Проектирование зубчатых редукторов ч. 1. Рябцев В.А., Елисеев В.В

Глава 2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

§ 2.1. Определение мощности электродвигателя

Выполнение проекта следует начинать с выбора электродвигателя по каталогу, для чего нужно определить требуемую для привода мощность. В общем случае двигатель проверяют на нагрев, как это изложено в курсе электропривода. Однако необходимость такой проверки отпадает, если привод предназначен для машин, эксплуатируемых при постоянной (или мало отличающейся от постоянной) нагрузке. Именно такие условия и предполагаются в типовых заданиях на курсовое проектирование.

Требуемую мощность электродвигателя определяют на основании исходных данных для проектирования. Если указана мощность NР (кВт), передаваемая выходным валом редуктора, то потребная мощность электродвигателя

где - коэффициент полезного действия (КПД) привода, рав-

ный произведению КПД механизмов и кинематических пар, входящих в привод:

Значения КПД различных передач и подшипников приведены в табл. 2.1.

Если указаны вращающий момент Мр (Н*м) на ведомом

В заданиях на проектирование приводов к конвейерам и транспортерам указывают обычно тяговое усилие Pv (Н) и

скорость v (м/с) конвейерной ленты. Тогда потребная мощность электродвигателя (Вт)

129

По найденному значению мощности N выбирают, как правило, асинхронный электродвигатель трехфазного тока.

Таблица 2.1. Средние значения коэффициентов полезного действия элементов механических передач

§ 2.2. Асинхронные электродвигатели трехфазного тока

На рис. 2.1 представлена механическая характеристика асинхронного двигателя, выражающая зависимость частоты вращения вала двигателя от величины вращающего момента, приложенного к этому валу. Здесь Мном- номинальный вращающий момент; Мнач (или Мпуск) - момент, развиваемый при пуске двигателя; Ммах - максимальный кратковременный мо-

130

мент; nном – номинальная частота вращения, об/мин; nкр- критическая частота вращения; nс - синхронная частота вращения, т. е. частота вращения магнитного поля, зависящая от частоты тока f и числа пар полюсов р:

nc 60 f / p .

При отсутствии нагрузки на двигатель вал двигателя вращается с час-

При стандартной частоте f= 50 с-1 и числе пар полюсов от 1 до 6 (т. е. при числе полюсов 2р = 2 ... 12) синхронная частота вращения nс соответственно равна 3000, 1500, 1000, 750, 600, 500 об/мин. Применение тихоходных электродвигателей, имеющих nс< 750 об/мин (что соответствует 2 p 8 ), разреша-

ется только при существенной необходимости и достаточном обосновании.

Для приводов, разрабатываемых в курсовых проектах, рекомендуется выбирать электродвигатели, имеющие не более 4 пар полюсов, т. е. с nс 750 об/мин.

Под действием нагрузки частота вращения ротора n уменьшается в сравнении с nс, и возникает скольжение s, определяемое по формуле

Частота вращения, указываемая в каталогах электродвигателей и в таблицах, приведена для номинального режима, ее и используют при определении общего передаточного отношения привода.

В некоторых каталогах двигателей приводится синхронная частота вращения ротора и скольжение s в процентах. В таких

131

Рис. 2.3. Асинхронный двигателя трехфазного тока.

n

х-

-

-

вейеры, Ристранс. 2.портеры4. Асинхронныйт. д.);двигателя трехфазного тока. АОС2 - то же, с повышеннымИсполн ние скольжениемМ300. , для приводов

машин с ударными нагрузками, с частыми пусками и переключениями (прессы, молоты и пр.).

В типоразмере двигателя цифра 4 означает порядковый номер серии, А- род двигателяасинхронный. Буква А на третьем месте означает, что корпус и щиты двигателя алюминиевые. Если эта буква отсутствует, то корпус и щиты двигателя изготовлены из чугуна. Цифры и буквы, идущие далее,

132

означают габариты статора, сердечника. Число полюсов указывается цифрами 2, 4, 6, 8 перед буквами УЗ, обозначающими и особенности исполнения двигателя, рассчитанные на различные климатические условия эксплуатации двигателя. Например, 4АА250М2УЗ означает: электродвигатель асинхронный закрытый обдуваемый с высотой расположения оси ротора 250 мм, число полюсов 6, двигатель предназначен для работы в зонах с умеренным климатом. Следовательно, синхронная частота вращения ротора этого электродвигателя пс = 3000 об/мин.

Форма исполнения электродвигателей:

M100 - электродвигатели горизонтальные, станина на ла-

пах (рис. 2.2);

М200 - то же и дополнительно с фланцем на щите (рис.

2.3);

М300 - горизонтальные, с фланцем на щите, без лап (рис.

2.4);

М302 - вертикальные, с фланцем на щите, без лап. Технические данные электродвигателей содержатся в таб-

лицах 2.2 и 2.3.

Обозначения:

nном - номинальная частота вращения вала двигателя в об/мин;

K max M max / M ном - коэффициент максимальной перегрузки;

M max - максимальный (опрокидывающий) вращающий момент на валу двигателя;

M ном - номинальный вращающий момент на валу двигателя.

Таблица 2.2. Двигатели асинхронные короткозамкнутые трехфазные серии 4А общепромышленного применения; закрытые, обдуваемые.

Технические данные.

133

Таблица 2.3. Двигатели асинхронные короткозамкнутые трехфазные серии 4А общепромышленного применения; закрытые, обдуваемые. Размеры в мм.

4,6,8

§ 2.3. Передаточное число привода

Для определения передаточного числа привода надо знать частоту вращения п двигателя в номинальном режиме (см. табл. 2.2) и частоту вращения приводного вала (входного вала привода) np.

Если np не задана непосредственно, то ее определяют по

другим исходным данным, например, если даны скорость v (м/с) ленты транспортера и диаметр барабана D (м), то

Передаточное число привода

n

i np i1i2 ...ik ,

Таблица 2.4. Рекомендуемые средние значения передаточных чисел передач

где il, i2, ..., ik - передаточные числа отдельных передач, входящих в привод (средние значения их указаны в табл. 2.4).

Таблица 2.5. Рекомендуемые передаточные числа для закрытых одноступенчатых цилиндрических и конических редукторов (СТ СЭВ 221-75)

137

При выборе передаточные отношения отдельных передач следует иметь в виду, что значения их передаточных чисел стандартизованы и входят в стандартные ряды, приведенные в табл. 2.5, 2.6.

При выборе передаточных чисел первый ряд следует предпочитать второму.

Таблица 2.6. Рекомендуемые передаточные числа для закрытых одноступенчатых червячных редукторов

Расхождение расчетного передаточного числа со стандартным значением передаточного числа не должно превышать 2,5% при и < 4,5 и 4% при и > 4,5.

Оптимальное распределение передаточных чисел по отдельным передачам, а также по ступеням редуктора, позволяет значительно снизить габаритные размеры привода в целом.

Пример рвсчета. Произвести кинематический расчет привода, схема которого показана на рис. 1.1, при следующих данных; диаметр барабана D = 500 мм, тяговое усилие на ленте Р = 4000 Н, скорость ленты v = 0,8 м/с.

Решение. Принимаем КПД передач, показанных на рис. 1.2, в соответствии с табл. 2.1; ременной передачи 1 = 0,98; зубчатой кинематической пары z = 0,98; цепной передачи

138