1.Оценка кпд и мощности, выбор электродвигателя, определение передаточных отношений, угловых скоростей и крутящих моментов.
1.1. Оценка кпд привода.
В соответствии с кинематической схемой определим места и узлы, где происходит потеря мощности при передаче её от двигателя на вал исполнительного механизма.
Все элементы привода соединены последовательно, тогда соотношение для оценки КПД привода будут следующее:
или
, (1.1)
где η – общий КПД привода.
Далее, согласно таблице 1.1 [1] принимаем:
=
0,98 – КПД соединительной муфты;
=
0,99 – КПД одной пары подшипников качения;
=
0,94 – КПД клиноременной передачи;
=
0,96 - КПД цилиндрической косозубой
передачи.
Тогда по формуле (1.1) получим:
.
Таблица 1.1, [1]
Рекомендации по выбору основных характеристик механических передач
Виды передач и их элементы |
Передаточное |
КПД при номинальном режиме |
Относительное |
||
Среднее |
Наибольшее |
Размеры |
Стоимость |
||
Цилиндрические зубчатые: прямозубые косозубые |
2…5 3…7 |
10…12 12…15 |
0,9…0,98 0,9…0,98 |
1,0 0,8 |
1,0 1,1 |
Конические зубчатые |
2…4 |
5…9 |
0,88…0,94 |
1,2 |
1,3 |
Винтовые зубчатые |
1…4 |
8…10 |
0,75…0,9 |
1,4 |
1,3 |
Червячные: однозаходные самотормозящие однозаходные не самотормозящие двухзаходные многозаходные |
30…100
30…60 15…40 10…20 |
300
до 300 50…60 30…40 |
0,5
0,5…0,7 0,7…0,8 0,8…0,9 |
0,5
- - - |
0,7
- - - |
Ременные: плоские клиновые круглые |
2…4 2…6 2…3 |
5…7 8…10 6 |
0,8…0,95 0,9…0,95 0,8…0,9 |
2…7
|
0,6 0,7 0,5 |
Фрикционные |
2..3 |
6 |
0,75…0,9 |
1…1,5 |
0,7 |
Цепные: закрытая открытая |
2…4 2…4 |
8…10 8…10 |
0,95…0,97 0,9…0,957 |
1,5…3
|
1,0
|
Потери на трениях в опорах по каждому валу |
|
|
0,99…0,995 |
|
|
Муфты соединительные |
|
|
0,98 |
|
|
Оценка требуемой мощности двигателя.
Требуемую мощность электродвигателя определяем по формуле:
Р1 = Р3/η
или
Р1 = 15/0,849 = 17,67 кВт.
1.3. Оценка передаточного числа привода.
Из схемы привода следует, что передаточное отношение
, (1.2)
Общая рекомендация по разбивке – это в первом приближении выполнение условия
По формуле (1.2), используя данные таблицы 1.1., [1], находим:
,
т.е.
.
Оценка возможной частоты вращения вала двигателя.
Для
оценки скорости вращения вала 1
электродвигателя необходимо использовать
общее передаточное отношение
и частоту вращения вала исполнительного
механизма, т.е. вала 3.
Заданное значение угловой скорости
с-1
переведем число оборотов в минуту при
,
т.е.
об/мин.
Общее передаточное отношение можно записать и так:
,
тогда
или
мин-1.
Выбор электродвигателя.
В данном случае, т.е. при
об/мин (п.
1.4)
и
кВт (п.
1.2)
для обеспечения работы машины и минимальных габаритов привода, рационально принять двигатель с синхронной частотой вращения вала (таб.1.2., [1]).
об/мин,
а двигатель мощностью 18,5 кВт. Условное его обозначение – 4А 180 М 6У3, скольжение S = 2,7% и отношение
.
Определяем номинальную (под нагрузку) частоту вращения вала электродвигателя:
об/мин,
т.е.
об/мин,
а угловая скорость
с-1.
Таблица 1.2 [1]
Электродвигатели асинхронные серии 4А,закрытые обдуваемые
(ГОСТ 19523-81)
Мощность, кВт |
Синхронная частота вращения, об/мин. |
|||||||||||
3000 |
1500 |
1000 |
750 |
|||||||||
Типоразмер |
S, % |
|
Типоразмер |
S, % |
|
Типоразмер |
S, % |
|
Типоразмер |
S, % |
|
|
0,55 |
63В2 |
8.5 |
|
71А4 |
7.3 |
|
71И6 |
10 |
|
80В8 |
9 |
|
0,75 |
71А2 |
5.9 |
|
71В4 |
7.5 |
|
80А6 |
8.4 |
|
90LA8 |
8.4 |
|
1,1 |
71B2 |
6.3 |
|
80A4 |
5.4 |
|
80B6 |
8.0 |
|
90LB8 |
7.0 |
1.6 |
1,5 |
80A2 |
4.2 |
|
80B4 |
5.8 |
|
90L6 |
6.4 |
|
100L8 |
7.0 |
|
2,2 |
80B2 |
4.3 |
2.0 |
90L4 |
5.1 |
2.0 |
100L6 |
5.1 |
2.0 |
112MA8 |
6.0 |
|
3,0 |
90L2 |
4.3 |
|
100S4 |
4.4 |
|
112MA6 |
4.7 |
|
112M8 |
5.8 |
1.8 |
4,0 |
100S2 |
3.3 |
|
100L4 |
4.7 |
|
112MB6 |
5.1 |
|
132S8 |
4.1 |
|
5,5 |
100L2 |
3.4 |
|
112M4 |
3.7 |
|
132S6 |
3.3 |
|
132M8 |
4.1 |
|
7,5 |
112M2 |
2.5 |
|
132S4 |
3.0 |
|
132M6 |
3.2 |
|
160S8 |
2.5 |
1.4 |
11,0 |
132M2 |
2.3 |
1.6 |
132V4 |
2.8 |
|
160S6 |
2.7 |
|
160M8 |
2.5 |
|
15 |
160S2 |
2.1 |
|
160S4 |
2.3 |
|
160M6 |
2.6 |
|
180M8 |
2.5 |
|
18,5 |
160M2 |
2.1 |
|
160M4 |
2.2 |
|
180M6 |
2.7 |
|
200M8 |
2.3 |
|
22 |
180S2 |
2.0 |
|
180S4 |
2.0 |
|
200M6 |
2.8 |
|
200L8 |
2.7 |
|
30 |
180M2 |
1.9 |
1.4 |
180M4 |
1.9 |
1.4 |
200L6 |
2.1 |
|
225M8 |
1.8 |
1.2 |
37 |
200M2 |
1.9 |
|
200M4 |
1.7 |
|
225M6 |
1.8 |
|
250S8 |
1.5 |
|
45 |
200L2 |
1.8 |
|
200L4 |
1.6 |
|
250S6 |
1.4 |
1.2 |
250M8 |
1.4 |
|
55 |
225M2 |
1.8 |
|
225V4 |
1.4 |
|
250M6 |
1.3 |
|
280S8 |
2.2 |
|
75 |
250S2 |
1.4 |
|
250S4 |
1.2 |
|
280S6 |
2.0 |
|
280M8 |
2.2 |
|
90 |
250M2 |
1.4 |
1.2 |
250M4 |
1.3 |
1.2 |
280M6 |
2.0 |
|
315S8 |
2.0 |
1.0 |
110 |
280S2 |
2.0 |
|
280S4 |
2.3 |
|
315S6 |
2.0 |
|
315M8 |
2.0 |
|
Примечание:
Пример условного обозначения электродвигателя мощностью 11 кВт, синхронная частота вращения 1500 об/мин. Электродвигатель 4 А132М4У3.
Значения символов в условиях обозначениях: цифра 4 указывает порядковый номер серии, буква А род двигателя – асинхронный. Следующие за буквой А числа (двух- или трехзначное) соответствует высоте оси вращения, мм, буквы L, S и М относятся к установочным размерам по длине станины. Цифры 2,4,6 и 8 обозначают число полюсов. Последние два знака УЗ показывают, что двигатель предназначен для эксплуатации в зоне умеренного климата.
В графе S указано скольжение %; в графе
даны значения отношения величин
пускового и номинального вращающих
моментов.
Определяем передаточное отношение и разбиваем его по ступеням.
Передаточное число привода
,
т.е.
.
Для
передаточного 
отношения
первой ступени (клиноремённая передача)
принимаем (табл. 1.1, табл.1.4 [1]).
.
Передаточное отношение второй ступени (косозубая цилиндрическая передача) определяется из предыдущей формулы (1.2), т.е.
,
где отклонения от стандартного числа и = 3,15 (табл. 1.4 [1]):
,
следовательно, принимаем нестандартное значение
.
Таблица 1.4 [1]
Номинальные передаточные числа u(из СТ СЭВ 221-75).
1 ряд чисел |
1 |
1,25 |
1,6 |
2,0 |
2,5 |
3,15 |
4 |
5 |
6,3 |
8 |
10 |
2 ряд чисел |
1,4 |
1,8 |
2,24 |
2,8 |
3,55 |
4,5 |
5,6 |
7,1 |
9 |
|
|