Україна

Національний університет біоресурсів і

природокористування України

Кафедра конструювання машин

Проектування приводів

сільськогосподарських

машин

Методичні вказівки до курсового проектування деталей машин і основ

конструювання для студентів спеціальностей:

6.090215 – «Машини та обладнання для сільськогосподарського

виробництва»

6.090219 – «Обладнання лісового комплексу»

6.091902 – «Механізація сільського господарства»

6.092002 – «Технологія деревообробки»

Київ 2009

УДК 621.81.001

Наведено методику вибору сучасних редукторів та мотор-редукторів,

приведені основні технічні характеристики електродвигунів серії АІР,

редукторів та мотор-редукторів, у тому числі серії ES. Наведено методику

розробки кінематичних схем приводів.

Табл. 71; Іл. 51; Бібліотека назв 15.

Рекомендовано до друку методичною комісією Технічного навчально-наукового інституту Національного університету біоресурсів і природокористування України.

Укладачі: В.М.Рибалко; Н.В.Матухно; І.М.Сівак; І.В.Дудченко;

Рецензенти: проф. М.О.Демидко, проф. В.П.Ковбаса.

Навчальне видання

Проектування приводів сільськогосподарських машин

Методичні вказівки до курсового проектування деталей машин і основ

конструювання для студентів спеціальностей:

6.090215 – «Машини та обладнання для сільськогосподарського

виробництва»

6.090219 – «Обладнання лісового комплексу»

6.091902 – «Механізація сільського господарства»

6.092002 – «Технологія деревообробки»

Укладачі: В’ячеслав Миколайович Рибалко; Наталія Вікторівна Матухно;

Ігор Миколайович Сівак; Ігор Владиславович Дудченко.

1. 1ТИПИ ПРИВОДІВ

1. Призначення та класифікація приводів

Будь-яка сучасна машина має робочі органи та привід (3рухомники). Конструкція та вид робочих органів визначають функціональне призначення машини. Урухомник – це поєднання джерел та трансмісії (передачі), яка здійснює передачу енергії від двигуна до робочих органів. Трансмісія може бути механічною, гідравлічною, пневматичною та комбінованою. У даній роботі розглянуто проектування урухомників загального призначення із механічними передачами, що забезпечують обертальний рух робочих органів. Урухомники значної кількості машин допускають можливість використання стандартних двигунів та однотипних механічних передач, зокрема стандартних редукторів, що дозволяє віднести ці урухомники до категорії загального призначення.

Раціональне проектування урухомників загального призначення повинно забезпечити зменшення його маси, габаритних розмірів, підвищення к. к. д. та надійності.

Урухомники машин загального призначення класифікують за такими показниками: кількість двигунів, схемою їх з’єднання із передачами, тип двигунів, тип передачі. За кількістю двигунів розрізняють такі урухомники: груповий, з одним двигуном та багатьма двигунами.

Груповий 3рухомники складається із одного двигуна та механічних передач, що передають передають енергію декільком механізмом одночасно. Цей 3рухомники має низький к. к. д., значні габаритні розміри, складну конструкцію.

Урухомник із одним двигуном найбільш розповсюджений, особливо при використанні електродвигунів. Кожна виробнича машина має індивідуальний 3рухомники.

Якщо кожний окремий механізм однієї машини приводиться у дію окремим двигуном, це 3рухомники із багатьма двигунами. Такі урухомники використовують у вантажопідйомних, транспортуючих машинах, де використовують електроні двигуни та гідромотори.

За типом двигуна урухомники поділяють на: електричні, двигуни внутрішнього згорання, гідро двигуни, пневмодвигуни.

В урухомниках використовують такі механічні передачі: циліндричні та конічні зубчаті, червячні, планетарні, хвильові, комбіновані, пасові, ланцюгові, гвинтові. Залежно від розміщення 3рухомники конструюють елементи передач та вибирають тип двигуна.

1.2.Вибір типа двигуна

Тип двигуна вибирають із урахуванням наступних секторів: призначення машини; наявність того чи іншого джерела енергії; потрібної потужності; обмежень у масі, габаритах, умовах роботи; режими роботи машини та забезпечення її технологічних параметрів.

Призначення машини визначає основні вимоги до двигуна, специфіку його роботи та технічні характеристики. При цьому потрібно враховувати мобільність, зовнішнє середовище, температурні умови та інше. Наявність джерел електричної енергії спрямовує до вибору електропривода, як найбільш простого та надійного.

Залежно від потрібної потужності, обмежень маси та габаритів урухомника вибирають електродвигун, або двигун внутрішнього згорання. Вибраний двигун повинен відповідати наступним умовам:

• забезпечити момент, достатній для запуску механізма із заданим прискоренням, а при гальмуванні – уповільнення заданої величини;

• у процесі роботи в робочому режимі не повинен сприймати довготермінові перевантаження, що приводить до перегрівання електродвигуна та інтенсивного зношування двигуна внутрішнього згорання.

Потужність двигуна відносять (спів ставляють) із певним режимом роботи. У процесі проектування привода (урухомники) зовнішніми опорами та режимами роботи задаються (виходячи із технологічних параметрів робочої машини). Розрізняють три номінальних режими роботи двигунів: довготривалий, короткочасний та повторно-короткочасний. При довготривалому режимі роботи двигун нагрівається до певної встановленої температури на відміну від короткочасного, при якому нагрівання не відбувається. При повторно-короткочасному режимі роботи двигуна відбувається пуск та його зупинка, при цьому нагрівання електродвигуна та можливість реалізації потрібної потужності визначається довготривалістю вмикання ПВ за відносним часом за цикл, що дорівнює 10хв. За величиною ПВ розрізняють чотири основних повторно-короткочасних режиму роботи (табл. 1.1.)

Режим роботи є довготривалим (ПВ=100%), якщо час одного цикла перевищує 10хв.

У процесі розрахунку потужності двигуна у повторно-короткочасному режимі роботи можливі такі випадки:

1. Фантичний режим роботи двигуна відповідає одному із стандартних режимів (табл.. 1.1.), навантаження постійне. У цьому випадку за каталогом вибирають двигун, потужність якого зав заданим ПВ дорівнює потрібній.

2. Фактична довго тривалість вмикання ПВф не співпадає із номінальним значенням ПВн; навантаження постійне. У цьому випадку двигун вибирають за номінальною потужністю Рн.

(1.1)

де Рф – фактична потужність; ПВн – найближче стандартне значення ПВ.

3. Значення потужності змінюється на протязі цикла. У цьому випадку розрахунок проводять у наступній послідовності. Будують графік зміни потужності двигуна у часі за цикл та визначають ПВф. Визначають середню статистичну потужність Р₁ за цикл:

(1.2.)

де к – коефіцієнт перевантаження у момент пуску та зупинки двигуна;

к=1.1…1.3.;Р_і- значення статистичної потужності за відповідні проміжки; t_i часу на протязі циклу, довго тривалістю t_y.

За розрахунковим значенням Р₁, використовуючи вираз (1.1.) визначають номінальну потужність Р_н двигуна і за цією величиною вибирають двигун. Для перевірки правильності вибору двигуна будуть навантажувальні діаграми механізма із вибраним двигуном за моментом T=f(t) та силою струму двигуна I=f(t), після того визначають середньоквадратична сила струму I_e та середньоквадратичний момент Т_е. Значення I_е та Т_е порівнюють із номінальними значеннями сили струму I_e та момента Т_н, попередньо вибраного двигуна із врахуванням відмінності ПВф та ПВн. При цьому повинна виконуватися умова:

(1.3.)

У випадку, якщо умова не виконується, двигун не підходить за умови нагрівання, його потрібно замінити іншим двигуном із більшою потужністю.

1. Електродвигуни змінного струму.

Електродвигуни змінного струму на 50% менші за масою і потребують у п'ять разів менше витрат міді у порівнянні із двигунами постійного струму. Основні типи електродвигунів, їхні технічні характеристики та габаритні розміри наведені у табл.. 1.1. та 1.3.

У сучасному машинобудуванні широко використовують трифазні асинхронні двигуни серії А, 2А, 3А, 4А, 4АМ, AI. Двигуни серії АІ відповідають рівню розвитку світового електромашинобудування і є новою серією, яку розробили країни, що входять до складу міжнародної організації Інтерелектро. Двигуни цієї серії виконуються у двох варіантах:

1. варіант розрахований на поставки у середні країни та частковона експорт;

2. варіант розрахований kbit на поставки на експорт.

Двигуни серії АІ мають високу надійність: ймовірність безвідмовної роботи за 20000 годин напрацювання – не менше 0.9.

Структура позначення типорозміру двигунів серії АІ аналогічна структурі позначень серії 4А і відрізняються лише першими літерами. Дві перші літери (АІ) визначають серію двигуна (асинхронний нової серії, країн Інтерелектро). Третя літера визначає варіант – 1 абр 2:

Р – за 1^м варіантом

С­ – за 2^м варіантом (експортний варіант)

Четверта літера визначає матеріал станини та щитків, для встановлення вольниць. Якщо четверта літера відсутня, то станина і щитки виготовлені із чавуну. Літера X показує, що станина із алюмінію й щитки із чавуну; літера А – станини і щитки виготовлені із алюмінію.

Числові значення: 71,80,90…. – це висота від осі обертання вала електродвигуна до опорної площини лап двигуна.

Літери S,L,M- розміри довжини корпуса двигуна (короткий, середній, довгий).

Довжина осердя двигуна позначають літерами: А, В – (відповідно, коротке та довге). Цифри у кінці позначення показують число полюсів двигуни: 2,4,6,8.

При виборі двигунів бажано вказувати одну із форм виконання, які наведені на рисунках до таблиць (рис. 1-4).