Мощность на валах привода

Для выполнения дальнейших расчетов передач, валов, подшипников, для выбора соединительных муфт необходимо знать кинематические и силовые характеристики на отдельных валах привода. К кинематическим характеристикам относятся частота вращения и угловая скорость, к силовым — мощность и вращающий момент.

Частоту вращения валов n, об/мин, определяют для каждого вала последовательно от вала электродвигателя до вала рабочего органа машины (барабана транспортера, звездочки транспортера, поворотной платформы). Частоту вращения вала рассчитывают по частоте вращения предыдущего по схеме вала:

Если валы соединены муфтой, то их частоты вращения совпадают:

Угловые скорости валов привода , сек -1 , определяются по формуле:

Мощности на валах привода P, кВт, также определяют для каждого вала последовательно от вала электродвигателя до вала рабочего органа машины. Мощность на валу рассчитывают по мощности на предыдущем валу с учетом потерь на трение в каждой ступени:

учитывает всех звеньев кинематической цепи, находящихся в данной ступени.

Вращающие моменты на валах привода T, Н∙м, определяются по формуле:

Результаты расчетов заносят в таблицу 1.6.

Кинематические и силовые параметры привода

Вал	Частота вращения n, об/мин	Угловая скорость w, сек -1	Мощность P, кВт	Вращающий момент T, Н×м
Вал двигателя
Быстроходный вал редуктора
Промежуточный вал редуктора
Тихоходный вал редуктора
Вал рабочего органа машины

Пример выполнения расчетов

3.1.1 Исходные данные:

· скорость движения конвейера v, м/сек 0,65;

· тяговое усилие F, кН 12;

· диаметр барабана D, мм 210;

· Ширина ленты B, мм 500;

· Высота транспортера H, мм 900;

· срок службы L, лет 8.

Кинематическая схема привода:

1. Электродвигатель 2. Клиноременная передача 3. Двухступенчатый соосный редуктор вертикальной компоновки 4. Муфта 5. Барабан транспортера

Условия эксплуатации привода: Транспортер предназначен для перемещения штучных грузов на производстве. Режим работы спокойный, с незначительными рывками. Работа 2 смены, коэффициент загрузки за смену 0,99. Условия работы – в отапливаемом помещении. Выпуск крупносерийный.

Описание, анализ работы привода

Привод предназначен для приведения в движение ленточного транспортера, перемещающего штучные грузы на производстве (заготовки на конвейере).

Привод состоит из электродвигателя, клиноременной передачи, двухступенчатого соосного редуктора и соединен муфтой с валом барабана транспортера. Для обеспечения компактности привода, редуктор имеет вертикальную компоновку, электродвигатель располагается под редуктором. Натяжение ремня клиноременной передачи осуществляется за счет перемещения электродвигателя. Клиноременная передача закрыта съемным кожухом.

Привод собирается на отдельной раме, что позволит собрать его на сборочном участке и установить собранным на место. Рама крепится к фундаменту с помощью фундаментных болтов. Регулировка взаимного положения выходного вала редуктора и вала барабана осуществляется с помощью набора П-образных прокладок между рамой и фундаментом, в районе фундаментных болтов.

Привод расположен в сухом, отапливаемом помещении. Режим работы спокойный, с незначительными рывками. Нагрузка постоянная, реверс отсутствует. Работа 2 смены, коэффициент загрузки за смену 0,99.

Срок службы привода

= 8×250×1×2×8×0,99 = 31680 ч,

где = 8 лет – срок службы привода;

= 250 – количество рабочих дней в году;

= 1 – коэффициент годового использования;

= 2 – количество смен;

= 8 часов – продолжительность смены;

= 0,99 – коэффициент загрузки за смену.

Кинематический расчет

Определение требуемой мощности двигателя

= 12×0,65 = 7,8 кВт,

где F = 12 кН – тяговое усилие на конвейере;

v = 0,65 м/с – скорость движения конвейера.

Определение КПД привода

= 0,96×0,97 2 ×0,98×0,99 4 = 0,8503,

где = 0,96 – КПД клиноременной передачи;

= 0,97 – КПД закрытой зубчатой цилиндрической передачи;

= 0,98 – КПД муфты;

= 0,99 – КПД пары подшипников;

3.2.3 Требуемая мощность электродвигателя:

= 9,173 кВт.

По таблице 1 приложения подбираем подходящие по мощности электродвигатели и заносим в таблицу 2.1.

Параметры выбранных электродвигателей

Обозначение электродвигателя	Мощность P, кВт	n_{эд. ном.}, об/мин	u_{привода}
4АМ132М2	49,06
4АМ132М4	24,70
4АМ160S6	16,49
4АМ160М8	12,35

3.2.4 Частота вращения вала барабана транспортера:

= 59,115 об/мин,

где = 0,65 м/сек – линейная скорость ленты транспортера;

D = 210 мм – диаметр барабана.

3.2.5 Передаточное число привода для каждого варианта электродвигателя:

для 1-го варианта:

= 49,06;

для 2-го варианта:

= 24,70;

для 3-го варианта:

= 16,49;

для 4-го варианта:

= 12,35.

Так как привод состоит из клиноременной передачи и двухступенчатого зубчатого цилиндрического соосного редуктора, то передаточное число привода:

Рекомендованный диапазон передаточных чисел для каждой ступени (по таблице 3 данного пособия):

· клиноременная передача = 2…4;

· цилиндрическая зубчатая, быстроходная ступень в соосном редукторе = 4…6,3;

· цилиндрическая зубчатая, тихоходная ступень = 2,5…5,6.

Передаточное число привода будет находиться в диапазоне:

, .

Из выбранных электродвигателей 3 и 4 варианты не попадают в указанный диапазон. Их исключаем из дальнейшего рассмотрения. Из оставшихся 2 вариант имеет значительно меньшее передаточное число привода и меньшую частоту вращения. Следовательно, привод с данным электродвигателем будет иметь меньшие габариты и массу, а также меньше изнашиваться, меньше будет шум, вибрация.

Таким образом, выбираем электродвигатель 4АМ132М4У3 ТУ 16-510.781-81, = 1460 об/мин. Требуемое передаточное число привода при использовании этого электродвигателя: =24,7.

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-19; Нарушение авторского права страницы

Министерство образования и науки

Филиал Ухтинского Государственного Технического

Университета в г. Усинске

по теории механизмов и машин

ТММ 72 00 00 00Р

Зачетная книжка № 012300

Зачтено« » . 2004 г

Группы РЭНГМ – 00 14.04.2004г.

1 Задание на контрольную работу № 1

По заданию 2 и варианту 7 для схемы привода изображенной на рисунке 1, решить следующие задачи:

— выбрать асинхронный э/двигатель,

— вычислить скорость вращения, мощность и крутящий момент для каждого из валов привода,

— рассчитать клиноременную передачу,

— рассчитать зубчатую тихоходную цилиндрическую передачу,

— рассчитать цепную передачу.

Рисунок 1 -схема привода

1,2,3,4,5, -соответственно валы э.двигателя быстроходный , промежуточный, и тихоходный редуктора и выходной вал привода, 6- э.двигатель ,7- ременная передача , 8 и 9-соответственно быстроходная и тихоходная зубчатая передачи редуктора 10-цепная передача.

Мощность Р₅ и частота вращения n₅ выходного вала привода равны соответственно 18 кВт и 50 об/мин.

1.2.Кинематический и силовой расчет привода.

2.1 Выбор электродвигателя

2.1.1 Требуемая мощность электродвигателя(2, стр.4)

где Р₅ — мощность на выходе привода, кВт

η=η(р) · η(з) 2 · η(п) 4 · η(ц) (2.2)

где η(р), η(з), η(п), η(ц) – соответственно КПД ременной, зубчатой цилиндрической, пары подшипников качения и цепной передачи.

Руководствуясь рекомендациями (2, стр.5) принимаем

η(з) = 0,97, η(ц) = 0,95, η(п) = 0,99, η(р) = 0,96

После подстановки численных значений параметров в формулы (2.2) и ( 2.1) получим:

η = 0,96 * 0,97 2 * 0,99 4 * 0,95 = 0,87

Р_тр = 18/0,87 = 20,69 кВт

2.1.2. С учетом требуемой мощности Р_тр = 20,69 кВт рассмотрим возможность выбора асинхронных двигателей серии 4А с номинальными мощностями Р_н = 18,5 кВт и Р_н = 22 кВт. Для первого перегрузка составляет (20,69 — 18,5) * 100%/20,69 = 10,6% при допустимой перегрузке 5%. Далее его не рассматриваем. Для второго недогрузка не более 5,9%.

Для ориентировки в выборе двигателя по частоте вращения оценим передаточное отношение привода i(ср), вычисленное по примерно средним значениям рекомендуемых передаточных отношений отдельных передач. Возьмем (2, стр.7) эти значения для зубчатой конической цилиндрической, ременной и цепной передач соответственно i(ср.з.т) = 3, i(ср.з.б) = 3, i(ср.р) = 3, i(ср.ц) = 3.

После перемножения получим в результате:

При таком передаточном отношении привода потребуется двигатель с частотой вращения:

n = i(ср) * n₅ = 81 * 50 = 4050 об/мин

2.1.3. Окончательно выбираем (3, стр.328) ближайший по частоте вращения асинхронный электродвигатель марки 4А180S2УЗ со следующими параметрами:

1. Номинальная мощность: Р_н = 22 кВт

2. Номинальная частота вращения:

n_н = n_с * (1-S/100) = 3000 * (1 – 2,1/100) = 2937 об/мин

где скольжение S = 2,1%, синхронная частота вращения n_с = 3000 об/мин

3. Отношение пускового момента к номинальному Т_п /Т_н = 1,4

2.2. Передаточные отношения привода и отдельных его передач

Общее передаточное отношение привода при частоте вращения входного вала привода n₁ = n_н

где n₅ – частота вращения выходного вала привода.

Расчет по формуле (2.3) даёт:

i(общ.) = 2937/50 = 58,74

примем (2, стр.6) передаточные отношения

1 .Для ременной передачи — i(p) = 3

2.Для зубчатой (быстроходной) цилиндрической передачи — i(з,б) = 3

З.Для зубчатой(тихоходной) цилиндрической передачи — i(з,т) = 3

Тогда на долю цепной передачи остается передаточное отношение

i(ц) = i(общ)/(i(p) * i(з.б) * i(з.т)) = 58,74/3 3 = 2,18

2.3. Частоты вращения, угловые скорости, мощности и моменты на валах привода .

2.3.1. Частоты вращения валов

Примечание: здесь и далее параметры, относящиеся к валам привода, обозначены числовыми индексами, соответствующими нумерации валов на схеме привода

2.3.2. Угловые скорости валов

ω₁ = π * n₁ /30 = 3.14 * 2937/30 = 307.4 рад/с

2.3.3. Мощности на валах привода

Р₂ = Р₁ * η(р) * η(п) = 20,69 * 0,96 * 0,99 = 19,7 кВт Р₃ = Р₂ * η(з) * η(п) = 19,7 * 0,97 * 0,99 = 18,9 кВт Р₄ = Р₃ * η(з) * η(п) = 18,9 * 0,97 * 0,99 = 18,2 кВт

Р₅ = Р₄ * η(ц) * η(п) = 18,2 * 0,95 * 0,99 =17,1 кВт

2.3.4. Моменты на валах привода

Т₁ = Р₁ / ω₁ = 20,69 * 10 3 /307,4 = 67,3 Н * м Т₂ = Р₂ / ω₂ = 19,7 * 10 3 / 102,47 =192,3 Н * м Т₃ = Р₃ / ω₃ = 18,9 * 10 3 /34,16 = 553,3 Н * м Т₄ = Р₄ / ω₄ = 18,2 *10 3 /12,56 = 1449 Н * м Т₅ = Р₅ / ω₅ = 17,1 * 10 3 /4,6 = 3717 Н * м