3.2.10.2. Энергетические расчеты

В этом подразделе определяются основные силовые параметры проектируемого объекта:

- силы производственного сопротивления, на преодоление которых затрачивается работа, необходимая для выполнения технологического процесса (определяются для каждого конкретного случая в зависимости от действующих нагрузок на рабочие органы машины);

- силы трения F_ТР (Н), на преодоление которых затрачивается дополнительная работа

Н, (3.11)

где Р_Н – сила нормального давления, Н;

f – коэффициент трения скольжения;

- динамические силы – силы инерции F_И (Н), возникающие при движении элементов конструкции с ускорениями

Н, (3.12)

где m – масса тела, кг;

а – ускорение, м/с².

В зависимости от характера движения рабочего органа машины мощность ее привода определяется следующим образом:

- при поступательном движении мощность N₁ (Вт), затрачиваемая на перемещение рабочего органа

Вт, (3.13)

где Р_РО – усилие, приложенное к рабочему органу, Н;

V_РО – линейная скорость движения рабочего органа, м/с;

- при поступательном движении мощность N₂ (Вт), затрачиваемая на переработку продукта рабочим органом

Вт, (3.14)

где Р_П – усилие, приложенное к продукту, Н;

V_П – линейная скорость движения продукта, м/с;

- при вращательном движении

Вт, (3.15)

Вт, (3.16)

где М_РО и М_П – крутящий момент, соответственно приложенный к рабочему органу или продукту, Н·М;

ω_РО и ω_П – соответственно, угловая скорость движения рабочего органа или продукта, с^-1.

Общая мощность N_ОБЩ (В), подводимая к входному валу исполнительного механизма, рассчитывается как

Вт, (3.17)

где η – коэффициент полезного действия машины.

По общей мощности на привод исполнительного механизма из каталогов или справочной литературы выбирается электродвигатель, соответствующий условиям работы в помещении, где работает машина.

Мощность электродвигателя для привода тех или иных рабочих органов машин можно определять, пользуясь соответствующими формулами для рассматриваемых типов машин, имеющимися в рекомендуемой литературе по дисциплине «Машины, аппараты и оборудование процессов переработки с/х продукции».

3.2.10.3. Кинематические расчеты

Величина действительной (фактической) производительности проектируемого объекта является исходным фактором для определения основных кинематических параметров рабочих органов машины. Кинематический анализ позволяет определить в соответствии с производительностью объекта основные циклы, необходимые ритмы, частоты вращения, и скорости основных рабочих органов и элементов оборудования.

В любом случае кинематическая цепь машины состоит из следующих основных частей: электродвигателя, передаточных и исполнительных механизмов.

Кинематический расчет привода машины предполагает определение всех основных кинематических параметров ее привода.

Кинематический расчет исполнительных механизмов предполагает:

- определение параметров и характеристик основных исполнительных движений;

- диапазонов измерения положений отдельных звеньев и рабочих органов;

- пределов регулирования различных параметров движения;

- размеров, определяющих пределы перемещений;

- передаточные отношения отдельных кинематических пар, входящих в исполнительный механизм;

- направления вращений или перемещений элементов, от которых зависит получение заданных исполнительных движений.

Кинематический расчет передаточных механизмов включает:

- определение общего передаточного отношения i_ОБЩ от вала электродвигателя до вала, на котором крепится ведущее звено исполнительного механизма

, (3.18)

где n_ЭЛ – частота вращения вала электродвигателя, с^-1;

n_ВД – частота вращения ведущего звена исполнительного механизма, с^-1;

- распределение общего передаточного отношения всей кинематической цепи привода между отдельными передаточными механизмами

, (3.19)

где i₁, i₂, i₃, … , i_n – передаточные отношения соответственно, начиная от электродвигателя, 1-го, 2-го, 3-го, ... , n-го передаточных механизмов;

- определение конструктивных параметров каждого передаточного механизма, например, для зубчатых и цепных передач определение числа зубьев

, (3.20)

где z_ВМ и z_ВД – соответственно число зубьев ведомой и ведущей шестерни или звездочки:

или для ременных передач определение расчетного диаметра шкивов

, (3.21)

где D_ВМ и D_ВД – соответственно диаметры ведомого и ведущего шкивов ременной передачи, м;

- определение частоты вращения валов каждого из передаточных механизмов кинематической цепи из соотношений

- для зубчатых и цепных передач,

- для ременных передач;

- расчет для вариаторов предельных значений передаточного отношения и частоты вращения выходного вала;

- определение скоростей перемещения поступательно движущихся элементов передаточных механизмов (винтов, гаек, толкателей, плунжеров и т.д.).