Энергоеинематичкский расчет. Энергокинематический расчяет. Методические указания по выполнению механической части расчетных заданий, курсовых и дипломных проектов для специальностей технического направления
 Скачать 1.46 Mb.
|
ВВЕДЕНИЕПривод – это энергосиловое устройство, приводящее в движение машину или механизм. Иными словами, привод машины есть устройство, предназначенное для преобразования подводимой первичной энергии в механическую работу, выполняемую исполнительными органами машины, связанными с выходными звеньями привода. Он состоит обычно из источника энергии, передаточного механизма и аппаратуры управления. Разработка конструкции и расчет стационарного индивидуального электромеханического привода – суть курсового проекта по деталям машин и механике. Первым этапом разработки является кинематический и силовой расчеты, результаты которых используются в качестве базы для дальнейшего расчета и проектирования элементов привода. Обычно кинематический и силовой расчет ведут в следующей последовательности. Определение мощности на выходе привода. Определение общего к.п.д. привода. Определение требуемой мощности электродвигателя. Определение кинематических параметров выходного вала привода. Определение общего передаточного числа привода. Определение диапазона возможных частот вращения двигателя. Выбор электродвигателя. Уточнение общего передаточного числа и его разбивка по ступеням привода. Определение кинематических и силовых параметров на каждом валу привода. Представление результатов анализа и расчета. 1 ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЕ Источником механической энергии в приводе (рис.1) является электродвигатель (Э). Подобрать электродвигатель скоростные и силовые характеристики которого соответствовали бы потребителю (исполнительному устройству) в большинстве случаев невозможно. Для этой цели используются передаточные механизмы, функциями которых, кроме передачи механической энергии на расстояние, являются преобразование кинематических и силовых параметров. Передаточные механизмы представляют собой несколько последовательно включенных передач (1,2...n), постепенно преобразующие параметры движения вала двигателя до требуемых значений. Следует заметить, что механическая энергия от двигателя до потребителя доходит не полностью. Часть энергии теряется. Последняя, в большей степени, рассеивается в виде тепла в окружающую среду. Эффективность передачи энергии элементами привода характеризуется механическим КПД (ηi). Эффект постепенной потери мощности при передаче движения предполагает использования двигателей, мощность которых несколько больше требуемой выходной мощности привода. Учет этого эффекта является основой энергетического расчета и выбора двигателя.  Рисунок 1 – Структурная схема привода 2 ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ НА РАБОЧЕМ ОРГАНЕ Величину Рвых (кВт) определяют (только в том случае, если она не задана) в соответствии с исходными данными технического задания. При поступательно движущемся рабочем органе (цепной и ленточный конвейер, лебедка и т.д.): Рвых=FV, где F,V– соответственно окружное усилие (кН) и окружная скорость (м/с) на приводном элементе рабочей машины. В случае, когда окружная скорость Vне задана, а известны диаметр барабана или приводной звездочки (D), угловая скорость (ω) или частота вращения (n) окружная скорость определяется расчетом: V = Dω/2 или V = π D n /60. Диаметр приводной звездочки цепного конвейера определяется: D = t.10-3/sin(180/zзв) , м, где t – шаг цепи, мм; zзв – число зубьев звездочки. При вращательном движении Рвых =Tвых ωвых.10-3, где ωвых= π nвых /30. 2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО К.П.Д. ПРИВОДА Величину общего КПД привода определяют в зависимости от КПД (i) элементов кинематической цепи привода от вала электродвигателя до приводного вала машины на которых происходят потери мощности: = 12 ....n. Значения КПД некоторых элементов привода приведены в табл.1. Таблица 1 - КПД некоторых передач (с учетом потерь в подшипниках)
2.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Требуемая мощность электродвигателя определяется соотношением: Рэ.т.=Рвых/η. 2.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЫХОДНОГО ВАЛА Частота (nвых) и скорость вращения (ωвых) выходного вала привода, если они не заданы, определяются: 1) При поступательном движении рабочего органа: ωвых= 2V/ D , nвых= 30ωвых/ π. При вращательном движении задается хотя бы один из параметров последнего выражения, по которому определяется другой. 2.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА ПРИВОДА По одной и той же кинематической схеме передаточного механизма можно получить достаточно широкий диапазон параметра передаточной функции привода – передаточного числа. Напомним, что передаточное число (всегда положительное) по модулю равно передаточному отношению, которое, в свою очередь, равно кратности понижения (редуцирования) скорости или частоты вращения каждой передачи привода. При последовательном включении передач общее передаточное число является произведением передаточных чисел элементов привода т.е.: u = u1 u2 .... un,, (1) где ui – передаточные числа элементов привода. Передаточные числа элементов привода при проектировании имеют рекомендуемый диапазон от минимального до максимального значения, следовательно конкретное значение передаточного числа должно находится между двумя предельными значениями uminиumаx. Значения этих параметров определяются по формуле (1), когда в расчет принимаются соответственно только минимальные и максимальные значения ui. Рекомендуемые данные по передаточным числам передач привода приведены в табл. 2 и табл. 3. 2.6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАПАЗОНА ВОЗМОЖНЫХ ЧАСТОТ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ Требуемая частота вращения вала электродвигателя определяется в диапазоне возможных частот вращения вала двигателя, определенного кинематическими возможностями передач привода, и определяется в соответствии с соотношением: nэ.т..=. (umin ... umаx) nвых= nэ.т.min... nэ.т.max. 2.7 ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ В приводах общемашиностроительного применения в качестве источника механической энергии в основном применяются трехфазные асинхронные двигатели типа АИР с короткозамкнутым ротором. При постоянных выходных характеристиках они являются наиболее универсальными и наиболее дешевыми двигателями стационарного привода. Выбор электродвигателя осуществляется по табл. 4 с учетом условий: 1. РэП Рэ.т.. 2.  ,где РэП– паспортная номинальная асинхронная частота вращения двигателя. nэ – асинхронная номинальная частота вращения двигателя. Примечание: Для асинхронных двигателей допускается перегрузка до 5%. В пределах полученного диапазона частот вращения могут оказаться несколько двигателей, удовлетворяющих условиям выбора. В этом случае следует руководствоваться следующими рекомендациями, хотя они не являются строго обязательными. Таблица 2 – Передаточные числа некоторых типов закрытых передач
Таблица 3 – Рекомендуемые значения передаточных чисел некоторых открытых передач
1. Следует сравнить размеры двигателей. Обозначения двигателей в табл. 4 содержат две или три цифры, после которых приведены буквы, например 90L, 100S, 112М. Цифрами обозначен размер h – высота оси вала от опорной поверхности лап двигателя. Рекомендуется выбирать двигатель с меньшим числом в обозначении (с меньшей высотой h). Масса, размеры и стоимость такого двигателя меньше. Таблица 4.1 – Технические данные двигателей серии АИР
1. Отношение максимального вращающего момента к номинальному Тmax / T=2,2; для двигателей, отмеченных знаками это отношение равно: 1- = 2,7; 2- = 2,9; 3- =2,4; 4- = 2,5; 5- = 2,6. 2. Пример обозначения двигателя: «Двигатель АИР100L2 ТУ 16 – 525.564 – 84». И   сполнение IM1081 И   сполнение IM3081 2. Если число h у обоих двигателей одинаковое, надо выбирать двигатель с меньшей частотой вращения вала. Масса размеры и стоимость такого двигателя примерно одинакова, а передаточные числа и, следовательно, размеры передач будут меньше. 3. По возможности не выбирать двигатель значение частоты вращения nэ вала которого близко к верхней границе диапазона  .4. Отдавать предпочтение наиболее распространенным двигателям с синхронной частотой вращения 1500 мин-1. 5. Использовать двигатели с синхронной частотой вращения 750 мин-1 следует только если другие двигатели не подходят.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
350 HB
40 HRC
