається: тягове колове зусилля F_t; колова швидкість v та d_б – діаметр барабана (наприклад – стрічкового транспортера). Якщо вихідними даними є T_в – крутний момент, а також n_в – частота обертання хв^–1, то ці дані відносяться до вихідного (кінцевого) вала привода, або вала робочої машини, якщо між редуктором та машиною є ланцюгова передача.

Кінематичний розрахунок приводу зводиться до визначення необхідної потужності двигуна, вибору електродвигуна, визначення загального передаточного числа приводу та його розподілу по ступеням привода, визначення крутних моментів на кожному валі, визначення їх частоти обертання та кутових швидкостей.

Визначення потужності приводу

Якщо для привода ланцюгового конвеєра не вказаний діаметр зірочки Z_зв, то діаметр зірочки визначається так:

, мм.

де P_t – крок ланцюга, мм;
z_зв – кількість зубів зірочки.

Частота обертання вала ведучої ланки привода машин

, хв^-1 або , с^-1.

де v – колова швидкість ведучої ланки машини, м/с;
D_зв – діаметр зірочки, м.

Потужність на вихідному валі привода або валі робочої машини визначають по формулі.

, Вт.

де F_t – колове зусилля, Н;
v – колова швидкість, м/с.

Потрібна розрахункова потужність двигуна визначається по формулі:

,

де P_в – потужність на вихідному валі привода, кВт.
η_заг. – загальний коефіцієнт корисної дії (к.к.д.) привода.

Загальний коефіцієнт корисної дії визначається як добуток окремих к.к.д. елементів привода і враховує затрати потужності в передачах, підшипниках, муфтах і т.д.

η_заг. = η₁ η₂ … η_n

Приблизні значення к.к.д. передач, підшипників, муфт і т.д. наведені в додатку 1.

Вибір електродвигуна

Після того, як буде знайдена потрібна номінальна потужність електродвигуна його підбирають із стандартного ряду по каталогу. Потужність вибраного електродвигуна повинна бути по можливості близька до потрібної, яка була розрахована. В більшості випадків потужність двигунів перевищує потрібну. Однак при великому запасі потужності двигуна значно зменшуються його експлуатаційні показники. (наприклад : к.к.д., або cosφ), що економічно не вигідно. Величину недовантаження можна визначити по формулі

,

де: Δ – недовантаження двигуна в %;

Р_ном – потужність двигуна, яка відповідає стандартному значенню, (вибраному за каталогом);

Р_дв.пр – потрібна потужність двигуна, яка визначена розрахунком.

При розрахунках допускається від’ємне значення Δ, тобто перенавантаження двигуна, але не більше 5…6%.

Тип двигуна вибирають в залежності від умов роботи і характеру навантаження, кінематичної та конструктивної схем.

В сільськогосподарському виробництві широко використовуються трьох фазні синхронні двигуни серій А; А2 та А4. Однак при проектуванні приводів треба орієнтуватись на серію 4А, двигуни якої відрізняються від попередніх серій, знаходяться в теперішній час в виробництві і в повній мірі відповідають вимогам МЕК (Міжнародної електротехнічної комісії) у відношенні габаритних та приєднувальних розмірів.

Умовні позначення двигунів (Додаток 4) розшифровуються так:

4 – порядковий номер серії

А – найменування роду двигуна (асинхронний)

А – позначення матеріалу корпуса двигуна та підшипникових щитів. (Якщо немає ніякої букви, то корпус і підшипникові щити із чавуну, А – корпус і щити із алюмінію)

56, 63, 71 – висота осі обертання до опорної поверхні в мм;

S, L, M – установчі розміри по довжині корпуса (короткий, середній, довгий)

А, В – позначення довжини сердечника (перша довжина, короткий сердечник – А, друга довжина, довгий сердечник – В)

2, 4, 6, 8 – число полюсів.

У – кліматичне виконання двигуна, для експлуатації в зоні помірного клімату при температурі навколишнього середовища від +40°С до 60°С

3 – категорія розміщення (третя).

Якщо в умовному позначенні перед індексом кліматичного виконання проставлена буква С, то це значить, що двигун має призначення для використання в тваринницьких та пташиних приміщеннях (сільськогосподарського виконання).

Згідно з ГОСТ 15150-69 категорії розміщення двигунів позначаються так:

Категорія 1 – установка на відкритому повітрі.

Категорія 2 – установка в приміщенні, в якому температура і вологість така як і на відкритому повітрі, (під навісом).

Категорія 3 – установка в закритому приміщенні з природною вентиляцією без штучного регулювання мікроклімату.

Категорія 4 – установка в закритому приміщенні з штучним регулюванням мікроклімату.

В двигунах з підвищеним пусковим моментом обмотки статора забезпечують деяке підвищення магнітного потоку, а ротор має захист алюмінієву подвійну «більчачу» клітку. В умовах позначення таких двигунів серії 4А вводиться буква Р. Наприклад 4АР…СУ1.

Приклад умовного позначення:

Двигун 4АА56А2СУ1 ГОСТ 19523-74 – електродвигун 4 серії, асинхронний, коротко замкнутий, закритого виконання, корпус та підшипникові щити виготовлені із алюмінію, з висотою осі обертання до опорної площини 56 мм, сердечник першої довжини, двополюсний, для районів помірного клімату, першої категорії розміщення. При виборі двигуна треба вказати: форму виконання. Умовне позначення форми виконання електричних двигунів згідно ГОСТ 2479-65складаєтьмя із п’яти знаків: перший знак – літера М (машина електрична), другий і третій знак – показують вид, четвертий – виконання машин, п’ятий – форму і кількість вихідних кінців вала.

Наприклад, М101 значить, що електричний двигун виконаний на лапах з двома підшипниковими щитами, кріплення горизонтальне, лапами вниз, з одним вихідним кінцем, форма кінця вала – конічна.

М102 – електродвигун того ж виконання, тільки для установки лапами на вертикальній площині, вихідним кінцем вала вниз, форма кінця вала циліндрична в випадку наявності одного циліндричного кінця, умовне позначення не проставляється).

М103 – електродвигун такого ж виконання тільки вихідний кінець вала направлений вверх, форма кінця фланцева.

М104 – електродвигун встановлений на горизонтальній площині лапами наверх, вихідний кінець вала має два циліндричних посадочних місця.

М202 – означає, що електродвигун виконаний на лапах з двома підшипниковими щитами і фланцем на підшипникових щитах, кріплення вертикальне, вихідний кінець вала вниз, форма кінця вала циліндрична.

М301 – двигун виконаний без лап, з фланцем на підшипниковому щиті, при чому фланець розміщений зі сторони кінця вала і одна центруюча проточка там же.

М302, М303 – електричні двигуни таких виконань, які виготовлені з фланцем на підшипниковому щиті, тільки у виконанні М302 у якого вихідний кінець вала направлений вниз і підшипник сприймає осьове навантаження, установлений на вільному кінці.

У двигунах, виконання М303 підшипник, який сприймає осьове навантаження, розміщений біля фланця, а вихідний кінець вала необхідно при монтажі направляти наверх.

У двигунах, які можна монтувати при любому положенні в просторі і які рекомендуються для сільськогосподарського виробництва таких виконань: М100, М200 і М300.

Відомості по техніко-економічних показниках трьохфазних асинхронних електродвигунів серії 4А в додатку 4 і габаритні розміри в додатку 5.