4. Выбор электродвигателя, определение передаточных отношений подъемно-транспортного механизма

4.1. Выбор электродвигателя

Двигатель подбирается по потребной мощности привода с учетом потерь на трение в передаточных механизмах.

Потребная мощность двигателя определяется по формуле

, кВт, (4.1)

где η – общий коэффициент полезного действия ГПМ

(4.2)

Частные коэффициенты полезного действия принимают приблизительно:

- КПД рабочего вала машины с барабаном, =0,95;

- КПД упругой компенсирующей муфты, =0985-0,995;

- КПД подшипников качения на обе опоры каждого вала (в двухступенчатом редукторе 3 вала), =0,99-0,995;

- КПД закрытой зубчатой, цилиндрической передачи (в двухступенчатом редукторе 2 зубчатые передачи – быстроходная и тихоходная), =0,97-0,98.

Для приводов применяют, как правило, трехфазные асинхронные двигатели. В каталогах двигателей указывают:

• тип двигателя;

• наибольшую допустимую мощность двигателя, Р_н, кВт;

• частоту вращения ротора двигателя, n, мм/об;

• другие электрические и механические характеристики.

Синхронная частота вращения двигателя (при отсутствии нагрузки), т.е. частота вращения магнитного поля статора n_с определяется по формуле

, (4.3)

где f – стандартная частота, f = 50Гц;

Р – число пар полюсов, Р=1; 2; 3;4.

Подставляя значения различных пар полюсов получим n_с = 3000 об/мин; n_с = 1500 об/мин; n_с = 1000 об/мин; n_с = 750 об/мин.

Под действием нагрузки частота вращения ротора двигателя n_э.д всегда несколько меньше частоты вращения магнитного поля статора, так как возникает скольжение s, следовательно

n_э.д= n_с(1-s). (4.4)

Технические данные асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором серии 4А основного использования (закрытые обдуваемые) приведены в таблице П.2.3 [1]

4.2. Подбор передаточных отношений

Современные двигатели для уменьшения веса, габаритов и стоимости выполняют быстроходными– с весьма узким диапазоном скоростей. В абсолютном большинстве случаев режим работы машины-орудия не совпадает с режимом работы двигателя, поэтому передача энергии от двигателя к рабочему органу машины осуществляется с помощью передаточных механизмов.

Выбор двигателя по частоте вращения целесообразно согласовать с вероятными и удобными передаточными отношениями проектируемого передаточного механизма.

Рекомендуются следующие значения передаточных отношений i (таблица 4.2) [3].

Таблица 4.2

Редуктор	i
Одноступенчатый цилиндрический	до 8
Двухступенчатый цилиндрический	8…45 max 60
Трехступенчатый цилиндрический	60…200
Многоступенчатый цилиндрический

Передаточное отношение , отношение чисел зубьев называют передаточным числом u.

Подобрав по таблице 4.1 электродвигатель, следует сразу же определить потребное общее передаточное отношение проектируемого механизма и убедиться в том, что оно соответствует приведенным выше рекомендациям значений передаточных отношений механизмов

Предварительно установить диапазон частоты вращения электродвигателя проектируемой приводной электростанции можно по следующей формуле

, (4.5)

где - частота вращения рабочего органа машины;

- передаточные отношения редуктора.

По полученным значениям n_э.д.min, n_э.д.max и таблице 4.1 подбирают тип электродвигателя (отдавая предпочтение высокооборотным двигателям, которые имеют меньшие габариты, вес и стоимость).

Масса и габариты редуктора в значительной степени зависят от того, как распределено передаточное отношение по ступеням проектируемого механизма. Разбивка передаточного отношения между быстроходной и тихоходной ступенями двухступенчатого редуктора i_ред= i_б·i_т должна удовлетворять целому ряду разнообразных требований, таких как стандартные межосевые расстояния обеих ступеней, удобства смазки, не всегда хорошо согласующихся друг с другом. Дело усложняется возможностью подбора для разных ступеней материалов с неодинаковыми напряжениями и назначением различных коэффициентов ширины колеса. Кроме того, желательно, чтобы передаточное отношение каждой ступени также было одним из чисел 10-го ряда нормальных линейных размеров по ГОСТ 6639-69.

Ориентировочные рекомендации по распределению передаточных отношений приведены на рис. 4.1 [3]. График построен по условиям минимальной массы зубчатых колес при близких допускаемых напряжениях во всех ступенях механизма.

Рис. 4.1. Распределение передаточных отношений

Предварительные значения передаточных отношений быстроходной и тихоходной ступеней двухступенчатого редуктора, исходя из вышеперечисленных рекомендаций, определяют по формулам

i_общ= i_б·i_т; i_т=0,88;i_б=(4.6)

Определение тормозного момента и выбор тормоза ГПМ

Тормозной момент

T_т=К·, (4.7)

где К – коэффициент запаса торможения, К=1,75;

– статический крутящий момент на тормозном валу при торможении с учетом потерь в грузоподъемном механизме, способствующий удержанию поднимаемого груза

, (4.8)

где F – вес поднимаемого груза;

–диаметр барабана;

η₀ – общий КПД грузоподъемного механизма

η₀ = η_б·η_ред·η_м (4.9)

i – передаточное отношение редуктора.

По рис. 4.2 и таблице 4.3 подбираем тормозные шкивы, а колодочные тормоза с по рис. 4.3 и таблице 4.4.

Рис. 4.2. Тормозные шкивы-полумуфты

Таблица 4.3

Тормозные шкивы-полумуфты. Размеры в мм

Поверхность трения шкива		D	D1	Цилиндрич. расточка, не боле			Коническая расточка, не боле			D1		Число пальцев
Dm	Bm			t	d
200	95	185	140	110	50	80		49,5	20		4
300	145	280	190	110	60	105		69,5	20		6
400	185	370	250	150	70	130		89,5	35		6
500	210	470	290	-	-	130		89,5	35		8
600	245	570	400	-	-	135		89,5	40		8

Рис. 4.3. Колодочные тормоза типа ТКТ переменного тока

Таблица 4.4

Колодочные тормоза типа ТКТ переменного тока.

Характеристика и размеры

Типоразмер тормоза	Ширина тормозной колодки В, мм		Диаметр тормозной колодки D, мм		Тормозной момент, кГ·см при				Давление0 кГ/см2		Отход колодки, мм		Момент якоря магнита кГ·см при		Тип магнита		Вес тормоза, кГ	Ход якоря, мм			Ход штока, мм
					ПВ 25 и 40%		ПВ 100%				норм-ный	максим-ый	ПВ 25 и 40%	ПВ 100%				норм-ный	максим-ый	норм-ный		максим-ый
ТКТ-100	70		100		200		110		1,2		0,4	0,6	55	30	МО-100Б		12	12	18	2,0		3,0
ТКТ-200/100	90		200		400		220		0,9		0,4	0,6	55	30	МО-100Б		25	12	18	2,0		3,0
ТКТ-200	90		200		1600		800		1,8		0,5	0,8	400	200	МО-200Б		37	14	21	2,5		3,8
ТКТ-300/200	140		300		2400		1200		0,8		0,5	0,8	400	200	МО-200Б		68	14	21	2,5		3,8
ТКТ-300	140		300		5000		2000		1,6		0,7	1,0	1000	400	МО-300Б		92	18	27	3,0		4,4
Типоразмер тормоза	Размеры в мм
	A	Е		F		H		K		M	N	O	R	S	T	δ	h	δ1	d	a		c
ТКТ-100	369	130		223		250		40		65	46	37	325	110	8х8	4	100	6	13	15		120
ТКТ-200/100	514	130		290		400		60		90	55	47	430	175	11х11	6	170	8	17	20		180
ТКТ-200	591	177		367		415		60		90	55	47	430	175	11х11	6	170	8	17	20		212
ТКТ-300/200	718	177		428		547		80		120	81	72	540	250	14х14	8	210	12	21	20		270
ТКТ-300	783	243		493		570		80		120	81	72	540	250	14х14	8	240	12	21	20		280