Протокол №9 от 9 марта 2003 2 страница

1 Первые два знака 4А в обозначении означают номер серии и асинхронный тип двигателя. Последние два знака УЗ означают, что двигатели предназначены для районов с умеренным климатом и работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией (3-я категория размещения).

2 Буква А после первых двух знаков означает, что станина и щиты из алюминия; отсутствие буквы – станина и щиты чугунные или стальные. Далее располагается двух- или трехзначное число, обозначающее высоту от оси вращения в миллиметрах. После высоты оси вращения идут буквы L,M и S, характеризующие установочные размеры по длине станины, или буквы А и В, определяющие длину сердечника статора. Цифры 2,4,6,8 означают число полюсов.

Электродвигатели 4АР с повышенным пусковым моментом по ГОСТ 20818-75 применяют для привода машин, имеющих значительную пусковую нагрузку (например, в приводах конвейеров, глиномялок, компрессоров, плунжерных насосов и других машин с повышенным трением или значительными инерционными нагрузками).

Расшифровка полного обозначения типоразмеров двигателей серии 4А приведена в табл. 2. В табл. 3…, 4, 5 даны основные размеры и масса электродвигателей (рис. 1).

	Исполнение 1М 1081
	Исполнение 1М 2081
	Исполнение 1М 3081 Рисунок 1 – Электродвигатели серии 4А
Таблица 3– Основные размеры и масса электродвигателей серии 4А (исполнение 1М 1081)

Продолжение таблицы 3

Таблица 4– Основные размеры и масса электродвигателя серии 4А (исполнение 1М2081)

Продолжение таблицы 4

Таблица 5– Основные размеры и масса электродвигателя 4А (исполнение 1М 3081)
Продолжение таблицы 5

1.4 Выбор электродвигателя

При выборе электродвигателя кроме синхронной частоты вращения и потребной мощности необходимо определиться с его исполнением, выбор которого зависит от типа и конструкции редуктора или коробки скоростей и условий компоновки привода.

Исходными данными на этом этапе проектирования привода служат: принципиальная схема привода (с указанием типов всех передач, входящих в его состав); вращающий момент на выходном валу редуктора (коробки скоростей) ; частота вращения выходного вала ; синхронная частота электродвигателя . Расчет потребной мощности привода , выполняется по заданной нагрузке на выходном валу и частоте вращения выходного вала с учетом потерь мощности в приводе от вала электродвигателя до выходного вала редуктора:

, (1)

где - общий КПД привода, учитывающий потери мощности на отдельных звеньях кинематической цепи привода,

, (2)

где – КПД звеньев кинематической цепи привода, ориентировочные значения которых приведены в табл.6.

Таблица 6 – Коэффициенты полезного действия различных механических передач

	Вид передачи	КПД передач
	закрытых	открытых
	Зубчатая цилиндрическая	0,96…0,98	0,93...0,95
	Зубчатая коническая	0,95…0,97	0,92...0,94
	Червячная при числе заходов червяка:
		0,65...0,70	0,50...0,60
		0,70...0,70	0,60...0,70
		0,85...0,90	____
	Цепная	0,95...0,97	0,90.. 0,93
	Фрикционная	0,90...0,96	0,70... 0,88
Ременная	0,94…0,97
Пара подшипников качения	0,99…0,995
Пара подшипников скольжения	0,98…0,99

Для проектного расчета КПД червячной передачи можно принять приближенно:

.

По результатам расчетов - потребной мощности и синхронной частоте из табл. 2 подбирается электродвигатель со стандартной ближайшей мощностью. Перегрузка асинхронных двигателей допускается до 8%. При невыполнении этого условия следует брать двигатель большей ближайшей мощности. Для выбранного электродвигателя необходимо выписать из табл. 2…,3,4,5 следующие основные характеристики, которые представлены в табл. 7.

Таблица 7 – Параметры электродвигателя

Типоразмер двигателя

Мощность

Синхронная частота nc, мин^-1

Рабочая частота nэд, мин^-1

Отношение максимального момента к номинальному Тmax/Tном

Диаметр вала электродвигателя dв, мм

Расчет потребной мощности электродвигателя в приводах с коробками скоростей производится по той же схеме.

1.5 Кинематический расчет привода

Исходными данными при выполнении кинематического расчета кроме заданной кинематической схемы привода являются синхронная частота вращения вала электродвигателя и частота вращения выходного вала редуктора или коробки скоростей.

Кинематический расчет привода состоит из следующих основных частей: определения общего передаточного числа; разбивки общего передаточного числа по ступеням; расчета кинематической погрешности.

1.5.1 Определение общего передаточного числа

Общее передаточное число определяется как отношение частоты вращения вала электродвигателя к частоте вращения вала редуктора (коробки скоростей):

. (3)

1.5.2 Разбивка общего передаточного числа по ступеням

Разбивка общего передаточного числа привода по ступеням при наличии ременной передачи между электродвигателем и редуктором (коробкой скоростей) заключается в назначении передаточных чисел ременной передачи и каждой ступени редуктора (коробки скоростей). Если же вращающий момент от вала электродвигателя передается посредством соединительной муфты, то выполняется разбивка общего передаточного числа по ступеням закрытой передачи. В каждом из перечисленных случаев общее передаточное число определяется соответствующей зависимостью:

(4)

(5)

где – передаточное число ременной передачи;

– передаточные числа соответствующих ступеней закрытой передачи ( – передаточное число быстроходной ступени , – в двухступенчатых передачах передаточное число тихоходной ступени, в трехступенчатых передачах передаточное число промежуточной ступени , – в трехступенчатых передачах передаточное число тихоходной ступени ).

Передаточное число ременной передачи следует назначить из стандартного ряда передаточных чисел (табл. 8), ограничиваясь значениями от 1 до 2 с целью уменьшения габаритов привода.

Номинальное значение передаточного числа редуктора (коробки скоростей) определяется по формуле

. (6)

Таблица 8 – Стандартные значения передаточных чисел (из ГОСТ 2185-87 и ГОСТ 12289-76)

1-й ряд	1,0		1,25		1,6		2,0		2,5		3,15
2-й ряд		1,12		1,4		1,8		2,24		2,8
1-й ряд		4,0		5,0		6,3		8,0		10,0
2-й ряд	3,55		4,5		5,6		7,1		9,0		11,2

После назначения стандартного значения передаточного числа ременной передачи уточняется частота вращения входного вала редуктора:

. (7)

В приводах без ременной передачи на входе в редуктор частота вращения входного (быстроходного) вала закрытой передачи равна частоте вращения вала электродвигателя:

. (8)

В этом случае номинальное значение передаточного числа редуктора совпадает с общим передаточным числом привода, рассчитанным по формуле (3):

. (9)

Передаточные числа зубчатых одноступенчатых передач приведены в табл. 8. Передаточные числа червячных передач также выбираются из стандартного ряда, значения которого приведены в табл. 9.

Таблица 9 – Стандартные значения передаточных чисел червячных передач (из ДСТУ2458-98 (ГОСТ2144-93)

				11,2	12,5					22,4
	31,5	35,5								__

От разбивки общего передаточного числа в двух- и трехступенчатых редукторах (а также в коробках передач) в значительной степени зависят удобство смазывания колес и компоновки деталей, а также конструкция корпуса и его габариты. Универсальной рекомендации по разбивке общего передаточного числа по ступеням, удовлетворяющей всем указанным условиям, не существует. Выбор способа разбивки зависит от конкретных требований, которым должна отвечать конструкция: обеспечения минимальных габаритов редуктора, минимальной массы зубчатых колес, получения одинакового погружения зубчатых колес всех ступеней в масляную ванну, создания устойчивой наименьшей площади корпуса редуктора и другого.

При разбивке общего передаточного числа в двухступенчатых редукторах можно пользоваться рекомендациями, приведенными в табл. 10. Рассчитанные по предложенным зависимостям передаточные числа ступеней округляют до стандартного ближайшего значения (см. табл. 8,9), после чего по формулам (4), (5) определяется фактическое значение общего передаточного числа привода. Для двух- и трехступенчатых редукторов фактические общие передаточные числа соответственно равны:

, (10)

. (11)

Поскольку частоты вращения выходных валов коробок представляют геометрическую прогрессию со знаменателем , то по заданной минимальной частоте , соответствующей максимальному моменту , рассчитываются остальные частоты: , и так далее.

Таблица 10 – Рекомендации по разбивке общего передаточного числа двухступенчатых редукторов по ступеням

Редуктор	Схема	Передаточное отношение
Двухступенчатый по развернутой схеме

Продолжение таблицы 10

Двухступенчатый соосный
Двухступенчатый соосный с внутренним зацеплением
Коническо-цилиндри-ческий
Зубчато-червячный		1,4…1,8
Червячно-зубчатый			3,15...5

Наиболее употребительные значения Разбивка по ступеням выполняется для всех возможных скоростей вращения выходного вала. Обычно расстояние между опорами в коробках скоростей больше, чем в редукторах. Поэтому для них рекомендуется в начале кинематической цепи принимать меньшие передаточные числа, а в конце – большие. Это положение обеспечивает не резкое, а постепенное увеличение габаритов передач, валов, опор. Для блочных пар рекомендуется принимать .

1.5.3 Расчет кинематической погрешности

Оценка погрешности кинематического расчета редуктора заключается в расчете ошибки фактического передаточного числа относительно номинального:

. (12)

Кинематический расчет считается выполненным удовлетворительно, если выполняется неравенство

, (13)

где [Du] – допускаемое значение относительной погрешности. Для одноступенчатых редукторов [Du]=2,5%, для двухступенчатых редукторов [Du]=4%.

1.6 Расчеты частот, мощностей и вращающих моментов отдельных элементов привода

1.6.1 Расчет частот вращения

В схемах с ременной передачей на входе редуктора частота вращения ведущего шкива равна частоте вращения вала электродвигателя:

.

Частота вращения ведомого шкива равна частоте вращения входного вала редуктора и всех элементов (шестерен, червяков, муфт), жестко связанных с этим валом:

,

где – частота ведущего элемента быстроходной ступени, например шестерни или червяка.

При отсутствии ременной передачи между валом электродвигателя и входным валом редуктора (соединение названных валов при помощи муфты или использование в схеме электродвигателя фланцевого исполнения с жестким соединением тех же валов)

.

Частота вращения промежуточного вала многоступенчатой закрытой передачи и всех элементов, установленных на этом валу, (зубчатых и червячных колес, муфт) зависит от передаточного числа быстроходной ступени:

,

где – частота вращения ведомого элемента быстроходной ступени, например зубчатого или червячного колеса; – частота вращения ведущего элемента тихоходной ступени.

Частота вращения выходного (тихоходного) вала двухступенчатого редуктора и связанных с ним элементов, (ведомого колеса тихоходной ступени, муфты, ведущей звездочки цепной передачи) равна:

,

где – частота вращения ведомого элемента тихоходной ступени; – частота вращения ведущей звездочки цепной передачи, установленной на выходном валу редуктора.

1.6.2 Расчет мощностей

Мощности, передаваемые элементами привода, рассчитываются с учетом потерь, величина которых определяется соответствующими КПД (см. табл. 6):

,

,

,

,

,

,

.

В приведенных расчетных зависимостях приняты следующие обозначения:

– потребная мощность электродвигателя;

и – соответственно мощности на ведущем и ведомом шкиве ременной передачи;

и – мощности на входном и выходном валу редуктора;

– мощности на ведущих и ведомых элементах быстроходной и тихоходной ступени редуктора;

– КПД ременной передачи;

– КПД пары подшипников качения;

– КПД зацепления (зубчатой или червячной передачи).

1.6.3 Расчет вращающих моментов

После определения частот и соответствующих мощностей величины вращающих моментов для каждого элемента привода можно рассчитать по формуле

.

Для удобства представления результаты расчетов сведены в табл. 11.

Таблица 11 - Результаты расчетов частот, мощностей и крутящих моментов на отдельных элементах привода

Параметры	Электродвигатель	Ременная передача	Редуктор	Цепная передача
вщ	вд
	---

1.7 Примеры расчетов

Пример 1. Выполнить кинематический расчет привода по приведенной схеме и исходным данным (рис.2).

Рисунок 2 – Пример задания на курсовой проект

Общие замечания к расчету

а) Вращающий момент от электродвигателя передается входному валу редуктора через ременную передачу, ведущий шкив которой закреплен на валу электродвигателя, а ведомый – на входном валу редуктора. Чем меньшим будет назначено передаточное число ременной передачи, тем меньшим будет диаметр ведомого шкива и компактнее передача (рис. 3). С другой стороны, чем выше частота вращения вала электродвигателя при заданной (потребляемой) мощности, тем меньше его вес и стоимость. В зависимости от числа пар полюсов простые асинхронные электродвигатели имеют теоретические (синхронные, без учета скольжения) частоты вращения: 3000, 1500, 1000, 750 .

Рисунок 3 – Ременная передача

Рекомендуется назначить стандартное передаточное число ременной передачи: = 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8.

б) Двухступенчатый цилиндрический редуктор имеет минимальную массу и оптимальную конструкцию, если диаметры колес (ведомых элементов ступеней) будут приблизительно равны друг другу. Это достигается подбором передаточных чисел ступеней: большее - у первой ступени (d /d ) и меньшее – у второй (d /d ) (рис.4).

Рисунок 4 – Схема двухступенчатого редуктора

в) Кинематическая цепь привода: ременная передача – первая ступень редуктора – вторая ступень редуктора.

,

где – общее передаточное число привода;

– передаточное число ременной передачи;

Дата добавления: 2015-04-24