Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Бобруйский государственный механико-технологический техникум»

УТВЕРЖДЕНО

Зам. директора по УР

______________Т. В. Колесникова

«____»________________200___г.

Методические указания по расчету мощности и выбору двигателей сборочных станков учебное пособие для курсового и дипломного проектирования

Дисциплина ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ И ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ

Специальность 2-36 03 31 Монтаж и эксплуатация электрооборудования.

РАЗРАБОТАЛ О.С.Кед

Ф.И.О. преподавателя

Рассмотрено на заседании цикловой комиссии

Протокол №_____

От «_____»___________200___г

Председатель цикловой комиссии __________________________________________

СОДЕРЖАНИЕ

1 Расчет мощности двигателя барабана 2

1.1 Предварительный расчет мощности и выбор двигателя 2

1.2 Проверка двигателя по нагреву 5

2 Расчет мощности двигателя прикатчиков 9

3 Пример расчета мощности двигателя барабана сборочного станка 14

Список литературы 20

1 Расчет мощности двигателя барабана

Привод барабана сборочного станка для сборки покрышек работает в напряженном повторно-кратковременном режиме. Двигатель привода включается несколько сот раз в час. Обычно привод обеспечивает вращение барабана станка с двумя скоростями, а также работу в режиме одного оборота (сборочный барабан после нажатия кнопки совершает один оборот).

Расчет мощности двигателя барабана производят методом эквивалентных величин в два этапа:

1. предварительный расчет мощности и выбор двигателя;

2. проверка двигателя по нагреву в типовых режимах работы с построением уточненных нагрузочных диаграмм.

1.1 Предварительный расчет мощности и выбор двигателя

Двигатель барабана работает в динамическом режиме. Статическая нагрузка на валу двигателя не велика и ею при предварительном расчете можно пренебречь. Уравнение движения привода в этом случае можно записать в следующем виде

, (1.1)

где М_дв – момент, развиваемый двигателем, Н·м;

М_дин – динамический момент нагрузки, Н·м.

Динамический момент нагрузки М_дин, Н·м, определяется по

, (1.2)

где – приведенный к валу двигателя момент инерции электропривода, кг·м²;

– угловое ускорение двигателя, рад·с^-2.

Задачей расчета технологических усилий является расчет приведенного к валу двигателя момента инерции механизма. Момент инерции механизма в основном определяется моментами инерции сборочного барабана, главного вала и каркаса покрышки.

Сборочный барабан представляет собой довольно сложную конструкцию (рисунок 1). Для упрощения его можно представить в виде комбинации следующих элементов: полого цилиндра, образованного наружной поверхностью барабана; полого цилиндра ступицы; рычажной системы. Момент инерции барабана будет складываться из моментов инерции элементов системы. Момент инерции образующей барабана J_о.б, кг·м², можно определить следующим образом

, (1.3)

где m_о.б – масса образующей барабана, кг;

R, D – соответственно радиус и диаметр сборочного барабана, м.

Если масса образующей барабана m_о.б, кг, неизвестна, то она может быть ориентировочно определена через геометрические размеры

1 – ступица;

2 – съемное плечико;

3 – бортовая накладка;

4 – основание сектора;

5 – наружная накладка;

6 – ось рычага;

7 – рычаг;

8 – соединительная муфта.

Рисунок 1 – Разрез полудорнового складывающегося сборочного барабана.

, (1.4)

где π – постоянная, принимаемая равной 3,14;

ρ_ст – плотность материала образующей барабана, для стали принимаемая равной 7,8·10³ кг·м^-3;

В – ширина барабана, м;

D1 – внутренний диаметр образующей сборочного барабана, м.

Момент инерции ступицы J_с, кг·м², определяется по (1.3), приняв m_о.б=m_с, R=r, D=d1, где m_с, r, d1 – соответственно масса, радиус и диаметр ступицы барабана. Масса ступицы m_с, кг, может быть определена по (1.4) при В=l, D1=d, где l, d – длина и внутренний диаметр ступицы.

Момент инерции рычажной системы J_р.с, кг·м², может быть приблизительно определен как

, (1.5)

где n – число секторов барабана;

m_р.с – масса рычажной системы, кг;

b – толщина рычага, м.

Масса рычажной системы m_р.с, кг, определяется по выражению

, (1.6)

где k₁ – коэффициент заполнения, принимаемый равным 0,2÷0,3.

Момент инерции барабана J_б, кг·м², равен

(1.7)

Размеры сборочных барабанов приведены в таблицах 10.1 и 10.2 [1, с.313÷316].

Момент инерции каркаса покрышки J_к, кг·м², определяется

, (1.8)

где m_к – масса каркаса покрышки, кг;

D_к – максимальный диаметр каркаса, м.

Масса каркаса покрышки m_к, кг

, (1.9)

где ρ_р – плотность резины, принимаемая равной 1,2·10³ кг·м^-3;

В_к – ширина каркаса, м.

Момент инерции рабочего вала J_в, кг·м², определяется

, (1.10)

где m_в – масса рабочего вала, кг.

Масса рабочего вала m_в, кг

, (1.11)

где L – длина рабочего вала, м.

Момент инерции механизма J_м, кг·м²

(1.12)

Приведенный к валу двигателя момент инерции механизма , кг·м², определяется

, (1.13)

где u_б – передаточное отношение кинематической цепи барабана.

Для определения момента двигателя при пуске по (1.1) в выражении (1.2) переходим от бесконечно малых приращений к конечным приращениям. В результате получаем что пусковой момент двигателя М_{дв.пуск}, Н·м, равен

, (1.14)

где ω_кон, ω_нач – соответственно конечная и начальная угловые скорости двигателя при пуске, рад·с^-1;

t_пуск – время пуска двигателя, с.

Приняв ω_нач=0 при пуске, окончательно получаем

.

Время пуска двигателя может быть принято в пределах 0,5÷2,0 с в зависимости от требований к продолжительности пуска и габаритов собираемых покрышек.

Приведенный к валу двигателя момент инерции электропривода J', кг·м², может быть определен по следующему выражению

, (1.15)

где k – коэффициент, учитывающий момент инерции редуктора и связанных с валом двигателя вращающихся частей механизма, принимаемый равным 1,1÷1,3;

J_дв – момент инерции ротора двигателя, кг·м².

Для первоначального расчета момент инерции ротора двигателя может быть принят в пределах 0,1÷0,4 кг·м² в зависимости от габаритов собираемых покрышек и предполагаемой мощности двигателя.

Расчетная скорость двигателя ω_{дв.расч}, рад·с^-1, определяется

, (1.16)

где ω_б.раб – рабочая угловая скорость барабана, рад·с^-1.

Расчетная мощность двигателя Р_{дв.расч}, кВт

. (1.17)

Двигатель выбирается из условий

(1.18)