Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Расчётно-графическая работа
|
|
3.19.1.Выбор двигателя. Кинематический и силовой расчет привода
Срок службы (ресурс) Lh, ч, определить по формуле:
, (3.104)
где Lr – срок службы привода, лет (см. задание); tc – продолжительность смены, ч; Lc – число смен.
Из полученного значения Lh следует вычесть 10…25 % часов на профилактику, текущий ремонт, нерабочие дни.
Определение номинальной мощности и номинальной
частоты вращения двигателя
Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения – от частоты вращения приводного вала рабочей машины.
Определить требуемую мощность рабочей машины Ррм, кВт
– если в исходных данных на проектирование указано значение тяговой силы F, кН, и линейной скорости υ, м/с, тягового органа рабочей машины.
– если указано значение вращающего момента Т, кН∙ м, и угловой скорости ω, рад/с, тягового органа рабочей машины.
Определить общий коэффициент полезного действия (КПД) привода
, (3.105)
где 
– коэффициент полезного действия закрытой передачи;
– коэффициент полезного действия открытой передачи;
– коэффициент полезного действия муфты;
– коэффициент полезного действия двух подшипников качения
Таблица 3.8. Коэффициенты полезного действия передач и других элементов привода
| Наименование элементов привода | КПД передач | |
| закрытых | открытых | |
| Цилиндрическая зубчатая передача | 0, 96…0, 98 | 0, 93…0, 95 |
| Коническая зубчатая передача | 0, 95…0, 97 | 0, 92…0, 94 |
| Червячная передача при u = 8…14 | 0, 85…0, 95 | - |
| Червячная передача при u = 14…30 | 0, 8…0, 85 | - |
| Червячная передача при u = 30 и выше | 0, 7…0, 75 | - |
| Плоскоременная передача | - | 0, 96…0, 98 |
| Клиноременная передача | - | 0, 95…0, 97 |
| Цепная передача | 0, 95…0, 97 | 0, 9…0, 93 |
| Муфта соединительная | 0, 98 | |
| Два подшипника качения | 0, 99…0, 995 | |
| Два подшипника скольжения | 0, 98…0, 99 |
Определить требуемую мощность двигателя Рдв, кВт
, (3.106)
По полученному значению мощности выбрать из табл. 3.9. электродвигатель.
Таблица 3.9. Закрытые обдуваемые электродвигатели (ГОСТ 19523 – 81)
| Мощ – ность, кВт | Синхронная частота вращения, об/мин | |||||||
| марка двига – теля | 
| марка двига – теля |
| марка двига – теля |
| марка двига – теля |
| |
| 0, 55 | 4А63В2УЗ | 4А71А4УЗ | 4А71В6УЗ | 4А80В8УЗ | ||||
| 0, 75 | 4А71А2УЗ | 4А71В4УЗ | 4А80А6УЗ | 4А90LА8УЗ | ||||
| 1, 1 | 4А71В2УЗ | 4А80А4УЗ | 4А80В6УЗ | 4А90LВ8УЗ | ||||
| 1, 5 | 4А80А2УЗ | 4А80В4УЗ | 4А90L6УЗ | 4А100L8УЗ | ||||
| 2, 2 | 4А80В2УЗ | 4А90L4УЗ | 4А100L6УЗ | 4А112МА8УЗ | ||||
| 4А90L2УЗ | 4А100S4УЗ | 4А112МА6УЗ | 4А112МВ8УЗ | |||||
| 4А100S2УЗ | 4А100L4УЗ | 4А112МВ6УЗ | 4А132S8УЗ | |||||
| 5, 5 | 4А100L2УЗ | 4А112М4УЗ | 4А132В6УЗ | 4А132М8УЗ | ||||
| 7, 5 | 4А112М2УЗ | 4А132S4УЗ | 4А132М6УЗ | 4А160S8УЗ | ||||
| 4А132М2УЗ | 4А132М4УЗ | 4А160S6УЗ | 4А160М8УЗ | |||||
| 4А160S2УЗ | 4А160S4УЗ | 4А160М6УЗ | 4А180М8УЗ | |||||
| 18, 5 | 4А160М2УЗ | 4А160М4УЗ | 4А180М6УЗ | 4А200М8УЗ | ||||
| 4А180S2УЗ | 4А180S4УЗ | 4А200М6УЗ | 4А200L8УЗ | |||||
| 4А180М2УЗ | 4А180М4УЗ | 4А200L6УЗ | 4А225М8УЗ | |||||
| 4А200М2УЗ | 4А200М4УЗ | 4А225М6УЗ | 4А250S8УЗ | |||||
| 4А200L2УЗ | 4А200L4УЗ | 4А250S6УЗ | 4А250М8УЗ | |||||
| 4А225М2УЗ | 4А225М4УЗ | 4А250М6УЗ | 4А280S8УЗ |
Определение передаточного числа привода и его ступеней.
Передаточное число привода u определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя n ном к частоте вращения вала рабочей машины nрм и равно произведению передаточных чисел закрытой n зп и открытой передач n оп (табл. 3.10):
(3.107)
Определить частоту вращения приводного вала рабочей машины n рм, об/мин:
а) для ленточных конвейеров:
, (3.108)
где υ – скорость тягового органа, м/с; D – диаметр барабана, мм;
б) для цепных конвейеров:
, (3.109)
где υ – скорость конвейера, м/с; z – число зубьев ведущей звездочки тягового органа; р – шаг тяговой цепи, мм.
Таблица 3.10. Рекомендуемые значения передаточных чисел
| Тип передачи | Значения передаточных чисел |
| Зубчатая цилиндрическая и коническая закрытые | 2; 2.5; 3.5; 3.55; 4.0; 5.0; 6.3 |
| Червячная закрытая | 10; 12.5; 14; 16; 18; 20; 25; 28 |
| Цепная | 2…4 |
| Ременная | 2…3 |
Определение силовых и кинематических параметров привода
Силовые (мощность и вращающий момент) и кинематические (частота вращения и угловая скорость) параметры привода рассчитывают на валах привода из требуемой (расчетной) мощности двигателя Р дв и его номинальной частоты вращения n ном при установившемся режиме работы (табл. 3.11)
После расчета, полученные данные сводят в таблицу 3.12
Таблица 3.11. Определение силовых и кинематических параметров привода
| Параметр | Вал | Последовательность соединения элементов привода по кинематической схеме | ||||
| дв→ оп→ зп→ м→ рм | дв→ м → зп→ оп → рм | |||||
| Мощность Р, кВт | Дв Б Т рм | Р ном Р 1= Р дв∙ η оп∙ η пк Р 2= Р 1∙ η зп∙ η пк Р рм= Р 2∙ η м | Р ном Р 1= Р дв∙ η м∙ η пк Р 2= Р 1∙ η зп∙ η пк Р рм= Р 2∙ η оп | |||
| Частота вращения n, об/мин | Угловая скорость ω, с-1 | Дв | n ном | ω ном=π ∙ n ном/30 | n ном | ω ном=π ∙ n ном/30 |
| Б | n 1= n ном/ u оп | ω 1= ω ном/Uоп | n 1= n ном | ω 1= ω ном | ||
| Т | n 2= n 1/ u зп | ω 2= ω 1/Uзп | n 2= n 1/ u зп | ω 2= ω 1/ u зп | ||
| рм | n рм= n 2 | ω рм= ω 2 | n рм= n 2/ u оп | ω рм= ω 2 / u оп | ||
| Вращающий момент Т, Н∙ м | Дв Б Т рм | Т дв= Р дв∙ 103/ ω ном Т 1= Т дв∙ u оп∙ η оп∙ η пк Т 2= Т 1∙ u зп∙ η зп∙ η пк Т рм= Т 2∙ η м | Т дв= Р дв∙ 103/ ω ном Т 1= Т дв∙ η м∙ η пк Т 2= Т 1∙ u зп∙ η зп∙ η пк Т рм= Т 2∙ u оп∙ η оп |
Последовательность соединения элементов привода по кинематической схеме:
схема 1 (дв→ оп→ зп→ м→ рм);
схема 2 (дв→ м → зп→ оп → рм).
Здесь условно обозначены: дв – электродвигатель; оп – открытая передача (ременная, цепная или зубчатая); зп – закрытая передача (цилиндрическая, коническая или червячная); м – муфта; рм – рабочая машина.
Таблица 3.12. Сводные данные расчетов параметров привода
| Марка двигателя, Рном (кВт), nном (об/мин) | |||||||
Пара-метр 
| Передача | Параметр | Вал | ||||
| закрытая (редуктор) | открытая | двига-теля | редуктора | рабочей машины | |||
| быстроходный | тихоходный | ||||||
| Переда-точное число u | Расчетная мощность P, кВт | ||||||
Угловая скорость  ,
с-1
| |||||||
КПД 
| Частота вращения n, об/мин | ||||||
| Вращающий момент Т, Н · м |
3.19.2. Примеры расчета приводов машин
Пример 1.
Рис. 3.59 Кинематическая схема привода
| Исходные данные | |
| Мощность на одном валу шлюзового затвора N, кВт | |
| Число оборотовзатвора n, об/мин | |
| Срок службы привода L, лет | |
| Число смен С |
Описание привода: привод состоит из электродвигателя 1 соединенного с червячным редуктором 3 клиноременной передачей 2, мощность с ведомого вала редуктора передается через муфты 4 на валы рабочей машины 5.
Выбор двигателя. Кинематический и силовой расчет привода.
Срок службы (ресурс) Lh, ч, определим по формуле:
,
где Lr – срок службы привода, лет (по заданию);
tc – продолжительность смены, ч;
Lc – число смен.
ч
Из полученного значения Lh следует вычесть 10…25 % часов на профилактику, текущий ремонт, нерабочие дни.
ч
Определение номинальной мощности и номинальной
частоты вращения двигателя
Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения - от частоты вращения приводного вала рабочей машины.
1.Определить требуемую мощность рабочей машины Ррм, кВт:
2.Определить общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:
……………………………. 
,
где 
– коэффициенты полезного действия закрытой передачи, открытой передачи, муфты и подшипников качения.
η зп = 0, 75, η оп = 0, 96, η м = 0, 98, η пк = 0, 99
3.Определить требуемую мощность двигателя Рдв, кВт:
.
По полученному значению мощности выбираем из табл. 8 электродвигатель 4A100S4У3 Р дв=3 кВт, n ном=1434 об/мин.
4. Определение передаточного числа привода и его ступеней.
Передаточное число привода u определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя n ном к частоте вращения вала рабочей машины nрм и равно произведению передаточных чисел закрытой n зп и открытой передач n оп:
Принимаем uзп = 10, тогда uоп = 2, 38 (см. табл.9)
5. Определение силовых и кинематических параметров привода
Силовые (мощность и вращающий момент) и кинематические (частота вращения и угловая скорость) параметры привода рассчитывают на валах привода из требуемой (расчетной) мощности двигателя Р дв и его номинальной частоты вращения n ном при установившемся режиме работы
Определение силовых и кинематических параметров привода
| Параметр | Вал | Последовательность соединения элементов привода | ||
| дв – оп – зп – м – рм | ||||
| Мощность, кВт | Дв Б Т РМ | Р дв = 3кВт Р1 = Рдв η оп η пк = 3 ∙ 0, 98 ∙ 0, 99 = 2, 91кВт Р2 = Р1 η зп η п к = 2, 91 ∙ 0, 75 ∙ 0, 99 = 2, 16 кВт Ррм= Р2 η м2 = 2, 16 ∙ 0, 982 = 2, 07 кВт | ||
| Частота вращения, об/мин | Угловая скорость, с-1 | Дв | n ном = 1434 об/мин | 
|
| Б | n 1= n ном/ u оп = 1430/2, 38= 600, 8 об/мин | 
| ||
| Т | 
| 
| ||
| РМ | 
| 
| ||
| Вращающий момент, Н·м | Дв Б Т РМ | 
|
После расчета, полученные данные сводим в таблицу:
| Параметр | Обозна- чение | Рамер-ность | Числовые значения | |||
| Марка электродвигателя | 4A100S4У3 | |||||
| Номинальная мощность эл-двиг. | Р ном | кВт | ||||
| Номин. частота вращения вала эл-двиг. | n ном | об/мин | ||||
| Передача | закрытая | открытая | ||||
| Передаточное число | 2, 38 | |||||
| КПД | 0, 75 | 0, 96 | ||||
| Ступени | Дв. | Б | Т | рм | ||
| Частота вращения вала | ni | об/мин | 600, 8 | 60, 8 | 60, 8 | |
| Угловая скорость | ω i | с-1 | 149, 7 | 62, 9 | 6, 3 | 6, 3 |
| Расчетная мощность на валу | Рi | кВт | 2, 91 | 2, 16 | 2, 07 | |
| Вращающийся момент на валу | Тi | Н·м | 45, 3 | 335, 9 | 322, 6 |
Пример 2.
Рис. 3.60 Кинематическая схема привода
| Исходные данные | |
| Тяговая сила цепи F, кН | 1, 9 |
| Скорость ленты υ, м/с | 1, 3 |
| Диаметр барабана D, мм | |
| Угол наклона цепной передачи, q град. | |
| Срок службы привода L, лет |
Описание привода: привод состоит из электродвигателя 1 соединенного с коническим редуктором 3 через муфту 2, мощность с ведомого вала редуктора передается на вал рабочей машины 5 при помощи цепной передачи 4.
Выбор двигателя. Кинематический и силовой расчет привода.
Срок службы (ресурс) Lh, ч, определим по формуле:
,
где Lr – срок службы привода, лет (по заданию); tc – продолжительность смены, ч; Lc – число смен.
Из полученного значения Lh следует вычесть 10…25 % часов на профилактику, текущий ремонт, нерабочие дни.
Определение номинальной мощности и номинальной
частоты вращения двигателя
Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения – от частоты вращения приводного вала рабочей машины.
1.Определим требуемую мощность рабочей машины Ррм, кВт:
Ft · υ = 1, 9 · 1, 3 = 2, 47кВт,
где Ft – тяговоя сила цепи на барабане (кН); υ – скорость ленты (м/с);
2. Определим общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:
,
где – коэффициенты полезного действия закрытой передачи, открытой передачи, муфты и пары подшипников качения
η зп =0, 96, η оп = 0, 91, η м = 0, 98, η пк = 0, 99
3.Определим требуемую мощность двигателя Рдв, кВт:
По полученному значению мощности выбираем из табл. 1.2 электродвигатель 4A112МА6У3 Р дв = 3 кВт, n ном = 943 об/мин.
4. Определим передаточное число привода и его ступеней.
Передаточное число привода u определяется отношением номинальной частоты вращения двигателя n ном к частоте вращения вала рабочей машины nрм и равно произведению передаточных чисел закрытой n зп и открытой передач n оп. Частота вращения nрм приводного вала:
nрм = 60· 1000· υ /(p·D0) = 60· 1000· 1, 3/3, 14· 250 = 99, 36 об/мин,
Принимаем uзп = 3, тогда uоп = 3, 16 (см. табл.9)
5. Определим силовые и кинематические параметры привода
Силовые (мощность и вращающий момент) и кинематические (частота вращения и угловая скорость) параметры привода рассчитывают на валах привода из требуемой (расчетной) мощности двигателя Р дв и его номинальной частоты вращения n ном при установившемся режиме работы.
Определение силовых и кинематических параметров привода
| Параметр | Вал | Последовательность соединения элементов привода | ||
| дв – м – зп – оп – рм | ||||
| Мощность, кВт | Дв Б Т РМ | Р дв = 3кВт Р1 = Рдв η м η пк = 3 ∙ 0, 98 ∙ 0, 99 = 2, 91кВт Р2 = Р1 η зп η пк = 2, 91 ∙ 0, 96 ∙ 0, 99 = 2, 77 кВт Ррм = Р2 η оп = 2, 77 ∙ 0, 91 = 2, 52 кВт | ||
| Частота вращения, об/мин | Угловая скорость, с-1 | Дв | n ном = 943 об/мин | 
|
| Б | n 1= n ном = 943 об/мин | 
| ||
| Т |  об/мин
| 
| ||
| РМ |  об/мин
| 
| ||
| Вращающий момент, Н·м | Дв Б Т РМ | 
|
После расчета, полученные данные сводим в таблицу
| Параметр | Обозна- чение | Рамер-ность | Числовые значения | |||
| Марка электродвигателя | 4А112МА6У3 | |||||
| Номинальная мощность электродвигателя. | Р ном | кВт | ||||
| Номин. частота вращения вала электродвигателя. | n ном | об/мин | ||||
| Передача | закрытая | открытая | ||||
| Передаточное число | 3, 16 | |||||
| КПД | 0, 96 | 0, 91 | ||||
| Ступени | Дв. | Б | Т | рм | ||
| Частота вращения вала | ni | об/мин | 314, 3 | 99, 46 | ||
| Угловая скорость | ω i | с-1 | 98, 7 | 98, 7 | 32, 9 | 10, 4 |
| Расчетная мощность на валу | Рi | кВт | 2, 91 | 2, 77 | 2, 52 | |
| Вращающийся момент на валу | Тi | Н·м | 29, 1 | 82, 9 | 238, 4 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Теоретическая механика: учебник / Ю. Ф. Лачуга, В. А. Ксендзов. - 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Колос, 2006. - 576 с.: ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений). - ISBN 5-9532-0342-X2.
2. Краткий курс теоретической механики: учебник для втузов / С. М. Тарг. - 17-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2007. - 416 с.: ил. - (Учебники для вузов. Общетехнические дисциплины). - ISBN 978-5-06-005699-0.
3. Курс теоретической механики. В.2-х т.Т.1-2.Статика и кинематика. Динамика: Учеб. пособие/Н.В.Бутенин, Я.Л.Лунц, Д.Р.Меркин [Текст]: учебное пособие / Н.В. Бутенин. - СПб.: Лань, 2002. - 729 с.
4. Александров, А.В. Сопротивление материалов: Учебник / А.В. Александров, В.Д. Потапов, Б.П. Державин – 2-е изд., испр. – М.: Высшая школа, 2001. – 560 с.: ил.
5. Атапин, В.Г. Сопротивление материалов: Учебник/ В.Г. Атапин, А.Н. Пель, А.И Темников. – Новосибирск: Изд – во НГТУ, 2006. -556 с.
6. Иоселевич, Г.Б. Прикладная механика / Г.Б. Иоселевич, Г.Б. Строганов, Г.С. Маслов. – М.: Высш. шк., 1989. – 387 с.
7. Руденок, E.H. Техническая механика: сборник заданий / E.H. Руденок, В.П. Соколовская. – Минск: Высшая школа, 1990. – 220 с.
8. Степин, П. А. Сопротивление материалов / П. А. Степин – М.: Высш. шк., 1988. – 322 с.
9. ГОСТ 2.701-76 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.
10. ГОСТ 2.703-68 ЕСКД. Правила выполнения кинематических схем.
11.ГОСТ 2.770-68 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах.
Элементы кинематики.
11. Детали машин: учебник / Н. Г. Куклин, Г. С. Куклина, В. К. Житков. - 7-е изд., доп. и перераб. - М.: Высш. шк., 2007. - 406 с.: ил. - ISBN978-5-06-005776-8
12. Детали машин: учеб. для машиностр. спец. сред. проф. учеб. заведений / А.А. Эрдеди. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высш. шк., 2002. - 285 с.: ил.
13. ГОСТ 16530—83. Передачи зубчатые. Общие термины, определения и
обозначения.
14. ГОСТ 16531-83. Передачи зубчатые цилиндрические. Термины, обо
значения и определения.
15. ГОСТ 16532—70. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные
внешнего зацепления. Расчет геометрии.
16. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. М., " Высшая школа", 2002
17. Конструирование узлов и деталей машин: справочное учебно-методическое пособие / Л. В. Курмаз, О. Л. Курмаз. - М.: Высш. шк., 2007. - 455 с.: ил. - ISBN 978-5-06-005725-6