2. Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчет привода
Исходные данные: мощность Рвых, кВт, и угловая скорость ωвых, с-1 на выходном валу привода.
2.1. Определение мощности на валах привода
Определяем необходимую расчетную мощность на валу электродвигателя по формуле
; (2.1)
где ηобщ – общий коэффициент полезного действия (КПД) привода;
ηобщ = η1·η 2·η 3·….η n,
где η1, η2 и т.д. – КПД всех кинематических пар привода (потери в муфте, передачах и в подшипниках), включая и потери в подшипниках приводного вала привода. Выбор значений КПД производится по табл. 2.1.
Таблица 2.1
Значение КПД механических передач (без учета потерь в подшипниках)
Тип передачи |
В масляной ванне |
Открытая |
Зубчатая |
0,96 − 0,98 |
0,94 |
Червячная с цилиндрическим червяком при числе заходов червяка |
|
|
Z1 = 1 |
0,70 |
0,50 |
Z1 = 2 |
0,75 |
0,60 |
Z1 = 4 |
0,80 − 0,90 |
− |
Цепная (с втулочной, роликовой или зубчатой цепью) |
0,95 − 0,97 |
0,90 − 0,95 |
Фрикционная |
0,90 − 0,95 |
0,70 − 0,88 |
Ременная (плоско- или клиноременная) |
− |
0,94 − 0,97 |
Примечание. Для одной пары подшипников η = 0,99; для муфты η = 0,98
Определяем значения мощностей на валах. При наличии между электродвигателем и первой передачей привода муфты расчетное значение мощности первого вала привода
,
где ηм – КПД соединительной муфты; ηп.п. – КПД пары подшипников первого вала. При отсутствии соединительной муфты
.
Мощность на втором валу привода определяется
,
где η1-2 – КПД от первого вала ко второму.
,
где η1 – КПД первой передачи привода, ηп.п. – КПД подшипников.
Мощность на третьем валу привода
,
где η2-3 – КПД от второго вала к третьему,
η2-3= η2·ηп.п..,
где η2 – КПД второй передачи.
Аналогично определяется мощность на всех валах привода.
2.2. Кинематический расчет привода
Определяем ориентировочное значение общего передаточного числа привода по формуле
, (2.2)
где
,
и т.д. – средние значения передаточных
чисел передач привода, принимаемые по
табл. 2.2.
Определяем
ориентировочное значение угловой
скорости вала электродвигателя
,
с-1,по формуле
.
Ориентировочное значение частоты вращения вала электродвигателя
(мин –1).
В
табл. 2.3 с учетом ранее найденного
значения расчетной мощности
и
принимаем
стандартный электродвигатель (по
мощности – в сторону увеличения, по
частоте вращения – ближайшее стандартное
асинхронное значение).
Таблица 2.2
Рекомендуемые значения передаточных чисел механических передач
Тип передачи |
Передаточное число |
|
Рекомендуемое значение |
Наибольшее значение |
|
Зубчатая передача: |
|
|
а) цилиндрическими прямозубыми колесами |
3−6
|
10 |
б) цилиндрическими косозубыми колесами |
3−5 |
10 |
в) коническими прямозубыми колесами |
2−3 |
6 |
Червячная передача |
10−40 |
80 |
Ременная передача: |
|
|
а) плоскоременная |
2−5 |
6 |
б) плоскоременная с натяжным роликом |
4−6 |
8 |
в) клиноременная |
2−5 |
7 |
Цепная передача |
2–5 |
8 |
Фрикционная передача цилиндрическими колесами |
2–4 |
10 |
Угловая скорость вала электродвигателя и первого вала привода равны между собой
,
где
n
– асинхронная частота вращения выбранного
по табл. 2.3 стандартного электродвигателя,
мин-1.
Определяем фактическое общее передаточное число привода
. (2.3)
Таблица 2.3
Технические данные асинхронных электродвигателей
Марка |
Р, кВт |
n, мин-1 |
Марка |
Р, кВт |
n, мин-1 |
Марка |
Р, кВт |
n, мин-1 |
Марка |
Р, кВт |
n, мин-1 |
Синхронная частота вращения 3000 мин -1 |
Синхронная частота вращения 1500 мин -1 |
Синхронная частота вращения 1000 мин -1 |
Синхронная частота вращения 750 мин -1 |
||||||||
4А71А2 |
0,75 |
2840 |
4А71В4 |
0,75 |
1390 |
4А71А6 |
0,37 |
910 |
4А71В8 |
0,25 |
680 |
4А71В2 |
1,1 |
2810 |
4А80А4 |
1,1 |
1420 |
4А71В6 |
0,55 |
900 |
4А80А8 |
0,37 |
675 |
4А80А2 |
1,5 |
2850 |
4А80В4 |
1,5 |
1415 |
4А80А6 |
0,75 |
915 |
4А80В8 |
0,55 |
700 |
4А80В2 |
2,2 |
2850 |
4А90L4 |
2,2 |
1425 |
4А80В6 |
1,1 |
920 |
4А90LА8 |
0,75 |
700 |
4А90L2 |
3,0 |
2840 |
4А100S4 |
3,0 |
1435 |
4А90L6 |
1,5 |
935 |
4А90LВ8 |
1,1 |
700 |
4А100S2 |
4,0 |
2880 |
4А100L4 |
4,0 |
1430 |
4А100L6 |
2,2 |
950 |
4А100L8 |
1,5 |
700 |
4А100L2 |
5,5 |
2880 |
4А112М4 |
5,5 |
1445 |
4А112МА6 |
3,0 |
955 |
4А112МА8 |
2,2 |
700 |
4А112М2 |
7,5 |
2900 |
4А132S4 |
7,5 |
1455 |
4А112МВ6 |
4,0 |
950 |
4А112МВ8 |
3,0 |
700 |
4А132М2 |
11,0 |
2900 |
4А132М4 |
11,0 |
1460 |
4А132S6 |
5,5 |
965 |
4А132S8 |
4,0 |
720 |
4А160S2 |
15,0 |
2940 |
4А160S4 |
15,0 |
1465 |
4А132М6 |
7,5 |
970 |
4А132М8 |
5,5 |
720 |
4А160М2 |
18,5 |
2940 |
4А160М4 |
18,5 |
1465 |
4А160S6 |
11,0 |
975 |
4А160S8 |
7,5 |
730 |
4А180S2 |
22,0 |
2945 |
4А180S4 |
22,0 |
1470 |
4А160М6 |
15,0 |
975 |
4А160М8 |
11,0 |
730 |
4А180М2 |
33,0 |
2945 |
4А180М4 |
30,0 |
1470 |
4А180М6 |
18,5 |
975 |
4А180М8 |
15,0 |
730 |
4А200М2 |
37,0 |
2945 |
4А200М4 |
37,0 |
1470 |
|
|
|
|
|
|
4А200L2 |
45,0 |
2945 |
4А200L4 |
45,0 |
1470 |
|
|
|
|
|
|
4А225М2 |
55 |
2945 |
4А225М4 |
55,0 |
1470 |
|
|
|
|
|
|
Примечание. Обозначение типов электродвигателей расшифровывается следующим образом: 4 − порядковый номер серии; цифры после этой буквы − высота оси вращения; S, L, М − установочные размеры по длине корпуса; 2, 4, 6, 8, 10, 12 − число полюсов. Например, 4А80А2 − электродвигатель серии 4, асинхронный, закрытого исполнения, с высотой оси вращения 80 мм, станина и подшипниковые щиты из алюминия, двухполюсный.
Таблица 2.4
Технические данные крановых электродвигателей
Тип электродвигателя |
ПВ 15% |
ПВ 25% |
ПВ 40% |
ПВ 60% |
ПВ 100% |
Часовой режим |
||||||
P, кВт |
N, мин-1 |
P, кВт |
n, мин-1 |
P, кВт |
n, мин-1 |
P, кВт |
N, мин-1 |
P, кВт |
n, мин-1 |
P, кВт |
n, мин-1 |
|
МТ-11-6 МТ-12-6 |
2,7 4,2 |
855 885 |
2,2 3,5 |
885 910 |
1,8 2,5 |
910 940 |
1,5 2,0 |
925 955 |
1,1 1,7 |
945 960 |
1,8 2,5 |
910 940 |
МТ-21-6 МТ-22-6 |
6,5 9,5 |
922 928 |
5,0 7,5 |
940 945 |
4,2 6,3 |
950 957 |
3,4 5,0 |
960 966 |
2,3 3,6 |
972 978 |
4,2 6,3 |
950 957 |
МТ-31-6 МТ-31-8 |
13,2 9,3 |
944 688 |
11,0 7,5 |
953 702 |
8,8 6,3 |
962 712 |
7,0 5,0 |
970 720 |
5,0 3,6 |
980 728 |
8,8 6,3 |
962 712 |
МТ-41-8 МТ-42-8 |
13,2 18,0 |
708 713 |
11 16 |
715 718 |
8,8 13,0 |
722 724 |
7,0 10,5 |
728 729 |
5,0 7,0 |
735 735 |
8,8 13,0 |
722 724 |
МТ-51-8 МТ-52-8 |
26,5 36,0 |
716 720 |
22 30 |
723 725 |
17,5 23,5 |
728 730 |
14,5 19,0 |
732 734 |
10,0 14,0 |
738 738 |
17,5 23,5 |
728 730 |
МТВ-611-10 МТВ-612-10 МТВ-613-10 |
55,0 75,0 100 |
568 572 574 |
45 60 80 |
575 578 580 |
36,0 48,0 65,0 |
581 582 584 |
28,0 35,0 43,0 |
586 588 590 |
24 30 36 |
588 590 592 |
45,0 60,0 80,0 |
575 578 580 |
МТВ-711-10 МТВ-712-10 МТВ-713-10 |
125 155 200 |
580 582 582 |
100 125 160 |
585 587 587 |
80,0 100 125 |
588 590 500 |
52,0 65,0 86,0 |
592 593 593 |
* |
100 125 160 |
584 587 587 |
|
Примечание. * Не изготовляются. Следует применять электродвигатели МТВ с независимой вентиляцией (продуваемые).
Таблица 2.5
Технические данные крановых электродвигателей
Тип электродвигателя |
ПВ 15% |
ПВ 25% |
ПВ 40% |
ПВ 60% |
ПВ 100% |
Часовой режим |
||||||
P, кВт |
n, мин-1 |
P, кВт |
n, мин-1 |
P, кВт |
n, мин-1 |
P, кВт |
n, мин-1 |
P, кВт |
n, мин-1 |
P, кВт |
n, мин-1 |
|
МТК-11-6 |
2,7 |
837 |
2,2 |
883 |
1,8 |
910 |
1,5 |
926 |
1,1 |
947 |
1,8 |
910 |
МТК-12-6 |
4,0 |
852 |
3,5 |
875 |
2,8 |
907 |
2,3 |
923 |
1,8 |
940 |
2,8 |
907 |
МТК-21-6 |
6,2 |
880 |
5,0 |
910 |
4,2 |
925 |
3,5 |
938 |
2,5 |
955 |
4,2 |
925 |
МТК-22-6 |
9,0 |
880 |
7,5 |
905 |
6,3 |
922 |
5,0 |
938 |
3,6 |
955 |
6,3 |
922 |
МТК-31-6 |
13,5 |
896 |
11,0 |
920 |
9,5 |
930 |
7,5 |
945 |
6,0 |
955 |
9,5 |
930 |
МТК-31-8 |
9,3 |
657 |
7,5 |
682 |
6,5 |
693 |
5,3 |
705 |
3,7 |
720 |
6,0 |
968 |
МТК-41-8 |
13,5 |
665 |
11,0 |
685 |
9,5 |
695 |
8,0 |
705 |
5,3 |
722 |
9,2 |
967 |
МТК-42-8 |
19,5 |
667 |
16,0 |
685 |
13,0 |
700 |
10,5 |
710 |
7,0 |
723 |
13,0 |
700 |
МТК-51-8 |
26,5 |
675 |
22,0 |
692 |
17,5 |
705 |
14,5 |
713 |
10,0 |
726 |
17,5 |
705 |
МТК-52-8 |
33,5 |
681 |
28,0 |
695 |
22,0 |
708 |
19,0 |
715 |
14,0 |
725 |
24,0 |
704 |
Производится разбивка Uобщ по отдельным ступеням с определением фактических передаточных чисел всех передач с учетом следующих рекомендаций:
передаточное число передачи принимается близкое к среднему значению, но не должно быть меньше рекомендуемого в табл. 2.2;
передаточные числа зубчатых передач должны иметь дробные значения (для лучшей приработки зубьев);
в приводах, имеющих несколько зубчатых передач, тихоходные передачи должны иметь передаточное число на 20–40 % меньше быстроходной (для получения более компактного привода);
передаточное число червячной передачи принимается исходя из того, что число зубьев червячного колеса Z2 должно быть больше 26, а заходность червяка Z1 = 1, 2, 4;
передаточное число конической передачи принимать не более Uкон=3,15.
. (2.4)
Полученное по формуле (2.4) значение Uобщ не должно отличаться от полученного значения по формуле (2.3) больше чем на 5%.
Определяем угловые скорости на валах
;
;
и т.д.