Примеры расчета. Пример 1. Подобрать электродвигатель и выполнить кинематический и силовой расчет привода цепного конвейера по исходным данным: окружная сила на тяговой

Пример 1. Подобрать электродвигатель и выполнить кинематический и силовой расчет привода цепного конвейера по исходным данным: окружная сила на тяговой звездочке F =10 кН; скорость тяговой цепи V =0, 5 м/с; шаг цепи t =100 мм; число зубьев тяговой звездочки z =13.

1 – электродвигатель;

2 – редуктор;

3 – муфта упругая;

4 – цепная передача;

5 – вал машины–тяговые звездочки конвейера;

6 – рама (плита);

Решение:

1. Выбор электродвигателя

1) Мощность на выходном валу

Р_вых= F× V =10^.0, 5=5 кВт.

2) Общий КПД привода

h= h_М× h_Б. h_Т^.h_Ц ^.. h_ПП, = 0, 98^.0, 97^2.0, 94^.0, 99=0, 86

где h_М = 0, 98 – КПД муфты (табл.1),

h_Б =0, 97 – КПД быстроходной зубчатой передачи передачи,

h_Т =0, 97 – КПД тихоходной зубчатой передачи,

h_Ц = 0, 94 – КПД цепной передачи,

h_ПП = 0, 99 – КПД опор выходного вала.

3) Требуемая мощность двигателя

Р_э.т.= Р_вых/η = 5/0, 86 = 5, 81 кВт

4) Кинематические параметры выходного вала.

Диаметр приводной звездочки

D=t^.10³/sin(180/z_зв) = 100^. 10^-3/sin(180/13)=0, 418 м

Скорость и частота вращения выходного вала

ω _вых= 2V/ D = 2^.0, 5/0, 418 = 2, 39 с^-1,

n_вых= 30ω _вых/ π = 30^. 2, 39/3, 14 =22, 85 мин^-1.

5) Общее передаточное число привода

u = u_БП u_ТП u_Ц,

где, u_БП – передаточное число быстроходной ступени редуктора,

u_ТП – передаточное число тихоходной ступени редуктора,

u_Ц – передаточное число цепной предечи.

По табл.2 и 3 u_БП =(3, 15...5), u_ТП = (2, 5...5, 6), u_Ц = (2...5), тогда

u =(3, 15...5)^. (2, 5...5, 6)^. (2...5) =16...140.

6) Диапазон возможных частот вращения двигателя

n_э.т..=^. (u_min... u_mаx) n_вых = (16...140)^.22, 85 = 256...2240 мин^-1.

7) Выбор электродвигателя.

В соответствии с рекомендациями п.2.7 выбираем электродвигатель АИР132М/960 с номинальной мощностью Р_э^П = 7, 5 кВт и частотой вращения вала n_э = 960 мин^-1, диаметром вала d = 38 мм.

2. Кинематический расчет привода

1) Уточненное значение общего передаточного числа

u= n_э /n_Вых = 960/22, 85 = 42,

2) Разбивка u по ступеням привода.

Разбавку передаточного числа привода между ступенями осуществим исходя из зависимости

.

По рекомендациям табл. 3 примем u_ОП = u_Ц = 3, тогда

u_РЕД = 42/3 = 14.

В соответствии с рекомендациями табл. 5 произведем разбивку передаточных чисел по ступеням редуктора

u_Т = = , u_Б = u_ред / u_Т = 14/3, 29= 4, 26

что соответствует стандартным значениям u_Т = 3, 15 и u_Б = 4, 5

Уточняем фактическое передаточное число редуктора

u_Ф.ред = u_Б u_Т = 3, 15 ^. 4, 5 = 14, 175

Определяем отклонение фактического передаточного числа от ранее полученного

Допускаемое отклонение ± 4%.

Таким образом, передаточные числа ступеней привода u_Б = 4, 5, u_Т =3.15, u_Ц = 3.

3) Частоты и скорости вращения валов

Вал двигателя

n_э =960 мин^-1; ω _э= π n_э /30 = 3, 14^.960/30 = 100, 5 с^-1,

Быстроходный вал редуктора

n_Б = n_э =960 мин^-1; ω _Б= ω _э= 100, 5 с^-1

Промежуточный вал редуктора

n_П = n_Б / u_Б =960/3, 15=305 мин^-1;; ω _П= ω _Б / u_Б = 31, 9 с^-1

Тихоходный вал редуктора

n_Т = n_П / u_Т =305/4, 5=68 мин^-1; ω _Т= ω _П / u_Т = 7, 1 с^-1

Выходной вал привода

n_Bых = n_Т / u_Ц =68/3=22, 6 мин^-1; ω _ВЫХ= ω _П/ u_Ц = 2, 36 с^-1.

Отклонение от требуемой частоты вращения выходного вала привода:

Что значительно меньше допускаемого ± 4%.

3. Силовой расчет привода

1) Мощности на валах

Вал двигателя

Р_Э= Р_Э.Т = 5, 81 кВт,

Быстроходный вал редуктора

Р_Б.= Р_Э ^.η _М = 5, 81 ^. 0, 98 = 5, 69 кВт,

Промежуточный вал редуктора

Р_П.= Р_Б ^.h_Б = 5, 93 ^. 0, 97= 5, 52 кВт,

Тихоходный вал редуктора

Р_Т.= Р_П ^.h_Т = 5, 75^. 0, 97= 5, 36 кВт,

Выходной вал привода

Р_ВЫХ.= Р_Т ^..h_Ц ^.. h_ПП = 5, 75^. 0, 94^.0, 99 = 4, 99 кВт

Некоторое несоответствие получается в результате округления расчетных параметров.

2) Вращающие моменты на валах

Вал двигателя

Быстроходный вал редуктора

Промежуточный вал редуктора

Тихоходный вал редуктора

Выходной вал привода

2. Результаты расчетов сводим в таблицу 8.

Таблица 8 - Кинематические и силовые параметры привода

Пример 2. Подобрать электродвигатель и выполнить кинематический и силовой расчет привода скребкового конвейера по исходным данным: мощность на выходе Р_вых = 5 кВт, частота вращения выходного вала n_Вых = 18 мин^-1.

1 – электродвигатель,

2 – клиноременная передача,

3 – червячный одноступенчатый редуктор.

Решение:

1. Выбор электродвигателя

1) Общий КПД привода

h= h_Р× h_Ч, = 0, 95^. 0, 8=0, 76

где h_Р = 0, 95 – КПД ременной передачи (табл.1),

h_Ч =0, 8 – КПД червячной передачи,

Требуемая мощность двигателя

Р_э.т.= Р_вых/η = 5/0, 76 = 6, 58 кВт

2) Общее передаточное число привода

u = u_Р u_Ч,

где, u_Р – передаточное число ременной передачи,

u_Ч – передаточное число червячной передачи.

По таблицам 2 и 3 u_Р =(2...4), u_Ч = (16...50), тогда

u =(2...4)^. (16...50) =32...200.

3) Диапазон возможных частот вращения двигателя

n_э.т..=^. (u_min... u_mаx) n_вых = (32...200)^.18 = 576...3600 мин^-1.

4) Выбор электродвигателя.

В соответствии с рекомендациями п.2.7 выбираем электродвигатель АИР132S4/1440 с номинальной мощностью Р_э^П = 7, 5 кВт и частотой вращения вала n_э = 1440 мин^-1 с диаметром вала d = 38 мм.

2. Кинематический расчет привода

1) Уточненное значение общего передаточного числа

u= n_э /n_Вых = 1440/18 = 80,

2) Разбивка u по ступеням привода.

Разбавку передаточного числа привода между ступенями осуществим исходя из зависимости

.

По рекомендациям табл. 2 и 6.2 примем стандартное значение u_РЕД = u_Ч = 28, тогда

u_ОП = u_Р = 80/28 = 2, 86,

3) Частоты и скорости вращения валов

Вал двигателя

n_э =1440 мин^-1; ω _э= π n_э /30 = 3, 14^.1440/30 = 151 с^-1,

Быстроходный вал редуктора

n_Б = n_Э / u_Р =1440/2, 86=503 мин^-1;; ω _П= ω _Б / u_Б = 151/2, 86 = 53 с^-1.

Тихоходный (выходной) вал редуктора

n_Т = n_П / u_Т =503/28=18 мин^-1; ω _Т= ω _П / u_Т = 53/28 =1, 9 с^-1.

3. Силовой расчет привода

1) Мощности на валах

Вал двигателя

Р_Э= Р_Э.Т = 6, 58 кВт,

Быстроходный вал редуктора

Р_Б.= Р_Э ^.η _Р = 6, 58 ^.0, 95 = 6, 25 кВт,

Тихоходный (выходной) вал редуктора

Р_Т.= Р_Б ^.h_Ч = 6, 25^. 0, 8= 5 кВт,

2) Вращающие моменты на валах

Вал двигателя

Быстроходный вал редуктора

Тихоходный (выходной) вал редуктора

Выходной вал привода

3. Результаты расчетов сводим в таблицу

Таблица 9 - Кинематические и силовые параметры привода

Пример 3. Подобрать электродвигатель и выполнить кинематический и силовой расчет привода скребкового конвейера по исходным данным: мощность на выходе Р_вых = 5 кВт, частота вращения выходного вала n_Вых = 260 мин^-1.

Решение:

1. Выбор электродвигателя

1). Общий КПД привода

h= h_М, ^. h_КП × h_Ц ^{. .} h_ПП = 0, 98^. 0, 96^.0, 94^.0, 99 = 0, 875

где h_М = 0, 98 – КПД муфты (табл.1),

h_КП =0, 96 – КПД конической закрытой передачи,

h_Ц = 0, 94 – КПД цепной открытой передачи,

h_ПП ^.= 0, 99 – КПД пары подшипников.

Требуемая мощность двигателя

Р_э.т.= Р_вых/η = 5/0, 876 = 5, 71 кВт

2). Общее передаточное число привода

u = u_К u_Ц,

где, u_К – передаточное число конической передачи передачи,

u_Ц – передаточное число цепной передачи.

По таблицам.2 и 3 u_К =(1...4), u_Ц = (2...5), тогда

u =(1...4)^. (2...5) =2...20.

3) Диапазон возможных частот вращения двигателя

n_э.т..=^. (u_min... u_mаx) n_вых = (2...20)^.260 = 520...5200 мин^-1.

4) Выбор электродвигателя.

В соответствии с рекомендациями п.2.7 выбираем электродвигатель АИР132S4/1440 с номинальной мощностью Р_э^П = 7, 5 кВт и частотой вращения вала n_э = 1440 мин^-1, диаметром вала d = 38 мм.

2. Кинематический расчет привода

1) Уточненное значение общего передаточного числа

u= n_э /n_Вых = 1440/260 = 5, 54,

2) Разбивка u по ступеням привода.

Разбавку передаточного числа привода между ступенями осуществим исходя из зависимости

.

По рекомендациям табл. 2 и 6.2 примем стандартное значение u_РЕД = u_К = 2, тогда

u_Ц = u_ОП = 5, 54/2 = 2, 77,

3) Частоты и скорости вращения валов

Вал двигателя

n_э =1440 мин^-1; ω _э= π n_э /30 = 3, 14^.1440/30 = 151 с^-1,

Быстроходный вал редуктора

n_Б = n_Э =1440 мин^-1;; ω _П= ω _Б = 151 с^-1.

Тихоходный вал редуктора

n_Т = n_Б / u_К =1440/2=720 мин^-1; ω _Т= ω _Б / u_К = 151/2 =75, 5 с^-1.

Выходной вал привода

n_ВЫХ = n_Т / u_Ц =720/2, 77=260 мин^-1; ω _Т= ω _Б / u_К = 75, 5/2, 77 =27, 3 с^-1.

3. Силовой расчет привода

1) Мощности на валах

Вал двигателя

Р_Э= Р_Э.Т = 5, 71 кВт,

Быстроходный вал редуктора

Р_Б.= Р_Э ^.η _М = 6, 58 ^.0, 98 = 5, 6 кВт,

Тихоходный вал редуктора

Р_Т.= Р_Б ^.h_К = 5, 6^. 0, 96= 5, 37 кВт,

Выходной вал привода

Р_Т.= Р_Б ^.h_Ц ^. h_ПП = 6, 19^. 0, 94^. 0, 99 = 5 кВт,

2) Вращающие моменты на валах

Вал двигателя

Быстроходный вал редуктора

Тихоходный (выходной) вал редуктора

Выходной вал привода

4. Результаты расчетов сводим в таблицу10.

Таблица 10 - Кинематические и силовые параметры привода

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Редукторы. Конструкции и расчет: Альбом. / под ред. М.И. Анфимова. – М., 1993. – 464 с.

2. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов – М., 2001. – 447 с.

3. Редукторы и мотор – редукторы общемашиностроительного применения: Справочник / под ред. Л.С. Бойко, А.З. Высоцкий и др. – М., 1984. – 247 с.

4. Ковалев И.М. Кинематический расчет электромеханическогопривода: Методические указания по выполнению расчетных заданий и курсовых проектов/ И.М. Ковалев АлтГТУ им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. – 28 с.