1. Кинематический и силовой расчеты привода. Выбор электродвигателя

1.1. Техническое задание на проектирование привода

Проектирование привода выполняют на основании технического задания, в котором содержатся назначение, основные технические характеристики, режим нагружения и ресурс механизма. В качестве силовой характеристики привода в задании приведена номинальная (наибольшая длительно действующая) нагрузка на валу исполнительного механизма, которая задана в виде вращающего момента или окружного усилия при вращающемся исполнительном механизме (приводы конвейеров, лебедок, испытательных стендов), или в виде осевого усилия при поступательном движении исполнительного механизма (приводы винтовых толкателей, триммеров летательных аппаратов). В некоторых случаях задана непосредственно мощность на валу исполнительного механизма. В качестве кинематической характеристики привода задана либо линейная скорость движения исполнительного механизма (ленты или цепи конвейера, каната лебедки, винта винтового толкателя и т.п.), либо угловая скорость или частота вращения исполнительного механизма или вала электродвигателя.

В задании могут быть указаны размеры исполнительного механизма и другие справочные данные: диаметр D барабана ленточного конвейера, шаг t цепи и число зубьев ведущей звездочки цепного конвейера, тип резьбы передачи «винт–гайка» и др.

Режим нагружения передач, характеризующий распределение рабочей нагрузки по времени, задан типовой, аппроксимированный одной из непрерывных функций (рис. 1.1).

На рисунке по оси ординат отложено отношение текущего вращающего момента к наибольшему длительно действующему моменту , а по оси абсцисс – отношение суммарного числа циклов нагружения зубчатого колеса вращающим моментом к общему числу циклов его нагружения за весь срок службы передачи.

Постоянный режим нагружения (0) характерен для конвейерного автоматизированного производства, тяжелый режим (1) – для горных машин, средний равновероятный (2) – для интенсивно эксплуатируемых машин, средний нормальный (3) – для большинства универсальных машин, легкий (4) и особо легкий (5) – для широкоуниверсальных станков с большим диапазоном регулирования скоростей.

Рис. 1.1. Типовые режимы нагружения передач:

0 – постоянный, 1 – тяжелый, 2 – средний равновероятный,

3 – средний нормальный, 4 – легкий, 5 – особо легкий

При работе привода помимо рабочей длительно действующей нагрузки в нем могут возникать кратковременные пиковые перегрузки (например, при пуске конвейера). В техническом задании их величина задана в виде отношения наибольшей пиковой нагрузки к номинальной (наибольшей длительно действующей) нагрузке :

.

1.2. Разработка кинематической схемы привода

Прежде чем приступить к расчетам, студент должен ознакомиться с конструкциями, подобными заданной, по рекомендуемой учебной литературе, макетам и стендам, представленным на кафедре, в реальных машинах и механизмах. При этом следует уяснить особенности конструкции и эксплуатационные возможности привода, его достоинства и недостатки, назначение отдельных элементов и взаимодействие их в приводе. По согласованию с консультантом можно уточнить предлагаемую в задании схему привода и исходные данные.

Согласно техническому заданию на курсовое проектирование студент составляет кинематическую схему привода [2]. В качестве примера на рис. 1.2 приведена кинематическая схема привода ленточного конвейера. Мощность от электродвигателя через упругую муфту передается на быстроходный вал двухступенчатого коническо-цилиндрического редуктора, от тихоходного вала редуктора мощность через открытую цепную передачу передается на приводной барабан ленточного конвейера (исполнительный механизм).

Рис. 1.2. Кинематическая схема привода ленточного конвейера

В пояснительной записке к курсовому проекту приводится кинематическая схема привода с нумерацией валов (см. рис. 1.2). Порядковый номер вала возрастает от быстроходного к тихоходному, причем, если валы соединены муфтой и вращаются с одинаковой угловой скоростью, то им следует присвоить один номер (например, на рис. 1.2 вал двигателя и быстроходный вал редуктора вращаются с одинаковой угловой скоростью и им присвоен номер 1).