Энергокинематический расчет привода

Требуемая мощность на рабочем органе машины определяется как

N_вых = Q ∙ V,[ КВт ],

где Q – усилие на барабане или тяговой звездочке, КН,

V – линейная скорость рабочего органа машины м/с.

Мощность электродвигателя N_дв определяется с учетом потерь энергии в приводе: в муфте, соединяющей вал двигателя и входной вал редуктора, в зацеплениях, в подшипниках. Поскольку в рассматриваемых схемах все механизмы расположены последовательно, общий коэффициент полезного действия привода рассчитывается как произведение к.п.д. каждого отдельного механизма (табл.2.7 [1]).

η_пр = η_муф ∙ η₁ ∙ η₂ ∙ (η_подш) ⁿ,

где η_муф – коэффициент полезного действия муфты;

η₁ –к.п.д. зацепления первой ступени редуктора;

η₂ – к.п.д. зацепления второй ступени редуктора;

η_подш – к.п.д. одной пары подшипников качения;

n – количество пар подшипников качения в редукторе.

Таким образом требуемая мощность двигателя N_дв = N_вых / η_пр [ КВт ].

Частота вращения выходного вала редуктора (рабочего органа машины).

n_вых = 60 ∙ 1000 ∙ V / πD [ об/мин ],

где: V –линейная скорость рабочего органа машины [ м/c ];

D – диаметр рабочего органа машины [ мм ].

Если рабочим органом машины является звездочка цепного конвейера, то диаметр звездочки определяется по формуле D_зв = Z ∙ P / π, где: Z – число зубьев звездочки; P – шаг зубьев звездочки.

Допускаемый диапазон передаточных отношений редуктора определяется по рекомендуемым диапазонам передаточных отношений (U _min … U _max), соответственно:

– цилиндрических и конических передач 2…6;

– червячных передач 8…16.

Минимальное передаточное отношение редуктора U_{ред min} = U _{min 1} ∙ U _{min 2}.

Максимальное передаточное отношение редуктора U_{ред max} = U _{max 1} ∙ U _{max 2}.

Диапазон частоты вращения вала электродвигателя определяется в границах минимальной и максимальной частот.

Минимальная частота вращения вала электродвигателя, обеспечивающая выполнение заданных параметров движения n_{дв min} = n_вых ∙ U_{ред min}.

Максимальная частота вращения вала электродвигателя, обеспечивающая выполнение заданных параметров движения n_{дв max} = n_вых ∙ U_{ред max}.

При выборе электродвигателя для приводов механизмов общего назначения оптимальными являются закрытые обдуваемые асинхронные электродвигатели серии 4А. Их технические параметры стандартизованы ГОСТ 19523-81 (табл.2.1, 2.2 [1]).

По рассчитанной мощности выбираем электродвигатель с частотой вращения вала, находящейся внутри рассчитанного диапазона (n_{дв min} … n_{дв max}).

Передаточное отношение редуктора U_ред = n_дв / n_вых необходимо округлить до ближайшего значения из нормального ряда передаточных отношений (табл.2.6 [1]).

Ппередаточное отношение редуктора в зависимости от типа редуктора распределяется по ступеням, т.е. определение U₁ и U₂ (табл.2.4 [1]) так, чтобы U₁ ∙ U₂ = U_ред.

Окончательные значения передаточных отношений принимаем из нормального ряда. При этом расхождение расчетного и принятого передаточного отношения не должно превышать 4%.

Частоты вращения и угловые скорости валов находят по частоте и угловой скорости вала двигателя. Частота вращения и угловая скорость:

– ведущего (быстроходного) вала редуктора n₁ = n_дв [ об/мин ], ω₁ = πn ₁ / 30[ c^-1 ].

– промежуточного вала n₂ = n₁ / u₁ [ об/мин ], ω₂ = π n₂ / 30[ c^-1 ].

– выходного (тихоходного) вала n₃ = n₂ / u₂ [ об/мин ]; ω₃ = πn₃ / 30[ c^{- 1}].

Вращающие моменты, передаваемые валами редуктора:

Вращающий момент на выходном валу

М_{вр 3}=Q*D/2 [ нмм];

Вращающий момент на промежуточном валу

М_{вр 2} = (М_{вр 3}/u₂)η2 _перη_под [нмм];

Вращающий момент на ведущем валу

М_{вр 1} = (М_{вр 2}/u₁ )η_{1 пер}η_под [нмм].

Предварительный расчёт валов выполняется из условия прочности на кручение по величине вращающего момента и несколько заниженным допускаемым напряжениям кручения. Для валов из конструкционных сталей [ τ_кр ]= 25…35 Н/мм². Минимальные диаметры соответствующих валов находят как d_(1,2,3) =(М_{вр (1,2,3)} / 0,2[ τ_кр ])^1/3.

Полученное значение округляется до ближайшего большего из нормального ряда диаметров (табл.5.1 [1]).

Дата добавления: 2017-01-13