Карнаух С.Г. Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

Подождите немного. Документ загружается.

4 ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

При выборе электродвигателя кроме синхронной час-

тоты вращения и потребной мощности необходимо опреде-

литься с его исполнением, выбор которого зависит от типа и

конструкции редуктора или коробки скоростей и условий

компоновки привода.

Исходными данными на этом этапе проектирования

привода служат принципиальная схема привода (с указанием

типов всех передач, входящих в его состав); вращающий мо-

мент на выходном валу редуктора (коробки скоростей)

мНT

⋅,;частота вращения выходного вала

−

минn ;

синхронная частота электродвигателя

−

минn

. Расчет по-

требной мощности привода

кВтP , выполняется по задан-

ной нагрузке на выходном валу и частоте вращения выходно-

го вала с учетом потерь мощности в приводе от вала электро-

двигателя до выходного вала редуктора:

9550

nТ

P =

,(1)

где

- общий КПД привода, учитывающий потери

мощности на отдельных звеньях кинематической цепи при-

вода,

ηηηηη

...

321

= ,(2)

где

– КПД звеньев кинематической цепи привода,

ориентировочные значения которых приведены в табл.6.

Таблица 6 – Коэффициенты полезного действия

различных механических передач

0,96…0,98 0,93...0,95

0,95…0,97 0,92...0,94

1 0,65...0,70 0,50...0,60

2 0,70...0,70 0,60...0,70

4 0,85...0,90 -

0,95...0,97 0,90.. 0,93

0,90...0,96 0,70... 0,88

0,94…0,97

0,99…0,995

0,98…0,99

При определении числа заходов червяка можно поль-

зоваться данными табл.7.

Таблица 7-Зависимость передаточного числа

червячной передачи от числа заходов червяка z

30 16…30 8…14

124

Для проектного расчета КПД червячной передачи

можно принять приближенно [4]













−≅

200

19.0

По результатам расчетов потребной мощности и син-

хронией частоте из табл.2подбирается электродвигатель со

стандартной ближайшей мощностью. Перегрузка асинхрон-

ных двигателей допускается до 8%. При невыполнении этого

условия следует брать двигатель большей ближайшей мощ-

ности. Для выбранного электродвигателя необходимо выпи-

сать из табл.2,3следующие основные характеристики, кото-

рые представлены в табл.8.

Таблица 8 – Параметры электродвигателя

P ,

-1

n ,

-1

,max

d ,

Расчет потребной мощности электродвигателя в при-

водах с коробками скоростей производится по той же схеме.

При этом необходимо учитывать, что максимальному значе-

нию момента на выходном валу соответствует минимальные

значение частоты вращения.

5 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

Исходными данными при выполнении кинематическо-

го расчета кроме заданной кинематической схемы привода

являются синхронная частота вращения вала электродвигате-

ля

n и частота вращения выходного вала n редуктора или

коробки скоростей.

Кинетический расчет привода состоит из следующих

основных частей: определения общего передаточного числа;

разбивка общего передаточного числа по ступеням; опреде-

ление кинетической погрешности.

5.1 Определения общего передаточного числа

Общее передаточное число определяется как отноше-

ние частоты вращения вала электродвигателя к частоте вра-

щения вала редуктора (коробки скоростей):

u =

.(3)

5.2 Разбивка общего передаточного числа по

ступеням

Разбивка общего передаточного числа привода по сту-

пеням при наличии ременной передачи между электродвига-

телем, и редуктором (коробкой скоростей) заключается в на-

значении передаточных чисел ременной передачи и каждой

ступени редуктора (коробки скоростей). Если же вращающий

момент от вала электродвигателя передается посредством со-

единительной муфты, то выполняется разбивка общего пере-

даточного числа по ступеням закрытой передачи. В каждом

из перечисленных случаев общее передаточное число опре-

деляется соответствующей зависимостью:

...,uuuuu

563412

= (4)

...,

563412

uuuu = (5)

где u – передаточное число ременной передачи;

563412

,, uuu – передаточные числа соответствующих

ступеней закрытой передачи (

u – передаточное число быст-

роходной ступени -

u ,

u – в двухступенчатых передачах

передаточное число тихоходной ступени, в трехступенчатых

передачах передаточное число промежуточной ступени -

n ,

u – в трехступенчатых передачах передаточное число тихо-

ходной ступени -

u ).

Передаточное число ременной передачи следует на-

значить из стандартного ряда передаточных чисел (табл.9),

ограничиваясь значениями от 1 до 2 с целью уменьшения га-

баритов привода.

Номинальное значение передаточного числа редуктора

(коробки скоростей)

u определяется по формуле:

u =

.(6)

Таблица 9 – Стандартные значения передаточных

чисел (из ГОСТ 2185-76 иГОСТ12289-76)

1- 1,0 1,25 1,6 2,0 2,5 3,15

2- 1,12 1,4 1,8 2,24 2,8

1- 4,0 5,0 6,3 8,0 10,0

2- 3,55 4,5 5,6 7,1 9,0 11,2

После назначения стандартного значения передаточ-

ного числа ременной передачи уточняется частота вращения

входного вала редуктора:

n = .(7)

В приводах без ременной передачи на входе в редук-

тор частота вращения входного (быстроходного) вала закры-

той передачи равна частоте вращения вала электродвигателя:

nn = .(8)

В этом случае номинальное значение передаточного

числа редуктора совпадает с общим передаточным числом

привода, рассчитанным по формуле (3):

uu = .(9)

Передаточные числа зубчатых одноступенчатых пере-

дач приведены в табл.9.Передаточные числа червячных пе-

редач также выбираются из стандартного ряда, значения ко-

торого приведены в табл. 10.

Таблица 10 – Номинальные передаточные числа

червячных передач по ГОСТ 2144-76

8 9 10 11,2 12,5 14 16 18 20 22,4 25

28 31,5 35,5 40 45 50 56 63 71 80 __

От разбивки общего передаточного числа в двух- и

трехступенчатых редукторах (а также в коробках передач) в

значительной степени зависят удобство смазывания колес и

компоновки деталей, а также конструкция корпуса и его га-

бариты. Универсальной рекомендацией по разбивке общего

передаточного числа по ступеням, удовлетворяющих всем

указанным условиям, не существует. Выбор способа разбивки

зависит от конкретных требований, которым должна отвечать

конструкция: обеспечения минимальных габаритов редукто-

ра, минимальной массы зубчатых колес, получения одинако-

вого погружения зубчатых колес всех ступеней в масляную

ванну, создание устойчивой наименьшей площади корпуса

редуктора и другое. Стандартные значения передаточных чи-

сел для одно-, двух- и трехступенчатых редукторов и их раз-

бивка по ступеням приведены в табл. 11.

Таблица 11 – Рекомендуемые передаточные чисел

цилиндрических зубчатых редукторов и их разбивка по

ступеням

(

)u=uu

u=u u

*u=uu u

1,25

8=2×48=2,5×3,15 40=2×4×5

1,4

9=2,24×49=2,8×3,15 45=2,24×4×5

1,6

10=2,5×4 10=3,15×3,15 50=2,5×4×5

1,8

11,2=2,8×4 11,2=2,8×4 56=2,8×4×5

12,5=3,15×4 12,5=3,1×4 63=3,15×4×5

2,24

14=3,15×4,5 14=3,55×4 71=3,15×4,5×5

2,5

16=3,55×4,5 16=4×4 80=3,55×4,5×5

2,8

18=4×4,5 18=4×4,5 90=4×4,5×5

3,15

20=4,5×4,5 20=4,5×4,5 100=4,5×4,5×5

3,55

22,4=4,5×5 22,4=4,5×5 112=5×4,5×5

25=5×5 25=5×5 125=5×5×5

4,5

28=5,6×5 28=5×5,6 140=5×5×5,6

31,5=6,3×5 31,5=5×6,3 160=5,6×5×5,6

5,6

35,5=6,3×5,6 35,5=5,6×6,3 180=6,3×5×5,6

6,3

40=7,1×5,6 40=6,3×6,3 200=6,3×5,6×5,6

7,1

45=8×5,6 45=6,3×7,1 224=6,3×5,6×6,3

50=9×5,6 50=7,1×7,1 250=7,1×5,6×6,3

Примечание:1Фактическое общее передаточное чис-

ло редуктора может иметь отклонение от номинального не

более 4%. 2 u ,u ,u – передаточное число соответственно

быстроходной, тихоходной и промежуточной ступеней.

3 Приведенные под звездочкой (*) данные можно

пользоваться для конических и цилиндрических редукторов,

назначая для быстроходной конической ступени число не бо-

лее 4(в крайнем случае до 6,3).

При разбивке общего передаточного числа в двухсту-

пенчатых редукторах можно пользоваться рекомендациями,

приведенными в табл. 12. Рассчитанные по предложенным

зависимостям передаточные числа ступеней округляют до

стандартного ближайшего значения (см. табл. 10), после чего

по формулам (4), (5) определяется фактическое значение об-

щего передаточного числа привода. Для двух- и трехступен-

чатых редукторов фактические общие передаточные числа

соответственно равны:

3412

uuuuu == , (10)

563412

uuuuuuu == . (11)

Поскольку частоты вращения выходных валов коробок

представляют геометрическую прогрессию со знаменателем

, то по заданной минимальной частоте

nn = соответ-

ствующей максимальному моменту

TT =

max

, рассчитыва-

ются остальные частоты:

nn = ,

nn = и так

далее. Наиболее употребительные значения

.6,1;4,1;25,1;12,1=

Разбивка по ступеням выполняется для

всех возможных скоростей вращения выходного вала. Обыч-

но расстояние между опорами в коробках скоростей больше,

чем в редукторах. Поэтому для них рекомендуется в начале

кинематической цепи принимать меньшие передаточные чис-

ла, а в конце – больше. Это положение обеспечивает не рез-

кое, а постепенное увеличение габаритов передач, валов,

опор. Для блочных пар рекомендуется принимать

)55,3(15,3≤u .

5.3 Расчет кинематической погрешности

Оценка погрешности кинематического расчета редук-

тора заключается в расчете ошибки фактического передаточ-

ного числа (10), (11) относительно номинального (6)

%100

−

∆

. (12)

Кинематический расчет читается выполненным удов-

летворительно, если выполняется неравенство

[]

∆∆

≤ , (13)

где [

∆u] – допускаемое значение относительной по-

грешности. Для одноступенчатых редукторов [∆u]=2,5%, для

двухступенчатых редукторов [∆u]=4%.