Главная страница
Навигация по странице:

  • 3.3 СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

  • Следует отметить, что мощность на валу двигателя не является номинальной паспортной мощностью двигателя. Она соответствует расчетной требуемой мощности двигателя т.е.

  • 4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА Пример 1

  • Андрей Владимирович Баранов Светлана Владимировна Тарасевич Иван Михайлович Ковалев ЭНЕРГОКИНЕМАТИЧЕСКИЙ

    		•

    Энергоеинематичкский расчет. Энергокинематический расчяет. Методические указания по выполнению механической части расчетных заданий, курсовых и дипломных проектов для специальностей технического направления


    Скачать 1.46 Mb.
    НазваниеМетодические указания по выполнению механической части расчетных заданий, курсовых и дипломных проектов для специальностей технического направления
    АнкорЭнергоеинематичкский расчет
    Дата22.10.2022
    Размер1.46 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаЭнергокинематический расчяет.doc
    ТипМетодические указания
    #748167
    страница3 из 3
    1   2   3

    3 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

    3.1 УТОЧНЕНИЕ ОБЩЕГО ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА И

    ЕГО РАЗБИВКА ПО СТУПЕНЯМ ПРИВОДА
    Общее уточненное передаточное число привода:

    u= nэ /nвых ,

    где nэ – номинальная частота вращения вала двигателя.

    Универсальных правил по разбивке передаточного числа сложного привода не существует, однако можно руководствоваться приведенными ниже рекомендациями.

    1. Произведение всех передаточных чисел ступеней привода ui должно быть равно уточненному значению передаточного числа привода u.

    2. Если привод состоит из редуктора и открытых передач, то можно сначала назначить передаточное число для редуктора и затем определить передаточные числа открытых передач

    ,

    но допускается и обратная последовательность

    ,

    1. По возможности не следует брать наибольшие значения передаточных чисел, приведенных в таблице 2 (для закрытых передач) и таблице.3 (для открытых передач).

    2. При разбивке передаточного числа двухступенчатого редуктора по ступеням желательно, чтобы отношение передаточных чисел быстроходной ступени uБ и тихоходной uТвыбирались с учетом рекомендаций (табл.5).

    3. При проектировании редукторов со стандартными параметрами, значения передаточных чисел ступеней следует также принимать стандартными. Рекомендуемые значения передаточных чисел ступеней в зависимости от типа редуктора приведены в табл. 6.1 и 6.2. Для нестандартных редукторов допускается выбирать передаточные числа из ряда Ra 40 (ГОСТ 8032-84). Фактические передаточные числа не должны отличаться от номинальных более чем на 2,5% при u 4,5. Однако и допускается отклонение не более чем на ±4% при всех значениях u.


    Таблица 5 – Разбивка передаточных чисел двухступенчатых редукторов


    Редуктор

    (название, схема)
    Диапазон значений uред
    Расчетные формулы

    [преде-льные]
    (рекомендуемые)
    uБ
    uТ

    Цилиндрический по развернутой схеме
    [7,1…40]
    (12,5…25)
    uред/ uТ




    Соосный

    [7,1…40]
    (12,5…22,4)
    uред /uТ


    Коническо-цилиндрический
    [8…40]
    (12,5…20)
    uред /uТ




    Цилиндрическо-червячный
    [16…200]
    (31,5…125)
    uред /uТ


    Червячно-цилиндрический
    50…400
    uред 50

    8
    uред /uБ

    uред50

    uред/uТ
    6,3


    Таблица 6.1 – передаточные числа передач редуктора

    Передаточное

    число
    Передача

    цилиндрическая, коническая
    червячная


    u
    1; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4,0; 4,5; 5,0; 5,6; 6,3; 7,1; 8,0
    8; 9; 10; 11,2; 12,5; 14; 16; 18; 20; 22,4; 25; 28; 31,5; 35,5; 40; 45; 50; 56; 63; 71


    Таблица 6.2 – передаточные числа ступеней редукторов

    (по ГОСТ 2185-66 – передачи зубчатые; по ГОСТ 2144-93 – передачи червячные)

    Одноступенчатый редуктор
    Двухступенчатые редукторы (uред = uБ uТ)

    зубчатый
    червячный
    трехосный
    соосный

    1,4

    1,6

    1,8

    2,0

    2,24

    2,5

    2,8

    3,15

    3,55

    4,0

    4,5

    5,0

    5,6

    6,3

    7,1
    8

    9

    10

    11,2

    12,5

    14

    16

    18

    20

    22,4

    25

    28

    31,5

    35,5

    40
    8=2,04,0

    92,244,0

    10=2,54,0

    11,2=2,84,0

    12,53,154,0

    143,154,5

    16=3,554,5

    18=4,04,5

    204,54,5

    22,44,55,0

    25=5,05,0

    28=5,65,0

    31,5=6,35,0

    35,56,35,6

    407,15,6
    82,53,15

    92,83,15

    103,153,15

    11,2=2,84,0

    12,53,154,0

    143,554,0

    16=4,04,0

    18=4,04,5

    204,54,5

    22,44,55,0

    25=5,05,0

    28=5,05,6

    31,5=5,06,3

    35,55,66,3

    406,36,3

    Примечание: 1. Для одноступенчатых редукторов приведены рекомендуемые значения uред, здесь жирно выделены значения первого ряда – предпочтительные. 2. Трехосные редукторы – это цилиндрические по развернутой схеме, коническо-цилиндрические (см. табл. 5).
    Кроме разбивки передаточного числа по ступеням в кинематический расчет входит определение частот вращения и угловых скоростей всех валов привода в порядке их следования по кинематической схеме.

    3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТ И СКОРОСТЕЙ ВРАЩЕНИЯ ВАЛОВ
    Частота вращения вала двигателя (nэ) соответствует типу выбранного двигателя. Угловая скорость определяется расчетом

    ωэ= π nэ /30, с-1.

    Для определения каждого последующего вала необходимо частоту вращения предыдущего вала n(i-1)разделить на передаточное число передачи, заключенной между валами (см. рис.1), то есть

    , мин-1,

    Аналогичная зависимость для скоростей вращения

    , с-1.
    3.3 СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА
    Задачей силового расчета привода является определение мощностей и вращающих моментов всех валов привода в порядке их следования в кинематической схеме, начиная с вала двигателя.

    Следует отметить, что мощность на валу двигателя не является номинальной паспортной мощностью двигателя. Она соответствует расчетной требуемой мощности двигателя т.е.:

    РЭ= РЭ.Т.

    Мощности на остальных валах привода определяются расчетом

    Рi= Р(i-1).ηi, кВт,

    где Рi– мощность на определяемом валу,

    Р(i-1) – мощность на предыдущем валу,

    ηi – КПД элемента привода между определяемым и предыдущим валом.

    Вращающие моменты на валах привода

    , Н.м.

    Результаты выбора электродвигателя, кинематического и силового расчетов, являющиеся исходными данными для дальнейшего проектирования, сводятся в таблицу 7.


    Таблица 7 – Кинематические и силовые параметры привода

    Общий КПД привода

    Электродвигатель: тип- , РэП = кВт, nэ= мин-1, dдв = мм.

    Вал
    Частота вращения,

    мин-1
    Угловая скорость,

    с-1
    Расчетная мощность,

    кВт
    Вращающий момент,

    Н.м
    Передаточные числа

    Двигитель












    u =

    uОП=

    uБ =

    uТ=

    uРЕД=

    Б












    П












    Т












    Выходной













    4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА
    Пример 1. Подобрать электродвигатель и выполнить кинематический и силовой расчет привода цепного конвейера по исходным данным: окружная сила на тяговой звездочке F=10 кН; скорость тяговой цепи V=0,5 м/с; шаг цепи t=100 мм; число зубьев тяговой звездочки z=13.



    1 – электродвигатель;

    2 – редуктор;

    3 – муфта упругая;

    4 – цепная передача;

    5 – вал машины–тяговые звездочки конвейера;

    6 – рама (плита);
    Решение:

    1. Выбор электродвигателя

    1. Мощность на выходном валу

    Рвых=FV=10.0,5=5 кВт.

    1. Общий КПД привода

    = МБ.Т.Ц. .ПП, = 0,98.0,972.0,94.0,99=0,86

    где М = 0,98 – КПД муфты (табл.1),

    Б =0,97 – КПД быстроходной зубчатой передачи передачи,

    Т =0,97 – КПД тихоходной зубчатой передачи,

    Ц = 0,94 – КПД цепной передачи,

    ПП = 0,99 – КПД опор выходного вала.



    1. Требуемая мощность двигателя

    Рэ.т.= Рвых/η = 5/0,86 = 5,81 кВт

    1. Кинематические параметры выходного вала.

    Диаметр приводной звездочки

    D=t.103/sin(180/zзв) = 100. 10-3/sin(180/13)=0,418 м

    Скорость и частота вращения выходного вала

    ωвых= 2V/ D = 2.0,5/0,418 = 2,39 с-1,

    nвых= 30ωвых/ π = 30. 2,39/3,14 =22,85 мин-1.

    1. Общее передаточное число привода

    u = uБПuТПuЦ,

    где,uБП – передаточное число быстроходной ступени редуктора,

    uТП – передаточное число тихоходной ступени редуктора,

    uЦ – передаточное число цепной предечи.

    По табл.2 и 3 uБП=(3,15...5), uТП = (2,5...5,6), uЦ = (2...5), тогда

    u=(3,15...5). (2,5...5,6). (2...5) =16...140.

    1. Диапазон возможных частот вращения двигателя

    nэ.т..=. (umin ... umаx) nвых= (16...140).22,85 = 256...2240 мин-1.

    1. Выбор электродвигателя.

    В соответствии с рекомендациями п.2.7 выбираем электродвигатель АИР132М/960 с номинальной мощностью РэП = 7,5 кВт и частотой вращения вала nэ = 960 мин-1, диаметром вала d = 38 мм.

    2. Кинематический расчет привода

    1. Уточненное значение общего передаточного числа

    u= nэ /nВых = 960/22,85 = 42,

    1. Разбивка u по ступеням привода.

    Разбавку передаточного числа привода между ступенями осуществим исходя из зависимости

    .

    По рекомендациям табл. 3 примем uОП = uЦ = 3, тогда

    uРЕД = 42/3 = 14.

    В соответствии с рекомендациями табл. 5 произведем разбивку передаточных чисел по ступеням редуктора

    uТ = = , uБ = uред /uТ = 14/3,29= 4,26

    что соответствует стандартным значениям uТ = 3,15 и uБ = 4,5

    Уточняем фактическое передаточное число редуктора

    uФ.ред =uБuТ = 3,15 . 4,5 = 14,175

    Определяем отклонение фактического передаточного числа от ранее полученного



    Допускаемое отклонение ± 4%.

    Таким образом, передаточные числа ступеней приводаuБ = 4,5,uТ =3.15, uЦ = 3.

    1. Частоты и скорости вращения валов

    Вал двигателя

    nэ=960 мин-1; ωэ= π nэ /30 = 3,14.960/30 = 100,5 с-1,

    Быстроходный вал редуктора

    nБ =nэ =960 мин-1; ωБ= ωэ= 100,5 с-1

    Промежуточный вал редуктора

    nП=nБ /uБ =960/3,15=305 мин-1; ; ωП= ωБ / uБ = 31,9 с-1

    Тихоходный вал редуктора

    nТ =nП /uТ =305/4,5=68 мин-1; ωТ= ωП / uТ = 7,1 с-1

    Выходной вал привода

    nBых=nТ /uЦ =68/3=22,6 мин-1; ωВЫХ= ωП/ uЦ = 2,36 с-1.

    Отклонение от требуемой частоты вращения выходного вала привода:



    Что значительно меньше допускаемого ± 4%.

    3. Силовой расчет привода

    1) Мощности на валах

    Вал двигателя

    РЭ= РЭ.Т= 5,81 кВт,

    Быстроходный вал редуктора

    РБ.= РЭ .ηМ = 5,81 . 0,98 = 5,69 кВт,

    Промежуточный вал редуктора

    РП.= РБ .Б = 5,93 . 0,97= 5,52 кВт,

    Тихоходный вал редуктора

    РТ.= РП .Т = 5,75. 0,97= 5,36 кВт,

    Выходной вал привода

    РВЫХ.= РТ . .Ц. .ПП = 5,75. 0,94.0,99 = 4,99 кВт

    Некоторое несоответствие получается в результате округления расчетных параметров.

    2) Вращающие моменты на валах

    Вал двигателя

    Быстроходный вал редуктора



    Промежуточный вал редуктора



    Тихоходный вал редуктора



    Выходной вал привода



    1. Результаты расчетов сводим в таблицу 8.


    Таблица 8 – Кинематические и силовые параметры привода

    Общий КПД привода= 0,86

    Электродвигатель: тип- АИР132М/960, РэП = 7,5кВт, nэ=960мин-1, dдв = 38 мм.

    Вал
    Частота вращения,

    мин-1
    Угловая скорость,

    с-1
    Расчетная мощность,

    кВт

    Вращающий момент,

    Н.м
    Передаточные числа

    Двигатель
    960
    100,5
    5,81
    58
    u = 42

    uЦ= 3

    uБ = 4,5

    uТ=3,15

    uРЕД= 14

    Б
    960
    100,5
    5,69
    57

    П
    305
    31,9
    5,52
    173

    Т
    68
    7,1
    5,36
    755

    Выходной
    22,6
    2,36
    5
    2118

    Пример 2. Подобрать электродвигатель, выполнить кинематический и силовой расчет привода скребкового конвейера по исходным данным: мощность на выходе Рвых= 4,6 кВт, частота вращения выходного вала nВых= 100 мин-1.


    Решение:

    1. Выбор электродвигателя

    1) Общий КПД привода

    = Рзп, = 0,95. 0,97=0,92

    где Р = 0,95 – КПД ременной передачи (табл.1),

    зп=0,8 – КПД зубчатой цилиндрической передачи,

    Требуемая мощность двигателя

    Рэ.т.= Рвых/η = 4,6/0,92 = 5 кВт

    2) Общее передаточное число привода

    u = uРuзп

    где,uР – передаточное число ременной передачи,

    uзп – передаточное число зубчатой цилиндрической передачи.

    По таблицам 2 и 3 uР=(2...4), uзп = (2...6,3), тогда

    u=(2...4). (2...6,3) =4...25,2.

    3) Диапазон возможных частот вращения двигателя

    nэ.т..=. (umin ... umаx) nвых= (4...25,2).100 = 400...2520 мин-1.

    4) Выбор электродвигателя.

    В соответствии с рекомендациями п.2.7 выбираем электродвигатель АИР132S4/960 с номинальной мощностью РэП = 5,5 кВт и частотой вращения вала nэ = 960 мин-1 с диаметром вала d = 38 мм.

    2. Кинематический расчет привода

    1. Уточненное значение общего передаточного числа

    u= nэ /nВых = 960/100 = 9,6,

    1. Разбивка u по ступеням привода.

    Разбавку передаточного числа привода между ступенями осуществим исходя из зависимости

    .

    По рекомендациям табл. 2 и 6.2 примем стандартное значение uРЕД = uзп = 3,15, тогда

    uОП = uР = 9,6/3,15 = 3,05,

    1. Частоты и скорости вращения валов

    Вал двигателя

    nэ=960 мин-1; ωэ= π nэ /30 = 3,14.960/30 = 100 с-1,

    Быстроходный вал редуктора

    nБ=nЭ /uР =1440/3,05=315 мин-1; ; ωб= ωэ / uр =100/3,05 = 33 с-1.

    Тихоходный (выходной) вал редуктора

    nТ(вых) =nб /uзп =315/3,15=100 мин-1; ωТ(вых)= ωб / uзп = 33/3,15 =10 с-1.


    3. Энергетический и силовой расчет привода
    1) Мощности на валах

    Вал двигателя

    РЭ= РЭ.Т= 5 кВт,

    Быстроходный вал редуктора

    РБ.= РЭ .ηР = 5 .0,97 = 4,6 кВт,

    Тихоходный (выходной) вал редуктора

    РТ.= РБ .зп = 4,75. 0,8= 5 кВт,

    2) Вращающие моменты на валах

    Вал двигателя



    Быстроходный вал редуктора



    Тихоходный (выходной) вал редуктора



    1. Результаты расчетов сводим в таблицу


    Таблица 9 – Кинематические и силовые параметры привода

    Общий КПД привода= 0,92

    Электродвигатель: тип- АИР132S6/960, РэП = 5,5кВт, nэ=960мин-1, dдв = 38 мм.

    Вал
    Частота вращения,

    мин-1
    Угловая скорость,

    с-1
    Расчетная мощность,

    кВт

    Вращающий момент,

    Н.м
    Передаточные числа

    Двигатель
    960
    100
    5
    50
    u = 9,6

    uР= 3

    uзп = 3,15

    Б
    315
    33
    4,75
    144

    Т (Вых)
    100
    10
    4,6
    460


    Пример 3. Подобрать электродвигатель и выполнить кинематический и силовой расчет привода шнекового питателя по исходным данным: мощность на выходе Рвых= 6,3 кВт, частота вращения выходного вала nВых= 150 мин-1.



    Решение:

    1. Выбор электродвигателя

    1). Общий КПД привода

    = М,.ЗП Ц. .ПП = 0,98. 0,96.0,94.0,99 = 0,875

    где М= 0,98 – КПД муфты (табл.1),

    ЗП =0,96 – КПД зубчатой цилиндрической передачи,

    Ц = 0,94 – КПД цепной открытой передачи,

    ПП.= 0,99 – КПД пары подшипников.
    Требуемая мощность двигателя

    Рэ.т.= Рвых/η = 6,3/0,9 = 7 кВт

    2). Общее передаточное число привода

    u = uЗПuЦ,

    где,uЗП – передаточное число зубчатой цилиндрической передачи,

    uЦ – передаточное число цепной передачи.

    По таблицам .2 и 3 uЗП=(2...5), uЦ = (2...4), тогда

    u=(2...5). (2...4) =4...20.

    1. Диапазон возможных частот вращения двигателя

    nэ.т..=. (umin ... umаx) nвых= (4...20).150 = 600...3000 мин-1.

    1. Выбор электродвигателя.

    В соответствии с рекомендациями п.2.7 выбираем электродвигатель АИР132S4/1440 с номинальной мощностью РэП = 7,5 кВт и частотой вращения вала nэ = 1440 мин-1, диаметром вала d = 38 мм.

    2. Кинематический расчет привода

    1) Уточненное значение общего передаточного числа

    u= nэ /nВых = 1440/150 = 9,6,

    2) Разбивка u по ступеням привода.

    Разбавку передаточного числа привода между ступенями осуществим исходя из зависимости

    .

    По рекомендациям табл. 2 и 6.2 примем стандартное значение uРЕД = uЗП = 4, тогда

    uЦ= uОП = 9,6/4 = 2,4,

    3) Частоты и скорости вращения валов

    Вал двигателя

    nэ=1440 мин-1; ωэ= π nэ /30 = 3,14.1440/30 = 151 с-1,

    Быстроходный вал редуктора

    nБ=nЭ =1440 мин-1; ; ωБ= ωэ= 151 с-1.

    Тихоходный вал редуктора

    nТ =nБ /uзп =1440/4=360 мин-1; ωТ= ωБ / uзп = 151/4 =38 с-1.

    Выходной вал привода

    nВЫХ =nТ /uЦ =360/2,4=150 мин-1; ωВЫХ= ωТ / uЦ = 38/2,4 =16 с-1.

    3. Силовой расчет привода

    1) Мощности на валах

    Вал двигателя

    РЭ= РЭ.Т= 7 кВт,

    Быстроходный вал редуктора

    РБ.= РЭ .ηМ = 7 .0,98 = 6,86 кВт,

    Тихоходный вал редуктора

    РТ.= РБ .К = 6,86. 0,96= 6,65 кВт,

    Выходной вал привода

    РТ.= РБ .Ц.ПП = 6,65. 0,94. 0,99 = 6,32 кВт,
    2) Вращающие моменты на валах

    Вал двигателя



    Быстроходный вал редуктора



    Тихоходный (выходной) вал редуктора



    Выходной вал привода



    4. Результаты расчетов сводим в таблицу10.

    Таблица 10 – Кинематические и силовые параметры привода

    Общий КПД привода= 0,9

    Электродвигатель: тип- АИР132М/1440, РэП = 7,5кВт, nэ=1440мин-1, dдв = 38 мм.

    Вал
    Частота вращения,

    мин-1
    Угловая скорость,

    с-1
    Расчетная мощность,

    кВт

    Вращающий момент,

    Н.м
    Передаточные числа

    Двигатель
    1440
    151
    7
    46
    u = 9,6

    uЗП= 4

    uЦ = 2,4

    Б
    1440
    151
    6,86
    45

    Т
    360
    38
    6,65
    175

    Вых
    150
    16
    6,32
    395


    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
    1. Редукторы. Конструкции и расчет: Альбом. / под ред. М.И. Анфимова. – М., 1993. – 464 с.

    2. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов – М., 2001. – 447 с.

    3. Редукторы и мотор – редукторы общемашиностроительного применения: Справочник / под ред. Л.С. Бойко, А.З. Высоцкий и др. – М., 1984. – 247 с.

    4. Ковалев И.М. Кинематический расчет электромеханическогопривода: Методические указания по выполнению расчетных заданий и курсовых проектов/ И.М. Ковалев АлтГТУ им. И.И. Ползунова. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. – 28 с.

    Андрей Владимирович Баранов
    Светлана Владимировна Тарасевич
    Иван Михайлович Ковалев


    ЭНЕРГОКИНЕМАТИЧЕСКИЙ

    расчет стАционарного

    электромеханического ПРИВОДА
    Методические указания по выполнению механической части расчетных заданий, курсовых и дипломных проектов для специальностей технического направления




    1   2   3

    написать администратору сайта