2 Расчёт и выбор электрооборудования

2.1 Расчёт мощности и выбор электродвигателя установки

Расчёт мощности приводного электродвигателя зависит от режима его работы, в связи с чем необходимо определить режим работы механизма. Выбор двигателя осуществляется по статической мощности.

Если двигатель работает в длительном режиме с переменной нагрузкой или в повторно-кратковременном режиме производиться проверка выбранного двигателя по нагреву и перегрузочной способности.

Расчёт статических моментов нагрузки для различных механизмов имеет свои специфические особенности и производится по соответствующей методике, изложенное в специальной литературе. Ниже даётся методика расчёта мощности приводных электродвигателей, наиболее характерных, общепромышленных механизмов химической промышленности.

2.1.2 Компрессоры

Мощность приводного двигателя

Р = 10^-3 , кВт

где Q- производительность компрессора, м³/с; η_K - КПД компрессора;

η_пер- КПД передачи; А- работа на сжатие 1 м³ воздуха от атмосферного

давления, равного 1.01 10⁵ до заданного давления.

Работа может быть определена по формуле

А = 2,3 10³ Р₁ lg ( ) , Дж

P₂- конечное давление, Н/м²;

P₁- начальное давление, Н/м².

Таблица 1 _-

-Переводная таблица

_
Давление, Н/м2			Энергия, Дж
2,02 105			71600
3,03 105			117300
4,04 105		152200
5,05 105		179000
6,06 105		203000
7,07 105		224000
8,08 105		242000
9,09 105		263000
10,1 105		273000

2.1.3 Насосы

Мощность приводного двигателя с учётом некоторого запаса

Р = К_з 10^-3 , кВт

где - плотность перекачиваемой жидкости, Н/м³ = 9810 Н/м³;

Q- производительность насоса, м³/с;

H- напор насосы;

η_пер- КПД передачи; η_пер =1;

η_н – КПД насоса; η_н = 0,3 0,75;

К_з- коэффициент запаса по мощности, учитывающий возможность

перегрузки К_з = 1,05 1,4.

Частота вращения приводного двигателя центробежного насоса, т.к., его основные параметры — мощность, напор и производительность соответственно зависят от частоты вращения

=

P₁; P₂ - мощность двигателя.

2.1.4 Вентиляторы

Мощность, кВт, электродвигателя вентилятора определяется по формуле, аналогичной формуле для центробежных насосов

Р = 10^-3 , кВт

где Q - производительность вентилятора, м³/с;

H- давление, Па;

η_в- 0,5-0,85 для осевых вентиляторов;

η_n- 0,4-0,7 для центробежных ;

К_з-1,05-1,15;

η_в- 0,92-0,99 для клина ременной передачи ;

η_n- 0,87-0,9 для плоско поперечной.

2.1.5 Ленточные транспортеры

Мощность, необходимая для перемещения материала

P_мат = m L_гор К₁ 10^-3, кВт

m- масса материала на ленте, кг/м.

Массу можно определить по формуле:

m =

где Q- производительность конвейера, кг/м;

𝝊- скорость движения ленты, м/с;

L_гор- длина горизонтальной проекции конвейера;

L_гор = L cos ;

L- длина ленты, м;

- угол наклона к горизонту;

K₁ -коэффициент, учитывающий сопротивление при

перемещении материала.

Мощность потерь на трение (мощность холостого хода)

P_m.p = C L_гор , кВт

где C - величина определяемая в зависимости от ширины ленты.

Таблица 2 – Данные ленты

Вл.мм	500	650	800	1000	1200
с	0.018	0,023	0,028	0,038	0,048

Мощность затрачиваемая на подъём груза

P_под = Q 10^-3, кВт

где Н = L sin - высота подъёма, м.

Полная мощность, затрачиваемая на перемещение ленты с грузом

Р = К (Р_мат+Р_тр+Р_под

)где К=1,1-1,25 - коэффициент, учитывающий дополнительные

потери.

Мощность приводного двигателя с учётом потерь в передачах

Р_д = К_з

где К₃ = 1,2-1,25 - коэффициент запаса.

Мощность двигателя транспортера может быть приближено определена по формуле

Р = (CL + H)

Где К_з= 1,1 -1,25 — коэффициент запаса;

Q - производительность транспортера, Н/с;

L – расстояние между осями концевых барабанов, м;

H - высота подъема груза, м;

η_м = 0,7-0,85;

С- 1,5-2 — для скребковых транспортеров;

С = 0,14-0,32 — для пластинчатых;

по данной формуле можно произвести поверочный расчёт мощности двигателя.

Таблица 3 - Значения коэффициента «С» в зависимости от Q и L

L,м	Q, кг/с
	10(2,8)	20(5,6)	50(14)	100(28)	200(56)	400(112)
10	2	1,4	0,92	0,67	0,5	0,37
50	0,66	0,5	10,35	0,27	0,22	0,18
125	0,35	0,28	0,21	0,17	0,14	0,12

Мощность, кВт, двигателя шнеков

Р = ( К_с + H)

где К с - коэффициент сопротивления материала;

К с = 1,85-2,0 — для не абразивного;

К с = 2,5 — для мало абразивного;

К с = 3,2 — для абразивного (песок, цемент, гравий);

К с = 4 — для сильно абразивного и липкого.

Мощность двигателя элеватора, кВт

Р =

где К_з =1,2-1,5; η_м=0,3-0,45.

2.1.6 Каландры

Момент сопротивления вращению валков

М = М₁+М₂

где М₁- может сопротивления вращению валков от распорного усилия;

М₂- момент сопротивления трения в подшипниках валков.

Момент от распорного усилия

М₁ = F Dsin

где F = P - распорное усилие, Н;

P- распорное усилие, приходящееся на 1 погонный метр

длины валка.

При расчётах можно принимать

P = (4 6) 10⁵, H/м

где L - длина рабочей части валка, м;

D- диаметр валка;

- угол захвата; принимается равным.

Распорное усилие может быть определено иначе

F = D L 10^-4, H

где - динамическая вязкость термопластичного материала;

- линейная скорость валков;

−минимальный зазор между валками, м.

Момент от силы трения в подшипникаx

M₂ = ^I (F+m_в g) d_ц , Н м

где m_в - масса валка, кг;

d_ц - диаметр цапфы, м;

^I - коэффициент трения в подшипниках.

Необходимая частота вращения приводного двигателя

n_д= n_мех i_ред

где n_мех = частота вращения валка каландра, об/мин;

линейная скорость, м/мин.

Мощность приводного двигателя

Р_д = К , кВт

где К = 1,1- коэффициент запаса.

М_д = К - момент на валу двигателя

Мощность каландра, кВт, с одной парой валков можно ориентировочно определить по формуле

P = 27 10^-4F δ

Для каландров с числом валков Z эффективная мощность, кВт

P =

где

η_маш –КПДмашины;

η_пр- КПД привода.

2.1.7 Вальцы

Ориентировочно полезная мощность, потребляемая вальцами, может быть определена по формуле

Р = 0,5 10^-2 n D^2,1 L^0,6 h^0,1 п^-0,7 ф^-0,22

где

n - частота вращения быстроходного вала, об/мин;

- плотность каучука, кг/м³;

D- диаметр валка, м;

L - длина валка, м;

h- зазор между валками, м;

ф- коэффициент фрикции;

п- конечная пластичная каучука.

Таблица 4 - значения р и П для некоторых марок каучуков

Марка	кг/м3	П
СКН-40	986	425
СКН-26	962	0,30
СКН-18	943	0,28

2.1.8 Транспортеры

Мощность двигателя транспортера

P = (cL + H) , кВт

где К_з —коэффициент запаса мощности транспортера, равный 1,1 —1,25; Q — производительность транспор­тера, H/с; L — расстояние между осями концевых ба­рабанов, м; H —высота подъема грузов, м; η_м—ко­эффициент полезного действия механизма редуктора 0,7 0,85; с= 1,5 — для скребковых транспортеров; с=0,14 0,32 — для пластинчатых транспортеров.

Мощность двигателя шнеков

P = (cL + H) , кВт

где К_с— коэффициент сопротивления материала: К_с=1,85 2,0—для неабразивного (зерно и т. д.); К_с =2,5 —для малоабразивного; К_с =3,2 — для абразив­ного (песок, гравий, цемент); К_с = 4,0—для сильноаб­разивного и липкого (зола, известь, сера, формовоч­ная земля);

Для перемещения груза в вертикальном направле­нии применяют в основном элеваторы.

Мощность двигателя элеваторов

Р = К_зНQ/(1000η_м) , кВт

где К_з — коэффициент запаса по мощности (принима­ется 1,2—1,5). Значение кпд элеватора обычно при­нимается в пределах 0,3—0,45.

2.1.9 Металлообрабатывающие станки

Мощность двигателя для токарных, токарно-винторезных, карусельных и строгальных станков

Р = F_cq_{c p}/(1000η_c) , кВт

где q_c — сечение стружки, м²; 𝝊_p — скорость резания, м/с; F_c — удельное сопротивление резанию, Н/м, обычно F_c = (2—5,5) F_разр ; F_разр — сопротивление разрыву, Н/м; η_с — кпд станка (при полной загрузке он равен 0,6— 0,7).

Удельное сопротивление резанию принимают: для стали F_c = (2,5 3.5)/ F_разр, F_разр = (294 1180) х10° Н/м; для чугуна F_c = (4 5,5) F_разр, F_разр =(147 197) • 10⁶ Н/м².