Выбор электродвигателя и определение кинематических параметров привода

ВВЕДЕНИЕ

Расчет и проектирование цилиндрических и конических зубчатых передач является основным разделом курсового проекта по прикладной механике. В методические указания вошли также методика и расчет кинематических и силовых параметров привода. Объем, порядок выполнения и варианты заданий на курсовой проект и расчетно-графическое задание № 4 даны в ¤1¤.

Зубчатые передачи занимают доминирующее положение среди механических передач и являются важной составной частью большинства современных машин и приборов. Создоние данных методических указаний вызвано широкой стандартизацией методов проектирования и расчетов на прочность зубчатых передач. Геометрические параметры цилиндрической зубчатой передачи определяют в соответствии с ГОСТ 16532-70, а расчкты на прочность выполняют согласно ГОСТ 21354-72.

Все величины в формулах выражаются согласно ГОСТ 21354-75 и теории размерностей в следующих единицах: все виды моментов в Нмм, напряжения и модуль Юнга в МПа, размеры деталей - в мм, линейная скорость - в м/с. Индексами "1" и "2" в формулах обозначают величины, относящиеся к соответственно к шестерне и колесу. В формулах, которые справедливы как для шестерни, так и колеса, индексы при обозначении величин опускаются.

ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Выбор электродвигателя и определение кинематических параметров привода

На рис.1 изображена кинематическая схема привода ленточного транспортера, включающая: 1 - электродви-гатель; 2 - ременную передачу; 3 - зубчатый редуктор; 4 - механическую муфту; 5 - исполнительный механизм (ленточный транспортер).

Рис.1

Расчет начинается с анализа кинематической схемы привода (см.рис.1). Коэффициент полезного действия привода h, имеющего k ступеней (передач), определяется по формуле

, (1.1)

где h₀- к.п.д. пар подшипников; n- количество пар подшипников; h₁, h₂,…, h_k- к.п.д. передач, входящих в схему привода. В табл.1 приведены интервалы изменений к.п.д. некоторых механических передач/2/

Таблица 1.

№	Передача	К.п.д.	Передаточное отношение
	Зубчатая	0.95-0.97	2-6
	Червячная	0.70-0.90	10-40
	Церная	0.94-0.96	2-6
	Ременная	0.94-0.96	2-5
	Фрикционная	0.90-0.95	2-4
	Пара подшипников качения	0.99-0.995	-

Зная мощность Р и угловую скорость w на выходе привода, определяют мощность электродвигателя

(1.2)

Из табл.2 по мощности P_d выбирают электродвигатель так, чтобы табличная мощность двигателя Р_Т была больше или равна расчетной (1.2). Допускается незначительная перегрузка по мощности

(1.3)

Частоту вращения вала двигателя n_d под нагрузкой определяют по выбранной синхронной частоте n_c

n_d =n_c*(1-s/100), (1.4)

где s - скольжение.

Передаточное отношение привода i_np вычисляют по формуле

i_np = n_d/ n_b, (1.5)

Таблица 2 /2/

Мощ	Синхронная частота вращения, об/мин.
ность
КВт	Типоразмер	s,%		Типоразмер	s,%		Типоразмер	s,%		Типоразмер	s,%
0.55	4А63В2УЗ	8.5	2.0	4А71А4УЗ	7.3	2.0	4А71В6УЗ	10.0	2.0	4А80А8У3	9.0	1.6
0.75	4А71А2УЗ	5.9	2.0	4А71В4УЗ	7.5	2.0	4А80А6У3	8.4	2.0	4А90LА8У3	6.0	1.6
1.1	4А71В2УЗ	6.3	2.0	4А80А4У3	5.4	2.0	4А80B6У3	8.0	2.0	4А90LВ8У3	7.0	1.6
1.5	4А80А2У3	4.2	2.0	4А80B4У3	5.8	2.0	4А90L6У3	6.4	2.0	4А100L8У3	7.0	1.6
2.2	4А80В2У3	4.3	2.0	4А90L4У3	5.1	2.0	4А100L6У3	5.1	2.0	4А112MA8У3	6.0	1.8
3.0	4А90L2У3	4.3	2.0	4А100S4У3	4.4	2.0	4А112MA6У3	4.7	2.0	4A112MB8У3	5.8	1.8
4.0	4А100S2У3	3.3	2.0	4А100L4У3	4.7	2.0	4A112MB6У3	5.1	2.0	4А132S8У3	4.1	1.8
5.5	4А100L2У3	3.4	2.0	4А112M4У3	3.7	2.0	4А132S6У3	3.3	2.0	4А132M8У3	4.1	1.8
7.5	4А112M2У3	2.5	2.0	4А112S4У3	3.0	2.0	4А132M6У3	3.2	2.0	4А160M8У3	2.5	1.4
11.0	4А132M2У3	2.3	1.6	4А132M4У3	2.8	2.0	4А160S6У3	2.7	1.2	4А160M8У3	2.5	1.4
15.0	4А160S2У3	2.1	1.4	4А160S4У3	2.3	1.6	4А160M6У3	2.6	1.2	4А180M8У3	2.5	1.2
18.5	4А160M2У3	2.1	1.4	4А160M4У3	2.2	1.6	4А180M6У3	2.7	1.2	4А200M8У3	2.3	1.2
22.0	4А180S2У3	2.0	1.4	4А180S4У3	2.0	1.6	4А200M6У3	2.8	1.2	4А200L8У3	2.7	1.2
	4А180M2У3	1.9	1.4	4А180M4У3	1.9	1.4	4А200L6У3	2.1	1.2	4А225М8У3	1.8	1.2
	4А200M2У3	1.9	1.4	4А200M4У3	1.7	1.4	4А225М6У3	1.8	1.2	4А280S8У3	1.6	1.2
	4А200L2У3	1.8	1.4	4А200L4У3	1.6	1.4	4А250S6У3	1.4	1.2	4А250М8У3	1.4	1.2

Продолжение таблицы №2

Мощ	Синхронная частота вращения,об/мин.
ность
КВт	Типоразмер	s,%		Типоразмер	s,%		Типоразмер	s,%		Типоразмер	s,%
	4А225М2У3	1.8	1.2	4А225М4У3	1.4	1.2	4А250М6У3	1.3	1.2	4А280S8У3	2.2	1.2
	4А250S2У3	1.4	1.2	4А250S4У3	1.2	1.2	4А280S6У3	2.0	1.2	4А280М8У3	2.2	1.2
	4А250М2У3	1.4	1.2	4А250М4У3	1.3	1.2	4А280М6У3	2.0	1.2	4А315S8У3	2.0	1.0
	4А280S2У3	2.0	1.2	4А280S4У3	2.3	1.2	4А315S6У3	2.0	1.0	4А315М8У3	2.0	1.0

где n_b- частота вращения приводного барабана транспортера. Если в техническом задании кинематика транспортера описывается скоростью подачи ленты V и диаметром приводного барабана D_b, частота вращения на выходе привода n_b вычисляется по формуле

(1.6)

Если же задается угловая скорость транспортера w_b, частота вращения вычисляется по формуле

(1.7)

Передаточное отношение привода i_np состоит из передаточных отношений ременной i_р и зубчатой i передач

(1.8)

В соответствии со схемой на рис.1 сначала назначается передаточное отношение ременной передачи i_р из ряда стандартных так, чтобы значения передаточных отношений как для ременной, так и зубчатой (предполагаемое) передачи лежали в пределах, указанных в табл.1. Затем вычисляют i зубчатой передачи, преобразовав соответсвенно (1.8).

Передаточное отношение передач назначают из ряда стандартных по СТ СЭВ 229-75: 1.00; 1.12; 1.25; 1.40; 1.60; 1.80; 2.00; 2.24; 2.50; 2.80; 3.15; 3.55; 4.00; 4.50; 5.00; 5.60; 7.10; 8.00; 9.00; 10.0; 11.2; 12.5 и т.д. (Допускается отклонение расчетного значения от допускаемого не более, чем на 4%).

Несоответствие передаточного отношения i стандартному i_СТвычисляется по формуле

(1.9)

Частоты вращения шестерни n₁ и колеса n₂определяют в соответствии с кинематической схемой рис.1

(1.10)

В заключении этого раздела вычисляют вращающие моменты, передаваемые на шестерню и колесо

(1.11)

(1.12)

где h₁,h₂ - соответственно к.п.д. ременной и зубчатой передач.