Определение требуемой мощности двигателя

Требуемую мощность электродвигателя определяют на основании исходных данных. Если указана мощность Ррна ведомом валу, то необходимая мощность электродвигателя

где − коэффициент полезного действия (КПД) привода, в общем случае равный произведению частных КПД ступеней редуктора ₁, ₂, ₃,…, _k :

= ₁ ∙ ₂ ∙ ₃ ∙…∙ _k ∙ _М .

Здесь _М − КПД упругой компенсирующей муфты, _М = 0,98…0,99.

Потери на трение в подшипниках оцениваются множителем
h_п = 0,99…0,995 на обе опоры каждого вала.

Значения КПД различных передач приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Средние значения КПД механических передач

Примечание: В приводах с параллельными передачами, например, с раздвоенными колёсами, значения КПД из таблицы 1.1 учитывают только один раз.

Если заданы вращающий момент Твых(Нм) и частота вращения ведомого вала n2(мин ^-1), то требуемая мощность (в киловаттах)

P = T_вых ∙ n₂ / (9550 ∙ ).

1.2. Определение частоты вращения вала
электродвигателя

Требуемая частота вращения вала электродвигателя определяется по формуле

n_эд = n₂ ∙ i,

где i − передаточное отношение привода.

В дальнейших расчетах вместо передаточного отношения i = n_эд / n₂ применяют передаточное число u = z₂ / z₁, где z₂ − число зубьев колеса, а z₁ − число зубьев шестерни (z₂ ≥ z₁).

Применение u вместо i связано только с принятой формой расчетных зависимостей для контактных напряжений, значения которых не зависят от того, какое из зубчатых колес является ведущим.

Руководствуясь рекомендациями по выбору значений передаточных чисел в соответствии с заданным типом передачи в редукторе (см. табл. 1.2), определяют возможный диапазон частот вращения вала электродвигателя

n_эд = n₂ ∙ (u_min…u_max).

По рассчитанной мощности Р и диапазону n_эд из табл. 1.3 выбирают электродвигатель таким образом, чтобы его номинальная мощность P_ном ≥ P, а номинальная частота n_ном вращения вала была самой близкой (из возможных вариантов) к большему значению диапазона n_эд. В этом случае размеры и стоимость электродвигателя будут наименьшими.

По выбранному электродвигателю определяют расчетное передаточное число зубчатой передачи редуктора

u = n_ном / n₂.

Таблица 1.2

Рекомендуемые значения передаточных чисел
одноступенчатого редуктора

1.3. Основные характеристики асинхронных
электродвигателей общего применения

Рис. 1.1

На рис. 1.1 представлена характеристика асинхронного электродвигателя, выражающая зависимость частоты вращения двигателя от величин вращающего момента.

Здесь Тном− номинальный вращающий момент;

Тнач (или Тпуск) − момент, развиваемый при пуске двигателя;

Тmax− максимальный момент (кратковременный);

nном− номинальная частота вращения двигателя;

nкр− критическая частота вращения двигателя;

nс− синхронная частота вращения двигателя (при отсутствии нагрузки), то есть частота вращения магнитного поля, она зависит от частоты тока f и числа пар полюсов р: nс= 60 ∙ f / p.

Асинхронная угловая скорость, рад/сек: wс= 2 ∙ p ∙ f / p.

При стандартной частоте f = 50 1/c и числе пар полюсов р от 1 до 4 синхронная частота вращения двигателя nс= 3000, 1500, 1000, 750 об/мин.

Частота вращения nном, указываемая в каталогах электродвигателей, относится к номинальному режиму, её и принимают во внимание при определении общего передаточного отношения привода.

Под действием нагрузки частота вращения вала электродвигателя n_эд уменьшается по сравнению с nс, возникает скольжение s, определяемое по формуле s = (nс– nэд) / nс. Следовательно, nэд= nс∙ (1 – s).

К основным типам асинхронных электродвигателей трёхфазного тока, предназначенных для приводов общего применения, относят двигатели единой серии марок:

4АН – электродвигатели, защищенные от попадания капель и твёрдых частиц и от прикосновения к вращающимся и токоведущим частям;

4А − электродвигатели закрытые обдуваемые по ГОСТ 19523-74 (рис. 1.2). Формы исполнения: М100 − электродвигатели горизонтальные, станина на лапах (см. рис.1.2, а); М200 − то же и дополнительно с фланцем на щите (см. рис 1.2, б);

АО2 − электродвигатели закрытые обдуваемые по ГОСТ 13859-68 и их модификации.

Технические данные электродвигателей содержатся в каталогах [2, 3, 4], в табл. 1.3, 1.4 приведены краткие выдержки из них.

а

б

Рис. 1.2

Таблица 1.3

Двигатели асинхронные короткозамкнутые трёхфазные серии 4А

общепромышленного применения; закрытые обдуваемые. Технические данные

Примечание: Структура обозначения типоразмера двигателя (расшифровывается слева направо):

4 − порядковый номер серии; А − вид двигателя − асинхронный; А − станина и щиты двигателя алюминиевые (отсутствие знака означает, что станина и щиты чугунные или стальные); М − модернизированный; двух- или трёхзначное число − высота оси вращения ротора; А, В − длина сердечника статора; K, L, M, S − установочный размер по длине станины; 2, 4, 6, 8 − число полюсов; У3 − климатическое исполнение и категория размещения (для работы в зонах с умеренным климатом) по ГОСТ 15150-69.

Таблица 1.4

Двигатели. Основные размеры, мм

После выбора электродвигателя и определения передаточного отношения редуктора выполняют расчеты зубчатых передач.