Энергетический и кинематический расчеты привода

1.2.1 КПД привода

Общий КПД привода [1, c.7] в соответствии с рисунком 1 (ТЗ):

h₀ = h₁h₂h₃h₄h₅,

где согласно [1, c.7] h _i (i = 1...5) представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – КПД кинематических пар привода

h₀ = 0, 95× 0, 96× 0, 97× 0, 98× 0, 99 = 0, 86.

1.2.2 Подбор электродвигателя

При заданной циклограмме нагружения режим технологического процесса фиксирован, двигатель работает в повторно-кратковременном режиме с продолжительностью включения под нагрузкой [1, c.7] 10 мин £ t £ 60 мин.

Потребная мощность двигателя, кВт,

Р _дв¢ = Т_En _б / 9550h₀ , (1.1)

где Т_E = K_EТ_nom – эквивалентный вращающий момент, Н× м;

Т_nom = Т _б – номинальный длительный (число циклов N > 10⁴...10⁵) момент, равный моменту на валу барабана:

Т _б = FD / 2000 = 4500× 400 / 2000 = 900 Н× м, (1.2)

K_E – коэффициент приведения заданного переменного режима нагружения к эквивалентному постоянному [1, c.8]:

K_E = [ S(Т_i / Т_nom)²(L_hi / L_h) ]^1/2 = [1²× 0, 4 + 0, 5²× 0, 2 + 0, 2²× 0, 4]^1/2 = 0, 68;

Т_E = 0, 68× 900 = 612 Н× м;

n _б – частота вращения приводного барабана, мин^-1:

n _б = 6× 10⁴ v / (p D) = 6× 10⁴× 1, 2 / (p× 400) = 57, 3 мин^-1; (1.3)

Тогда Р _дв¢ = 612× 57, 3 / 9550× 0, 86 = 4, 27 кВт.

Возможные к применению двигатели [1, c.23, 24] приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Характеристика двигателей

1.2.3 Общее передаточное число и его разбивка по ступеням передач

Общее передаточное число привода u ₀¢ = n _ДВ / n _б и его разбивка по ступеням передач для 4-х вариантов двигателей приведены в таблице 1.3, где отдельные передаточные числа обозначены:

u _р – клиноременной передачи;

u _ред = u ₀¢ / u _р – редуктора: u _ред = u _Б / u _Т;

u _Б – быстроходной (конической) ступени редуктора;

u _Т – тихоходной (цилиндрической) ступени редуктора.

При разбивке u ₀¢ были использованы рекомендации [1, c.11]:

u _р до 2...3-х и для редукторов КЦ [1, c.13] u _ред = 6, 3...40 (рекомендуемые 12, 5...20); u _Т¢ = 0, 63 (u _ред²)^1/3 или 2 u _ред^1/3–1- (используется та из формул, где получается u _Б¢ ³ u _Т¢ при u _Б¢ и u _Т¢ £ 6, 3). Округление u _Б¢ проводилось по

ГОСТ 12289-76, u _Т¢ - по ГОСТ 2185-66. Отклонение общего передаточного числа при округлении [1, c.14]:

D u ₀ = 100(u ₀¢ – u ₀) / u ₀¢ % £ [D u ₀ = ± 4%] (1.4)

Таблица 1.3 – Разбивка u ₀¢ по ступеням передач

Исходя из указанных рекомендаций по передаточным числам, а также с учетом того, что при равных условиях двигатели с n _С = 1500 мин^-1 имеют хорошие эксплуатационные характеристики и наибольшее применение, для заданного привода выбираем

ДВИГАТЕЛЬ АИР 112 М 4У3 ТУ16-525.571-84.

Размеры выбранного двигателя [1, c.25, 26] представлены на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1- Размеры двигателя

Габариты, мм: l 30 = 435; h 31 = 285; d 30 = 246. Установочные и присоединительные размеры, мм: d 1 = 32; l 1 = 80; b 1 = 10; h 1 = 8; l 10 = 140; l 31 = 70; d 10 = 12; b 10 = 190; h = 112; h 10 = 12. Исполнение IM 1081.

1.2.4 Частоты вращения и моменты на валах

Рисунок 1.2 – Кинематическая схема привода

Частота вращения i - го (i = 1, 2...5) вала [1, c.14]: ni = n 1 / u 1- i, (1.5) где u 1- i – передаточное число между валом двигателя (i = 1) и i - м валом привода (рисунок 1.2). Направления вращения валов на рисунке 2 показаны стрелками. Вращающий момент на j –м валу (j = 5, 4...1): Tj = T 5 / u 5- j h5- j, (1.6)

где u _{5- j}, h_{5- j} – соответственно передаточное число и КПД между валом барабана (j = 5) и j – м валом привода.

Результаты расчета по формулам (1.5) и (1.6) для выбранного варианта двигателя представлены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 – Частоты вращения и моменты на валах