1.4. Подбор электродвигателя в приводе
1.4.1. Основные положения
Основной задачей на этапе конструирования привода является минимизация его стоимости и габаритных размеров при обеспечении надежности и технологичности. Это достигается оптимальным соотношением параметров привода и электродвигателя по рекомендуемым значениям передаточных чисел всех его элементов, которые основаны на опыте инженерной практики.
Исходным документом при проектировании является техническое задание (см. рис. 1).
Отступление от него без согласования с преподавателем-консультантом (а в условиях производства - с заказчиком) недопустимо.
1.4.2. Описание блок-схемы алгоритма
подбора двигателя (рис.2)
Исходные данные:
-
тяговое усилие на исполнительном органе,
кН;
-
линейная скорость конвейера, м/с;
-
диаметр приводного органа.
1. Составить кинематическую схему привода согласно заданию (рис. 3). Ввести обозначения:
-
частоты вращения валов;
-
передаваемые мощности на соответствующих
валах;
-
передаточные числа элементов привода;
-
КПД элементов привода
2.
Определить частоту вращения выходного
вала привода
,
об/мин.
3.
Определить ориентировочное значение
передаточного числа привода на основании
рекомендаций, представленных в табл.I:
,
где
-
передаточное число первой передачи
привода (например, ременной, см.рис. 3);
- передаточные числа второй и третьей
ступеней приводa
(например, редуктора, см. рис. 3).
|
|
Рис. 2. Блок-схема подбора электродвигателя
и разбивки передаточных чисел привода
Таблица 1
Рекомендуемые значения передаточных чисел
для различных понижающих передач
|
Вид передачи |
Передаточное число | |
|
рекомендуемое |
предельное | |
|
Редуктор цилиндрический 2 – ступенчатый 3 – ступенчатый |
24 106 |
7,1 … 50 25 … 250 |
|
Редуктор коническо-цилиндрический 2 – ступенчатый 3 – ступенчатый |
18 82 |
6,3 … 40 20 … 200 |
|
Редуктор червячный |
31,5 |
8;10;12,5;16;20;25;40;50;63 |
|
Зубчатая цилиндрическая передача (открытая) |
4 |
2 … 8 |
|
Коническая передача |
2,5 |
1 … 6,3 |
|
Цепная |
3 |
1,5 … 10 |
|
Ременная |
3 |
2 … 8 |
|
|
Рис. 3. Кинематическая схема привода
Рекомендуемый порядок подбора двигателя:
- по табл.1 выбрать рекомендуемые значения передаточного числа редуктора и остальных передач привода, не входящих в редуктор;
по табл. 2 провести разбивку передаточных чисел редуктора по ступеням.
Таблица 2
Рекомендуемые соотношения передаточных чисел
по ступеням редукторов
|
Схема редуктора |
Передаточное число |
Схема редуктора |
Передаточное число | ||
|
|
|
|
| ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для 3-ступенчатого редуктора разбивку передаточных чисел по ступеням можно осуществить, пользуясь соотношениями:
При
применении в редукторе одного и того
же материала для всех зубчатых колес
целесообразно коэффициент ширины колеса
увеличивать от быстроходной к
тихоходной ступени в пределах
рекомендованных значений (см.табл.
2).
4. Определить ориентировочное значение частоты вращения вала двигателя
,
об/мин.
5. Определить коэффициент полезного действия (КПД) привода
.
Значения КПД отдельных элементов выбрать по табл. 3.
Таблица 3
Значения КПД механических передач
|
Тип передачи |
Закрытая |
Открытая |
|
Зубчатая цилиндрическая коническая |
0,98 0,97 |
0,96 0,95 |
|
Червячная, при передаточном числе: свыше 30 свыше 14 до 30 свыше 8 до 14 |
0,8 0,85 0,9 |
0,7 0,75 0,8 |
|
Ременная (все типы) |
|
0,95 |
|
Цепная |
|
0,92 |
|
Муфта соединительная |
|
0,98 |
|
Подшипники качения (одна пара) |
0,99 |
|
|
Подшипники скольжения (одна пара) |
0,98 |
|
6. Определить потребную мощность двигателя
,
кВт.
7.
Согласно
ТУ 16.526.693-86; ТУ 16.526.694-86; ТУ 16.521.649-85;
ТУ 16.529.609-85; ТУ 16.526.621-85; ТУ 16.526.537-84;ТУ
16.525.571-84. выбрать электродвигатель
(табл.4-7) или гидродвигатель (табл. 8–12)
мощностью
с
частотой вращения вала, близкой к
.
Выписать параметры двигателя
и
и его установочные и габаритные размеры.
При необходимости дальнейшей регулировки
положения электродвигателя в приводе
по табл. 7 подобрать салазки и крепежные
болты. Причем сначала по отверстию в
лапе электродвигателя
подобрать крепежный болт, а затем по
ширине паза a
выбрать салазки.
8. Определить действительное передаточное число привода
.
9.
Провести сравнение действительного
передаточного числа привода и ранее
принятого ориентировочного (см.п.3):
,если
"нет", т.е. расхождение более 5%, то
необходимо перейти к блоку № 2 (см. рис.
2), если "да", то перейти к блоку №
12.
10. Провести корректировку передаточных чисел привода - в первую очередь за счет ременных, цепных и открытых зубчатых передач. Расчет повторить с блока № 4.
11. Определить частоту вращения всех валов привода:
,
где nдв – синхронная (теоретическая) частота вращения вала электродвигателя.
12.
Определить передаваемые валами мощности
и т.д.,
- КПД подшипников.
13. Определить крутящие моменты на каждом валу привода
,
Hмм
;
,Hмм,
и т.д.
Таблица 4
Электродвигатели асинхронные закрытые обдуваемые ТУ 16.526.693-86;
ТУ 16.526.694-86;ТУ 16.521.649-85; ТУ 16.529.609-85; ТУ 16.526.621-85;
ТУ 16.526.537-84; ТУ 16.525.571-84 (технические данные)
|
Тип электродвигателя |
Мощ-ность, кВт |
Частота вращения, мин-1 |
|
|
Тип электро-двигателя |
Мощ-ность, кВт |
Частота вращения, мин-1 |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
| ||||||||
|
4А71А2 |
0,75 |
2840 |
2,0 |
2,2 |
4А71А4 |
0,55 |
1390 |
2,0 |
2,2 |
|
4А71B2 |
1,1 |
2810 |
2,0 |
2,2 |
4А71B4 |
0,75 |
1390 |
2,0 |
2,2 |
|
4A80A2 |
1,5 |
2850 |
2,1 |
2,6 |
4A80A4 |
1,1 |
1420 |
2,0 |
2,2 |
|
4A80B2 |
2,2 |
2850 |
2,1 |
2,6 |
4A80B4 |
1,5 |
1415 |
2,0 |
2,2 |
|
4A90L2 |
3,0 |
2840 |
2,1 |
2,5 |
4A90L4 |
2,2 |
1425 |
2,1 |
2,4 |
|
4A100S2 |
4,0 |
2880 |
2,0 |
2,5 |
4A100S4 |
3,0 |
1435 |
2,0 |
2,4 |
|
4A100L2 |
5,5 |
2880 |
2,0 |
2,5 |
4A100L4 |
4,0 |
1430 |
2,0 |
2,4 |
|
4A112M2 |
7,5 |
2900 |
2,0 |
2,8 |
4A112M4 |
5,5 |
1445 |
2,0 |
2,2 |
|
4A132M2 |
11,0 |
2900 |
1,7 |
2,8 |
4A132S4 |
7,5 |
1455 |
2,2 |
3,0 |
|
4A160S2 |
15,0 |
2940 |
1,4 |
2,2 |
4A160S4 |
15,0 |
1465 |
1,4 |
2,3 |
|
4A160M2 |
18,5 |
2940 |
1,4 |
2,2 |
4A160M4 |
18,5 |
1465 |
1,4 |
2,3 |
|
4A180M2 |
30,0 |
2945 |
1,4 |
2,5 |
4A180S4 |
22,0 |
1470 |
1,4 |
2,3 |
|
|
| ||||||||
|
4А71А6 |
0,37 |
910 |
2,0 |
2,2 |
4А71B3 |
0,25 |
680 |
1,6 |
1,7 |
|
4А71B5 |
0,55 |
900 |
2,0 |
2,2 |
4А80AA8 |
0,37 |
675 |
1,6 |
1,7 |
|
4A80A6 |
0,75 |
915 |
2,0 |
2,2 |
4A80B8 |
0,55 |
700 |
1,6 |
1,7 |
|
4A80B6 |
1,1 |
920 |
2,0 |
2,2 |
4A90LA8 |
0,75 |
700 |
1,6 |
1,9 |
|
4A90L6 |
1,5 |
935 |
2,0 |
2,2 |
4A90LB8 |
1,1 |
700 |
1,6 |
1,9 |
|
4A100L6 |
2,2 |
950 |
2,0 |
2,2 |
4A100L8 |
1,5 |
700 |
1,6 |
1,9 |
|
4A112MB6 |
3,0 |
955 |
2,0 |
2,5 |
4A112M |
2,2 |
700 |
1,9 |
2,2 |
|
4A112MB6 |
4,0 |
950 |
2,0 |
2,5 |
4A112 |
3,0 |
700 |
1,9 |
2,2 |
|
4A132MMB6 |
5,5 |
965 |
2,0 |
2,5 |
4A132M8 |
4,0 |
720 |
1,9 |
2,6 |
|
4A132M6 |
7,5 |
970 |
2,0 |
2,5 |
4A132M8 |
5,5 |
720 |
1,9 |
2,6 |
|
4A160S6 |
11,0 |
975 |
1,2 |
2,0 |
4A160S6 |
7,5 |
730 |
1,4 |
2,2 |
|
4A160M6 |
15,0 |
975 |
1,2 |
2,0 |
4A160M8 |
11,0 |
730 |
1,4 |
2,2 |
|
4A180M5 |
18,5 |
975 |
1,2 |
2,0 |
4A180M8 |
15,0 |
730 |
1,2 |
2,0 |
Таблица 5
Электродвигатели исполнения 1М1081 по ТУ 16.526.693-86;
ТУ 16.526.694-86;ТУ 16.521.649-85; ТУ 16.529.609-85; ТУ 16.526.621-85;
ТУ 16.526.537-84;ТУ 16.525.571-84
(основные размеры даны в миллиметрах)
|
|
Таблица 6
Электродвигатели исполнения 1М3081 по ТУ 16.526.693-86;
ТУ 16.526.694-86;ТУ 16.521.649-85; ТУ 16.529.609-85; ТУ 16.526.621-85; ТУ 16.526.537-84;ТУ 16.525.571-84
(основные размеры даны в миллиметрах)
|
|
|
Тип э/д |
Число полюсов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4A71 |
2,4,6,8 |
40 |
3,5 |
10 |
285 |
19 |
165 |
12 |
200 |
130 |
6 |
6 |
21,5 |
130 |
|
4A80A |
50 |
300 |
22 |
24,5 |
138 | |||||||||
|
4A80B |
320 | |||||||||||||
|
4A90L |
60 |
4 |
12 |
350 |
24 |
215 |
15 |
250 |
180 |
8 |
7 |
27 |
153 | |
|
4A100S |
14 |
362 |
28 |
31 |
163 | |||||||||
|
4A100L |
392 | |||||||||||||
|
4A112M |
80 |
16 |
452 |
32 |
265 |
300 |
230 |
10 |
8 |
35 |
198 | |||
|
4A132S |
18 |
480 |
38 |
300 |
19
|
350 |
250 |
41 |
218 | |||||
|
4A132M |
530 | |||||||||||||
|
4A160M |
2 |
110 |
5 |
15 |
667 |
42 |
12 |
45 |
270 | |||||
|
4,6,8 |
48 |
14 |
9 |
51,5 | ||||||||||
|
4A160S |
2 |
624 |
42 |
12 |
8 |
45 | ||||||||
|
4,6,8 |
48 |
14 |
9 |
51,5 | ||||||||||
|
4A180S |
2 |
18 |
662 |
48 |
350 |
400 |
300 |
14 |
9 |
51,5 |
290 | |||
|
4,6,8 |
55 |
16 |
10 |
59 | ||||||||||
|
4A180M |
2 |
702 |
48 |
14 |
9 |
51,5 | ||||||||
|
4,6,8 |
55 |
16 |
10 |
59 |
Таблица 7
Салазки литые для электродвигателей (размеры в миллиметрах)
|
|
Комплект состоит из двух салазок
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Болты для крепления э/д |
|
10 |
40 |
15 |
360 |
280 |
330 |
10 |
M8 |
11 |
32 |
40 |
45 |
M8x35 |
|
12 |
52 |
20 |
385 |
312 |
350 |
12 |
M10 |
13 |
35 |
43 |
55 |
M10x35 |
|
12 |
52 |
20 |
425 |
342 |
390 |
12 |
M12 |
18 |
46 |
56 |
58 |
M10x40 |
|
14 |
60 |
24 |
570 |
460 |
530 |
14 |
M16 |
22 |
55 |
56 |
65 |
M12x40 |
|
14 |
65 |
24 |
650 |
480 |
600 |
14 |
M16 |
20 |
50 |
62 |
75 |
M12x40 |
|
18 |
75 |
30 |
750 |
560 |
690 |
18 |
M16 |
20 |
55 |
70 |
90 |
M16x40 |
Болты к пазам по ГОСТ 13152-67, исполнение 2
|
|
|
Материал сталь 35 |
Пример обозначения болта исполнения 2 с разрезами d=М8 и l=25мм.
Болт 7002-2462 ГОСТ 13152-67, где 7002-2462 0 обозначение болта (шифр)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
M8 |
20 |
14 |
6 |
4 |
20; 25 |
25…70 |
|
12 |
M10 |
25 |
18 |
7 |
4,8 |
25; 30 |
30…75 |
|
14 |
M12 |
28 |
22 |
8 |
5,5 |
25; 30; 40 |
40…90 |
|
18 |
M16 |
36 |
28 |
10 |
7 |
35; 50 |
50…80 |
Примечание. Размер в указанных пределах брать из ряда: 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 90; 100.
Таблица 8
Гидродвигатели типа ДГ
Гидродвигатели ДГ предназначены для привода рабочих органов станков и других гидрофицированных машин, где требуется бесступенчатое
регулирование скорости вращения.
Техническая характеристика
|
Наименование параметра |
ДГ-1 |
ДГ-2 |
ДГ-3 |
ДГ-4 |
ДГ-5 |
ДГ-7А |
|
Номинальное рабочее давление, кг/см2 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
Расход масла при максимальном числе оборотов и номинальном давлении, л/мин |
8 |
18 |
35 |
70 |
140 |
400 |
|
Число оборотов вала гидродвигателя в минуту: Наибольшее. Наименьшее. |
1500 100 |
1500 100 |
1500 100 |
1500 100 |
1500 100 |
1000 100 |
|
Мощность на валу гидродвигателя при номинальном давлении и максимальном числе оборотов, кВт |
0,58 |
1,1 |
2,5 |
5,4 |
10,2 |
31 |
|
Наибольший крутящий момент на валу гидродвигателя, кгм |
0,37 |
0,71 |
1,63 |
3,3 |
6,6 |
20 |
|
Механический КПД, % |
95 |
95 |
95 |
95 |
95 |
95 |
|
Объемный КПД при максимальном числе оборотов и номинальном давлении, % |
95 |
95 |
95 |
95 |
95 |
90 |
|
Давление подпора на сливе, кг/см2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1,5 |
1,5 |
|
Масса, кг |
6 |
10 |
22 |
24 |
38,6 |
129 |
Примечание: гидродвигатели предназначены для серийного изготовления.
|
|
Основные габаритные и присоединительные размеры
|
Тип двигателя |
Размеры, мм | |||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
ДГ-1 |
К3/5” |
К1/8” |
14 |
9 |
198 |
35 |
50 |
50 |
15 |
58 |
108 |
110 |
4 |
15,5 |
|
ДГ-2 |
К1/2” |
К1/4” |
18 |
11 |
243 |
35 |
111 |
60 |
15 |
80 |
125 |
135 |
5 |
19,8 |
|
ДГ-3 |
К3/4” |
К1/4” |
20 |
11 |
278 |
35 |
126 |
70 |
15 |
90 |
150 |
160 |
6 |
22,2 |
|
ДГ-4 |
К1” |
К3/8” |
25 |
13 |
340 |
50 |
154 |
80 |
18 |
110 |
195 |
205 |
8 |
27,5 |
|
ДГ-5 |
К1/4” |
К3/8” |
30 |
17 |
384 |
60 |
179 |
100 |
18 |
110 |
215 |
225 |
8 |
32,5 |
|
ДГ-7А |
Фланец 76x64 |
К3/4” |
45 |
17 |
525 |
80 |
230 |
155 |
28 |
170 |
310 |
485 |
14 |
49,5 |
Таблица 9
Гидродвигатель ПМ-500
Гидродвигатель ПМ-500 предназначен для привода рабочих органов станков и других гидрофицированных машин,
где требуется бесступенчатое регулирование скорости вращения
Техническая характеристика
|
Расход масла при п=950 об/мин и р=100 кг/см2, л/мин |
400 |
|
Максимальное рабочее давление, кг/см2 |
100 |
|
Максимальное число оборотов в минуту |
950 |
|
Максимальная мощность, кВт |
60 |
|
Давление подпора, кг/см2 |
1 … 1,5 |
|
Масса, кг |
210 |
|
|
Таблица 10
Гидродвигатели типа МГ15
(см. также с.18,19)
Гидродвигатели типа МГ15 предназначены для приводов вращательного движения с бесступенчатым регулированием скорости в следящих гидроприводах, в системах, в которых требуются реверсирование, частые включения, автоматическое и дистанционное управление. Гидравлический привод вращения может быть применен в станках, где требуется автоматизация процесса обработки, включающая регулирование скорости на ходу, в станках повышенной точности (так как благодаря бесступенчатому регулированию скорости возможен подбор чисел оборотов, обеспечивающих наилучшую чистоту обработки), а также в целом ряде других машин.
Продолжение табл.10
Техническая характеристика
|
Наименование параметров |
Типоразмеры гидродвигателей | ||||
|
МГ151 |
МГ152 |
МГ153а |
МГ154а |
МГ155а | |
|
Удельный расход (при р=0кг/см2), см3/об |
8 |
18 |
35 |
70 |
140 |
|
Наибольшее рабочее давление, кг/см2 |
50 | ||||
|
Наибольшее пиковое давление, кг/см2 |
125 | ||||
|
Наибольшее число оборотов в минуту |
2400 |
2100 |
1800 |
1500 |
1300 |
|
Наименьшее число оборотов при номинальном крутящем моменте в минуту |
40 |
30 |
20 |
20 |
20 |
|
Номинальный крутящий момент при давлении 50 кг/см2, кгм |
0,6 |
1,25 |
2,5 |
5 |
10 |
|
Наибольшая эффективная мощность, кВт |
0,6 |
1,25 |
2,5 |
5 |
10 |
|
Эффективный КПД при рабочем давлении 50 кг/см2 и скорости вращения вала 1000 об/мин |
0,8 | ||||
|
Объемный КПД при рабочем давлении 50 кг/см2 и скорости вращения вала 1000 обмин |
0,95 |
0,97 |
0,98 |
0,98 |
0,98 |
|
Момент инерции, кгм/с2 |
0,00004 |
0,00011 |
0,0035 |
0,00075 |
0,0025 |
|
Масса, кг |
4,5 |
7 |
12 |
20 |
40 |
Примечания:
1.
Объемный и эффективный КПД, а также
эффективная мощность приведены для
новых гидродвигателей при работе их на
минеральном масле «Индустриальное 20»
при температуре масла
.
2. Отклонения удельного расхода крутящего момента и эффективной мощности в сторону увеличения при условии соблюдения указанных КПД не ограничиваются.
|
|
Окончание табл.10
Основные габаритные и присоединительные размеры
аксиально-поршневых гидродвигателей МГ15 B
|
Типоразмеры |
Присое-динительная резьба |
Размеры, мм | ||||||||||||
|
L |
L1 |
l |
l1 |
D допускаемое отклонение по С |
d допускаемое отклонение по С |
d1 |
B |
C |
C1 |
C2 |
h |
h1 допускаемое отклонение по A2 | ||
|
МГ151 |
K3/8” |
169 |
131 |
20 |
8 |
70 |
14 |
7 |
8 |
64 |
32 |
11 |
15,4 |
4 |
|
МГ152 |
K1/2” |
202 |
156 |
25 |
8 |
82 |
18 |
9 |
92 |
72 |
36 |
14 |
19,8 |
5 |
|
МГ153а |
K3/4” |
250 |
194 |
32 |
15 |
100 |
22 |
11 |
110 |
92 |
50 |
19 |
24,2 |
6 |
|
МГ154а |
K1” |
310 |
228 |
36 |
15 |
120 |
32 |
14 |
132 |
108 |
56 |
20 |
34,5 |
8 |
|
МГ155а |
K1 ½” |
406 |
326 |
52 |
21 |
140 |
42 |
13 |
162 |
138 |
76 |
36 |
45 |
12 |
Таблица 11
Лопастные гидродвигатели типа МГ16-1
(см. также с.20,21)
Техническая характеристика
|
Наименование параметра |
Типоразмеры гидродвигателей | ||||||
|
МГ16-11 |
МГ16-12 |
МГ16-13 |
МГ16-14 |
МГ16-15А |
МГ16-15 |
МГ16-16А | |
|
Удельный расход (при р=0 кг/см2), см3/об |
8 |
18 |
35 |
70 |
100 |
140 |
200 |
|
Рабочее давление, кг/см2 |
50 | ||||||
|
Пиковое давление, кг/см2 |
64 | ||||||
|
Наибольшее число оборотов в минуту |
2500 |
2500 |
2200 |
1800 |
1800 |
1500 |
1500 |
|
Наименьшее число оборотов вала при номинальном крутящем моменте в минуту |
300 | ||||||
|
Номинальный крутящий момент при давлении 50 кг/см2 |
0,32 |
0,85 |
2,0 |
5 |
7,5 |
10 |
15 |
|
Наибольшая эффективная мощность, кВт |
0,6 |
1,2 |
2,5 |
5 |
7,5 |
10 |
15 |
|
Эффективный КПД при рабочем давлении 50 кг/см2 и скорости вращения вала 1000 об/мин |
0,35 |
0,45 |
0,5 |
0,55 |
0,6 |
0,64 |
0,68 |
|
Объемный КПД при рабочем давлении 50 кг/см2 и скорости вращения вала 1000 об/мин |
0,7 |
0,73 |
0,75 |
0,8 |
0,85 |
0,88 |
0,90 |
|
Момент инерции кгм/с2·10-6 |
7,32 |
7,32 |
20,4 |
129 |
129 |
708 |
708 |
|
Масса, кг |
6,3 |
6,3 |
10 |
24 |
24 |
86 |
86 |
Продолжение табл. 11
|
|
Основные габаритные и присоединительные размеры
лопастных гидродвигателей МГ16-14 и МГ16-15А
|
|
Основные габаритные и присоединительные размеры
лопастных гидродвигателей МГ16-15 и МГ16-16А
|
|
Основные габаритные и присоединительные размеры
лопастных гидродвигателей МГ16-11 и МГ16-12
Окончание табл. 11
|
|
Основные габаритные и присоединительные размеры
лопастного гидродвигателя МГ16-13
Таблица 12