5) Энергокинематический расчёт электропривода

Определение номинальной мощности электродвигателя

Примем [2, стр.42, табл.2.2]:

КПД закрытой зубчатой цилиндрической передачи η_зп=0,98

КПД открытой цепной передачи η_оп=0,92

КПД муфты η_м=0,98

КПД пары подшипников качения η_пк=0,99

КПД рычажного механизма η_рм=0,91

Тогда общий коэффициент полезного действия привода будет равен:

Определим линейную скорость тягового органа (кривошипа) при помощи связи линейной скорости с частотой вращения:

Определим требуемую мощность рабочей машины:

Тогда мощность электродвигателя будет равна:

Подберём двигатель серии А4.

По каталогу выбираем асинхронный, реверсивный электродвигатель серии 4А, закрытый, обдуваемый по ГОСТ 19523-81 [3,стр.390, П.1].

Тип- 100L4

Номинальная мощность =11 кВт

Номинальная частота вращения n_ном- 955 об/мин^-1

Частота была выбрана исходя из данных передаточного числа привода, передаточного числа открытой и закрытой передачи

Мощность на валах:

Расчёт передаточных чисел

Передаточное число привода:

Передаточное число редуктора примем [2, стр.45, табл.2.3], тогда передаточное число открытой передачи будет , что удовлетворяет табличному значению для открытой цепной передачи 2…4

[2, стр.45, табл. 2.3].

Зная передаточные числа определим частоты, угловые скорости и моменты на валах [2, стр.46, табл. 2.4]:

1) частота вращения и угловая скорость

.

2) Моменты сил

Таблица 2 Определение силовых и кинематических параметров привода

Параметр	Передача		Параметр	Вал
	Закрытая	Открытая		Двигателя	Редуктора		Приводной рабочей машины
					Быстроходный	Тихоходный
Передаточное число u	4	3,125	Мощность P,кВт
			Угловая скорость ω, рад/с
КПД η	0,98	0,92	Частота вращения n, об/мин
			Вращающий момент T Нм

6) Расчёт открытой передачи

Рисунок 11 – Открытая передача

Проектный расчёт

По техническому заданию имеем открытую цепную передачу.

Определение числа зубьев ведущей звёздочки:

;

Округляем до ближайшего нечетного целого значения для того, чтобы в сочетании с нечетным числом зубьев ведомой звездочки и четным числом звеньев цепи обеспечит более равномерное изнашивание зубьев::

Число зубьев ведомой звёздочки:

;

Округляем до ближайшего нечётного целого значения для предотвращения соскакивания это число должно быть меньше 120:

Определим шаг цепи:

После вычисления количества зубьев определим фактическое значение передаточного числа открытой передачи:

Проверка отклонения фактического значения передаточного числа от заданного :

Определим число звеньев цепи:

, где – межосевое расстояние в шагах

Значение числа звеньев цепи округляем до ближайшего целого четного числа.

Уточняем межосевое расстояние в шагах:

 25,4 = 1113 мм.

Для свободного провисания цепи предусматриваем возможность уменьшения межосевого расстояния, то есть монтажное межосевое расстояние:

Определим длину цепи L:

Зная шаг цепи найдём диаметры ведущей и ведомой звёздочек:

1) диаметр делительной окружности.

Ведущая звёздочка:

;

Ведомая звёздочка:

.

2) диаметр окружности выступов.

Ведущая звёздочка:

мм,

Где:

K=0,7- коэффициент высоты зуба

– коэффициент числа зубьев ведущей звездочки

- коэффициент числа зубьев ведомой звездочки

– геометрическая характеристика зацепления

=7,92 мм – диаметр ролика шарнира цепи [2, с.441, табл.K32]

Ведомая звёздочка:

.

- коэффициент числа зубьев ведомой звездочки

3) диаметр окружности впадин.

мм.

Ведомая звёздочка:

.

Проверочный расчёт

Проверим частоту вращения меньшей звёздочки:

- частота вращения быстроходного вала редуктора (на этом валу расположена меньшая звездочка.

Значение допускаемой частоты вращения больше частоты вращения малой звёздочки, что соответствует условию.

Проверка числа ударов цепи о зубья звездочек:

расчётное число ударов

Значение допускаемого числа ударов больше расчётного, что соответствует условию .

Фактическая скорость цепи:

Расчёт окружной силы, передаваемая цепью:

Проверка давления в шарнирах цепи:

Где:

b₃=15,88 – ширина внутреннего звена цепи

d₁=7,92 – диаметр валика

[2, стр. 94, табл. 5.8]

Допускаемое значение больше расчётного, что соответствует условию.

Проверка прочности цепи:

F_р=6000даН=60000Н – разрушающая нагрузка цепи (зависит от шага цепи), выбирается по [2, стр. 441, табл. К32]

Силы, действующие на цепь:

Натяжение цепи от центробежных сил:

H;

Где q=2,6 кг – масса одного метра цепи

от провисания:

,

где k_f =1 при цепи, расположенной горизонтально

g=9,81 м/с² – ускорение свободного падения

Проверяем коэффициент запаса прочности цепи

это больше, чем нормативный коэффициент запаса [s] = 9,5(определяется из таблицы [2, стр. 97, табл. 5.9] в зависимости от частоты и шага цепи), следовательно, условие s  [s] выполнено.

Определение силы давления цепи:

.

– коэффициент нагрузки вала

Таблица 3 Расчет открытой передачи

Проектный расчет
Параметр	Значение	Диаметр делительной окружности звездочек, мм: Ведущей Ведомой
Тип цепи	ПР-25.4-6000
Шаг цепи p, мм	25,4
Межосевое расстояние , шагов
Длина цепи , мм		Диаметр окружности выступов звездочек, мм: Ведущей Ведомой
Число звеньев	136
Число зубьев Ведущей Ведомой	23 71	Диаметр окружности впадин звездочек, мм: Ведущей Ведомой
Сила давления цепи на вал, кН
Проверочный расчет
Параметр		Допускаемое значение	Расчётные значения
Частота вращения 1/c			305,6
Число ударов цепи		20
Коэффициент запаса прочности		9,5
Давление в шарнирах цепи МПа		26