3.1.3. Общий расчет привода

Приводом называют устройство, приводящее в движение исполнительный (рабочий) орган машины или механизма. Привод (рис.3.2.) включает источник энергии (двигатель) и передаточный механизм (передачу). Для согласования работы двигателя и исполнительного органа применяют систему управления. Привод может быть механический, электромеханический, гидравлический, пневматический.

Рис. 3.2

Передаточным механизмом электромеханического привода является механическая передача. Механические передачи выполняют функции передачи и преобразования движения, изменения и регулирования скорости распределения потоков мощности между исполнительными органами.

Например, в автомобилях и других транспортных машинах требуется изменять величину скорости и направление движения, а на подъемах и при трогании с места необходимо в несколько раз увеличить вращающий момент на ведущих колесах. Сам же автомобильный двигатель не может выполнить эти требования, так как он работает устойчиво только в узком диапазоне изменения величины вращающего момента и угловой скорости. При выходе за пределы этого диапазона двигатель останавливается.

В редких случаях, когда угловые скорости валов двигателя и рабочего органа машины совпадают, применяют непосредственное их соединение муфтой (например, в приводах вентиляторов, насосов, турбин и т.п.).

Таким образом, выбор типа механической передачи для привода является одной из наиболее распространенных инженерных задач, решаемых при разработке проекта машины.

Для заданной или обоснованно выбранной принципиальной кинематической схемы привода общий расчет включает: выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода.

Исходными данными для расчета являются: кинематическая схема привода; мощность на выходном валу Р_вых (Вт); частота вращения выходного вала n_вых (мин^-1); ресурс работы (ч).

Выбор электродвигателя

Мощность выбираемого серийного электродвигателя должна быть не ниже расчетной. Из существующих типов двигателей выбирают преимущественно асинхронные электродвигатели общего применения.

Последовательность общего расчета рассмотрим на примере электромеханического привода с двухступенчатым цилиндрическим редуктором (рис.3.3).

Рис.3.3

Требуемую мощность электродвигателя (мощность на входном валу) определяют из выражения

Р_вх = Р₁ = Р_вых /η , (3.5)

где η = η₁ η₂ η^к_n η_r – КПД привода; здесь η₁ и η₂ – КПД ступеней, учитывающие потери в зацеплении данной передачи (табл.3.1);

η_n – коэффициент, учитывающий потери энергии в паре подшипников качения (η_п = 0,99);

к – число пар подшипников качения;

η_r– коэффициент, учитывающий потери энергии на разбрызгивание и перемешивание масла в корпусе редуктора (η_r = 0,98…0,99).

По величине Р_эд ≥ Р_вх можно выбрать несколько марок двигателей, которые отличаются частотой вращения вала. Предпочтение отдается той марке двигателя, частота вращения n_эд которого позволяет реализовать в кинематической схеме передаточное отношение передач.