Энергетический и кинематический расчеты привода

1. Энергетический и кинематический расчеты привода

2. Цель работы:

анализ кинематической схемы и выбор электродвигателя

3. Кинематические схемы приводов можно условно отнести к одному из четырех типов:

• тип А: электродвигатель – муфта – редуктор – муфта – приводной вал;
• тип Б: электродвигатель – муфта – редуктор – открытая передача –
приводной вал;
• тип В: электродвигатель – открытая передача – редуктор – муфта –
приводной вал;
• тип Г: электродвигатель – открытая передача – редуктор – открытая
передача –приводной вал.

4. Таблица 1 Принятые во всех расчётных формулах обозначения физических величин и их размерности

P – мощность, кВт
η – коэффициент полезного действия
T – вращающий момент, H м
Ft – окружная сила, H
V – окружная скорость, м/с
n – круговая частота вращения, мин –1
ω – угловая скорость, с –1
i – передаточное отношение
d – диаметр вала, мм
l – длина вала, мм
D – диаметр (делительный) барабана
(звёздочки или зубчатого колеса)
исполнительного звена привода, мм
p – шаг тяговой цепи, мм
z – число зубьев тяговой звёздочки

5. Индексы

Таблица 2
Индексы
ЭД – электродвигатель
ЗЦ – зубчатая цилиндрическая
передача
ЗК – зубчатая коническая передача
Ч – червячная передача
Ц – цепная передача
ЗР – зубчаторемённая передача
КР – клиноремённая передача
Р – плоскоремённая передача
М – муфта
ОП – открытая передача
ПО – пара подшипниковых опор
РЕД – редуктор
Б – быстроходный вал (ступень)
Т – тихоходный вал (ступень)
ПР – промежуточный вал (ступень)
ВЫХ – выходной вал привода
j – индекс вала привода
НОМ – номинальное значение
МАКС – максимальное значение
ТР – требуемое значение
ОБЩ – общее
С – синхронная

6.

7. Исходными данными технического задания являются требуемые параметры движения вала

8. Расчетные формулы:

9. Если не задан делительный диаметр D, то рассчитывается:

10. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРИВОДА МАШИНЫ Рекомендуется использовать трёхфазные асинхронные двигатели переменного тока серии АИР

11.

Таблица 3
Основные размеры электродвигателей серии АИР исполнения IM1081

12.

Таблица 4
Основные характеристики асинхронных электродвигателей
серии АИР ТУ 16-525.564-84

13.

Основные характеристики асинхронных электродвигателей
серии АИР ТУ 16-525.564-84

14.

Для выбора типа электродвигателя по таблице 4 необходимо знать его номинальную мощность
РЭД и номинальную частоту вращения вала (ротора) электродвигателя nЭД
В приводах проектируемых машин рекомендуется использовать электродвигатели с
синхронными частотами 1500 мин-I (предпочтительно) или 1000 мин-I
Требуемая мощность электродвигателя при выбранной nС рассчитывается как:

15.

Общий коэффициент полезного действия (КПД)
- коэффициенты полезного действия (КПД) отдельных узлов,
входящих в состав привода
Таблица 5

16.

Подбирают стандартный электродвигатель по таблице 4 из условия
т.е. с ближайшим большим значением мощности.
После этого для выбранного типа электродвигателя из таблицы 4 выписывают его обозначение ,
например, АИР100S4, и значения основных параметров: РЭД ,кВт ; nЭД , мин-1; ТМАКС /ТНОМ .
Дополнительно определяют все геометрические характеристики электродвигателя, необходимые
для дальнейших расчетов и проектирования узлов привода.

17.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО ПЕРЕДАТОЧНОГО ОТНОШЕНИЯ
ПРИВОДА И РАЗБИВКА ЕГО ПО СТУПЕНЯМ
1. Определение общего передаточного отношения привода
2. Определение передаточных отношений звеньев привода
Общее передаточное отношение привода равно произведению передаточных
отношений входящих в его состав кинематических пар (ступеней), т.е.

18.

Значения передаточных отношений открытых передач рекомендуется брать из диапазонов
наиболее употребляемых передаточных отношений
Таблица 6

19.

Тогда iРЕД определяется как
Если передаточное отношение редуктора превышает рекомендуемые для данного типа
редуктора значения (таблицы 7, 8), то следует или увеличить значение iОП (в пределах
рекомендаций табл. 6), или выбрать электродвигатель с меньшей частотой nС

20.

Таблица 7

21.

22.

23.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТЕЙ, ВРАЩАЮЩИХ МОМЕНТОВ
И ЧАСТОТ ВРАЩЕНИЯ ВАЛОВ ПРИВОДА
Переходя последовательно от выходного вала к валу электродвигателя, можно определить
мощность на каждом валу привода следующим образом:

24.

25.

При этом значение PЭД , рассчитанное по (21) или (22), должно с точностью до
сотых долей совпадать с величиной PЭД.ТР , полученной ранее согласно (5).
Данное условие является первой проверкой правильности выполненных
расчётов.

26.

Определение круговых частот вращения валов привода
Расчет частот вращения валов начинают, исходя из того, что после выбора электродвигателя уже
известна частота вращения его вала nЭД . Частота вращения каждого последующего вала привода при
переходе от вала электродвигателя к валу исполнительного звена можно рассчитать как частоту
вращения предыдущего вала, делённую на передаточное отношение кинематической пары,
расположенной между этими валами:

27.

28.

Частота вращения выходного вала привода, полученная в результате
этого расчета по (31) или (32), должна совпадать с величиной nВЫХ ,
определенной ранее по формуле (2) с точностью до сотых долей. Это условие
является второй проверкой правильности выполненных расчётов.
Определение вращающих моментов на валах привода

29.

МИРЭА
Кафедра «ПИ»
Студент……………………..
группа……… дата
Проверил……………………..
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
«Энергетический и кинематический расчеты привода»
Цель работы: анализ кинематической схемы и выбор электродвигателя
Типы существующих кинематических схем:
Условие
Последовательность решения
1.Определить тип заданной схемы и перечислить входящие в ее состав узлы.
2.Уточнить характеристики исполнительного звена (выходного вала). Вычисляем требуемую мощность на выходе привода.
3.Расчет общего КПД привода.
4.Определить требуемую мощность электродвигателя.
5.Выбор электродвигателя с указанием параметров.
6.Рассчитать общее передаточное отношение привода.
7.Проверка со стандартными значениями передаточного отношения электропривода, при необходимости выбор другого
8.Определить мощности на валах привода.
9.Проверка с исходными данными.
10.Определяем вращающие моменты на
валах привода.

30.

31.

32.

33.

34.

35.

ПРИМЕР
Провести кинематический расчёт привода (рисунок) цепного подвесного транспортёра,
если известно, что окружная сила на тяговой звёздочке составляет Ft =1200Н , частота её вращения
равна
, а делительный диаметр D = 577 84, мм
.

36.

1. Заданная кинематическая схема привода относится к типу А. В состав привода входят:
асинхронный электродвигатель серии АИР, две упругие компенсирующие муфты, одноступенчатый
червячный редуктор и приводной вал с тяговой звёздочкой.
2. Уточняем характеристики исполнительного звена (выходного вала) привода. Так как
nВЫХ =15 27, ⋅ мин-1 известна, то рассчитываем лишь PВЫХ . Сначала по (4) определяем вращающий
момент на выходном валу
?????

37.

Затем согласно (1) вычисляем требуемую мощность на выходе привода

38.

3. Общий КПД привода рассчитываем в соответствии с (6) с учетом данных табл. 5
?????
Таблица 5

39.

4. Согласно (5) определяем требуемую мощность электродвигателя
По табл. 4 из условия (7) с учётом рекомендаций выбираем электродвигатель

40.

Таблица 4
Основные характеристики асинхронных электродвигателей
серии АИР ТУ 16-525.564-84

41.

Основные характеристики асинхронных электродвигателей
серии АИР ТУ 16-525.564-84

42.

Выбираем электродвигатель типа АИР80А4 со следующими параметрами: PЭД = 1,1 кВт; nЭД
=1395мин-1 ; TМАКС /TНОМ = 2,2 .
6. Рассчитываем общее передаточное отношение привода согласно (8)
Т.к. в составе привода нет открытых механических передач, то в соответствии с (9) передаточное
отношение редуктора

43.

Однако полученная величина iРЕД превышает максимально возможное для одноступенчатого
червячного редуктора значение, равное 63 (табл. 7).
Таблица 7

44.

7. Тогда выбираем, используя табл. 3, другой электродвигатель с той же мощностью, но с меньшей
nС , имеющий следующие параметры: тип электродвигателя АИР80В6, P ЭД = 1,1кВт , nЭД =
920мин-1, Тмакс /Тном = 2,2 , и после перерасчёта (п. 6) имеем
удовлетворяющее рекомендациям табл. 7.
8. По формулам (13, 15, 21) определяем мощности на валах привода
?????
?????
?????

45.

Полученное значение PЭД совпадает с величиной PЭД.ТР. Следовательно,
мощности на валах привода определены верно.

46.

9. По формулам (23, 25, 31) рассчитываем круговые частоты вращения
валов
????
????
????

47.

Полученное значение nВЫХ совпадает с требуемым в исходных данных.
Следовательно круговые частоты вращения валов определены верно.

48.

10. Значения TJ рассчитываем согласно (33)
????
????
????
????

49.

Полученное значение ТВЫХ с точностью до 1% совпадает со значением этого параметра,
рассчитанном в п. 2. Следовательно вращающие моменты на валах привода определены верно