Проектирования привода

 
 
 
 
 
 
 

 
 

                                           2. Раздел. Эскизный проект.

   2.1.Выбор   двигателя.  Кинематический  расчет  привода. 
 

2.1.1.   Определение мощности и  частоты  вращения двигателя

       Мощность  двигателя зависит от требуемой  мощности рабочей машины, а его  частота вращения — от частоты вращения  приводного вала рабочей  машины.

      1.  Определить    требуемую    мощность    рабочей    машины Р_рм,  кВт;

      P_pм = Fv — если в исходных данных на проектирование указано значение тяговой силы F, кН, и линейной скорости v,  м/с,  тягового  органа рабочей машины;

      Р_рм = Т ω= 5.8×0.55=3.19

      —если указано значение вращающего момента Т, кН × м, и угловой скорости ω, рад/с, тягового органа рабочей машины.

      2.  Определить    общий    коэффициент    полезного    действия (КПД) привода:

η = η_зп  η_оп  η_м  η_пк η_пс;

где η_зп, η_оп, η_м, η_пк, η_пс—коэффициенты полезного действия закрытой передачи (редуктора), открытой передачи, муфты, подшипников качения (по кинематической схеме в редукторе две пары подшипников) и подшипников скольжения (по схеме на приводном валу рабочей машины одна пара подшипников). Значения КПД передач и подшипников выбрать из таблицы  2.

Значения  КПД механических передач (без учета потерь в подшипниках)

Таблица  2.

 

Продолжение таблицы 2 

Примечание: 1.Ориентировочные значения КПД закрытых передач в масляной ванне приведены для колес, выполненных по 8-й степени точности, а для открытых — по 9-й; при более точном выполнении колес КПД может быть повышен на 1...1,5%; при меньшей точности — соответственно понижен.

2. Потери в подшипниках на трение оцениваются следующими коэффициентами: для одной пары подшипников качения η_пк = 0,99. ..0,995;=0.98³, для одной пары подшипников скольжения η_пс = 0,98...0,99. =0.99²,

3.  Потери  в муфте принимаются η_м = 0,98.

η = 0.97²×0.93²×0.98×0.98³×0.99²=0.74

4.  Определить  требуемую мощность  двигателя Р_дв,  кВт:

Р_дв = 2Р_рм/ η = 2×3.19/0.74=8.62 кВт

5.  Определить номинальную мощность двигателя Р_ном, кВт. Значение номинальной мощности выбреются из справочных данных по величине, большей, но ближайшей к требуемой мощности Р_дв.

Р_ном  ≥ Р_дв

6. Выбираем тип двигателя 

Каждому значению номинальной мощности Р_ном соответствует в большинстве не одно, а несколько типов двигателей с различными частотами вращения, синхронными 3000, 1500, 1000, 750 об/мин.). При этом надо учесть, что двигатели с большой частотой вращения (синхронной 3000 об/мин) имеют низкий рабочий ресурс, а двигатели с низкими частотами (синхронными 750 об/мин) весьма металлоемки, поэтому их нежелательно применять без особой необходимости в приводах обще

 

го назначения малой мощности. Электродвигатель выбираем по таблице К9 (смотри приложение).

4А                          Р_ном = 9  кВт;       n_ном = 690 об/мин.

2.1.2.  Определение передаточного числа привода и его ступеней

      Передаточное  число привода и определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя n_ном к частоте вращения приводного вала рабочей машины n_рм при номинальной нагрузке:           и= n_ном/ n_рм;

1. Определить  частоту вращения приводного  вала рабочей машины и_рм,  об/мин:

а) для ленточных  конвейеров, грузоподъемных и прочих машин:

     отсюда 

где v — скорость тягового органа, м/с; D — диаметр барабана, мм;

б) для  цепных  конвейеров:

 отсюда

где   v — скорость   конвейера,   м/с;   z — число   зубьев   ведущей звездочки  тягового  органа; р — шаг  тяговой цепи,  мм.

2. Определить  передаточное число привода для  всех приемлемых вариантов типа двигателя при заданной номинальной мощности  Р_ном:

          

3.  Определить  передаточные  числа   ступеней  привода.

Определение и  выбор передаточных чисел ступеней произвести разбивкой передаточного числа привода для всех вариантов  типа двигателя  так,  чтобы

 
 

где и, и_зп, и_оп — соответственно передаточные числа привода, редуктора и открытой  передачи.

          

При этом возможны два способа разбивки передаточного числа и:

а) оставить передаточное число редуктора и_зп постоянным, изменяя передаточное  число  открытой передачи:

б) оставить передаточное число открытой передачи и_оп постоянным, изменяя передаточные числа редуктора: 

4. Определить  максимальное допускаемое отклонение  частоты вращения приводного вала рабочей машины Δn_рм, об/мин:

где δ, %—допускаемое отклонение скорости приводного вала рабочей машины  (см.   технические задания).                  δ= 5 %.

об/мин.

5.   Определить  допускаемую частоту вращения  приводного вала   рабочей машины  с  учетом  отклонения  [n_рм],  об/мин:

[n_рм]=п_рм±Δп_рм;       [n_рм]= 41.25⁺_- 2.06=43.31  по max(об/мин)

6.  Определить  фактическое передаточное число  привода и_ф:

и_ф =n_ном/ n_рм =690/43.31=15.93

7. Уточнить передаточные числа открытой передач в соответствии с выбранным вариантом разбивки передаточного  числа  привода:

и_оп = и_ф /и_зп= 15.93/3.55=4.49

при этом предпочтительнее уточнить и_оп. оставив неизменным  стандартное  значение  и_зп.

                 

                

                

                  Рекомендуемые  значения  передаточных  чисел

Закрытые   зубчатые   передачи   (редукторы)   одноступенчатые   цилиндрические и  конические  (СТ СЭВ  221—75):

1-й ряд   -2,0;         2,5;          3,15;         4,0;           5,0;          6,3;

2-й ряд   -2,24;        2,8;         3,55;          4,5;           5,6;           7,1.

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

Закрытые    червячные   передачи    (редукторы)    одноступенчатые    для    червяка с  числом  витков  z_l =1;  2;  4  (ГОСТ  2144—75):

1-й ряд   - 10;         12,5;          16;           20;            25;          31,5;

2-й  ряд    -11,2;       14;             18;           22,4;         28;          35,5.

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

Открытые  зубчатые  передачи:   3-7.

Вывод: Выбираем двигатель 4АС160S8УЗ. Мощностью   P_ном = 9 кВт,                      n_ном = 690 об/мин; Общее передаточное число: привода U_ф=15.93,Передаточное число редуктора u_зп=3.55,  Передаточное число зубчатой передачи u_оп=4.71. 

2.1.3.   Определение силовых и кинематических параметров  привода.

Силовые (мощность и вращающий момент) и кинематические (частота вращения и угловая скорость) параметры привода учитывают на валах из требуемой (расчетной) мощности геля Р_ДВ и его номинальной частоты вращения n_ном при установившемся  режиме.

Мощность.

Р_дв= 9 кВт

Р₁=Р_двх η_оп х η_пк=9×0.98×0.98=8.64 кВт

Р₂=Р₁х η_зп² х η_пк=8.64×0.97²×0.98=7.97 кВт

Р_рм=Р₂х η_м² х η_пк²=7.97×0.93²×0.99²=6.72 кВт

Частота вращения.

n_ном=690 об/мин

n₁=n_ном/и_м=690/1=690 об/мин

n₂=n₁ /и_зп=690/3.55=194.37 об/мин

 

n_рм=n₂/и_оп=194.37/4.71=41.27 об/мин

       n_р.м    >  [n_р.м ] 

     43.31  > 41.27 
 

Угловая скорость.

ω_ном=πn_ном/30=3.14×690/30 = 72.22 с^-1

ω₁=πn₁/30=3.14×690/30 = 72.22 с^-1

ω₂=πn₂/30=3.14×194.37/30 = 20.34 с^-1

ω_рм=πn_рм/30=3.14×41.27/30 = 4.31 с^-1

Вращающий момент.

Т_дв=Р_дв/ ω_ном=124.62 Н×м

Т₁=Р₁/ ω₁=119.63 Н×м

Т₂=Р₂/ ω₂=391.84 Н×м

Т_рм=Р_рм/ ω_рм=1559.16 Н×м

Вывод: Полученные расчеты сводим в таблицу.

Таблица  3 

Силовые и кинематические параметры привода.