КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ.

Рабочие процессы в современном производстве, в технологическом оборудовании, транспортных машинах и т.п. чаще всего протекают при частотах вращения значительно более низких, чем применяемых в двигателях, включая и электродвигатели. Наибольшее распространение для привода рабочих машин получило применение самых доступных и массовых асинхронных электродвигателей. Выпускаются асинхронные электродвигатели с четырьмя вариантами частот вращения: 3000, 1500, 1000 и 750 мин ^–1. Для этих электродвигателей, чем ниже частота их вращения, тем больше они имеют массу, габаритные размеры и стоимость.

Для снижения частот вращения рабочего органа машины часто используются зубчатые передачи. Передаточным числом сопрягаемой пары зубчатых колёс U называется отношение числа зубьев большого (т.е. ведомого) зубчатого колеса Z₂ к числу зубьев меньшего (ведущего, шестерни) зубчатого колеса Z_1. Таким образом, передаточное число U = Z₂/Z₁ ≥ 1. В этом случае частота вращения ведомого вала будет равна n₂ = n₁/U, где n₁ – частота вращения ведущего вала. Если рассматриваемая пара зубчатых колёс заключена в специальный корпус, то такое устройство называется одноступенчатым редуктором.

Термин редуктор произошёл от латинского слова reductor, которое означает «отводящий назад», «приводящий обратно». Определение: редуктор – это зубчатая (в т.ч. червячная) или гидравлическая передача, предназначенная для изменения угловой скорости и вращающего момента.

В данной курсовой работе предусмотрено проектирование двухступенчатого редуктора с цилиндрическим зацеплением. Применяются редукторы с коническим, червячным, гипоидным и другими видами зацепления. Число ступеней передач в них также может быть различным.

Кроме редукторов в технике применяются мультипликаторы (от лат. multiplico – умножаю, увеличиваю), т.е. устройства для увеличения частоты вращения вала машины. Примером могут служить повышающие зубчатые передачи в сепараторах, центрифугах, гироскопах и т.п.

Для проектируемых приводов ленточного конвейера или другого механизма рекомендуются трехфазные асинхронные короткозамкнутые электродвигатели серии 5А, технические данные которых приведены в приложении 1. Двигатели этой серии имеют защитное и обдуваемое исполнение. Их можно применять для работы в загрязненных, запыленных условиях и на открытых площадках.

Для выбора электродвигателя прежде всего необходимо определить его мощность Р_дв, которая зависит от требуемой мощности рабочей машины P_рм и содержится в исходных данных курсовой работы. Следует также учесть потери мощности в редукторе на трение в зубчатых зацеплениях, подшипниках и т.п. Требуемая мощность электродвигателя определяется по формуле:

; (1)

где η – общий коэффициент полезного действия (КПД) редуктора.

Исходные данные и результат расчета КПД привода приведен в таблице 2.

Таблица 2. Исходные данные и расчет КПД привода ленточного конвейера

Для заданной схемы 1 привода ленточного конвейера

η = η_зп^к1. η_пк^к2. η_м , (2)

где η_зп, η_пк, η_{м –} соответственно КПД закрытой зубчатой передачи, подшипников качения и муфты; к₁, к₂ – показатели степени, равные количеству одноименных узлов или пар узлов. Так как задан редуктор, у которого две ступени передач и три пары подшипников качения, то общий КПД привода с учётом формулы (2) будет равен

η = 0, 97² . 0, 99³ . 0,98 = 0,895.

В соответствии с формулой (1) мощность электродвигателя Р_дв должна быть не менее = .

При выборе электродвигателя помимо его мощности следует учесть частоту вращения, которая влияет на передаточное число редуктора.

Как указывалось выше, выпускаются асинхронные электродвигатели с четырьмя вариантами частот вращения: 3000, 1500, 1000 и 750 мин ^–1. При выборе электродвигателя по каталогу рекомендуется, по возможности, принимать более быстроходный двигатель, т.к. тихоходный двигатель при равной мощности будет более тяжелым, с большими габаритными размерами и стоимостью. Однако при выборе быстроходного электродвигателя передаточные числа редуктора возрастут, что увеличит габариты и массу редуктора. Поэтому двигатели с очень большой частотой вращения (3000 мин^-1) и очень низкой ( 750 мин^-1) без особой надобности применять не рекомендуется.

Частота вращения электродвигателя n_дв должна обеспечивать заданную частоту вращения вала рабочей машины, т.е. ведущего вала барабана конвейера n_б, с учетом снижения частоты редуктором. Частота вращения электродвигателя определяется по формуле:

n_дв = n_б ^. U_р, (3)

где U_р = U_I ^. U_II – общее передаточное число редуктора, равное произведению передаточных чисел первой и второй ступеней.

Предпочтительные передаточные числа цилиндрических двухступенчатых редукторов лежат в пределах U_p = 8…32, из них большие значения применяются для более нагруженных редукторов. Причём, рекомендуемые значения передаточных чисел отдельных ступеней редуктора составляют [4]:

1 ряд – 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,0; 6,3; 8;

2 ряд – 2,24; 2,8; 3,55; 4,5; 5,6; 7,1.

Примем передаточное число редуктора U_р = 25. Тогда частота вращения электродвигателя согласно формуле (3) должна быть равна:

n_дв = n_б ^. U_р = 60^.25 = 1500 мин^-1.

Теперь из приложения 1 выбираем ближайший по параметрам электродвигатель 5АMX132S4 производства Владимирского электромоторного завода (ВЭМЗ), у которого мощность Р_ном =7,5 кВт, частота вращения n_ном = 1450 мин^-1.

После этого уточняем передаточное число редуктора:

U_р = n_дв/ n_б = 1450/60 = 24,17.

Рекомендуется выбирать передаточное число первой (быстроходной) ступени двухступенчатого цилиндрического редуктора по формуле [5]:

U_I = (0.75…1,0) , (4)

где коэффициент 0,75 принимают при переменном нагрузочном режиме, а 1,0 – при постоянном. Подставив в формулу (4) числовые значения, получим расчётные передаточные числа:

U_I = 0.75 = 8,36. Тогда U_II = U_p/ U_I = 2,89.

Эти значения передаточных чисел следует скорректировать с учётом вышеприведенных рекомендаций. Ближайшими к расчётным являются передаточные числа из первого ряда – 8 и 3, из второго ряда – 7,1 и 3,55. Предпочтительней числа второго ряда по двум обстоятельствам. Передаточное число 8 находится на максимальной границе рекомендуемого ряда, что увеличивает габаритные размеры редуктора. К тому же установлено, что наименьшие габариты у редуктора будут в том случае, если передаточное число второй ступени будет примерно в два раза меньше передаточного числа первой ступени. Для первого ряда это отношение равно 2,7; для второго 2. Поэтому принимаются передаточные числа второго ряда U_I = 7,1; U_II = 3,55. Тогда U_р = 7,1 3,55 = 25,205. Этому значению передаточного числа редуктора соответствует расчётная частота вращения ведомого вала, равная n_б = 1450/25,205 =

= 57,5мин^-1. Этот результат практически укладывается в допуск ± 4 %.