Определение требуемой мощности

Вид задания исходных данных № 1

· По исходным данным определяют потребляемую приводом мощность,

т. е. мощность на выходе (кВт):

Р _вых = F _t v /1000.                                          (2.3.1)

Затем определяют требуемую мощность электродвигателя:

,                                       (2.3.2)

 

где – общий коэффициент полезного действия (КПД) привода.

Здесь  – КПД отдельных звеньев кинематической цепи, Ориентировочные значения КПД отдельных звеньев кинематической цепи приведены в табл. 2.3.1.

Предварительно можно принять КПД червячной передачи   = 0,8, как значение, которое соответствует любому возможному передаточному числу.

   Таблица 2.3.1

Коэффициент полезного действия отдельных звеньев кинематической цепи

Тип звена	Обозначение	КПД
Передача зубчатая:
цилиндрическая закрытая		0,97–0,99
цилиндрическая открытая		0,90–0,95
коническая закрытая		0,95–0,97
Планетарная (закрытая): одноступенчатая двухступенчатая		0,95–097 0,92–0,96
Передача червячная при   передаточном отношении:
свыше 30		0,70–0,80
от 14 до 30		0,75–0,85
от 8 до 14		0,80–0,90
Передача ременная (все типы)		0,94–0,96
Передача цепная		0,93–0,95
Муфта соединительная		0,98
Подшипники качения (пара)		0,99

· Возможно также определение требуемой мощности в кВт по формуле

,                                             

где , кН×м – эквивалентный вращающий момент (постоянный вращающий момент на валу ИМ, эквивалентный переменному моменту, заданному графиком нагрузки в исходных данных);   – угловая скорость вращения вала ИМ конвейера, рад/с; – общий КПД привода.

Эквивалентный вращающий момент определяется по формуле

                                       (2.3.3)

где Т _i, t _i – ступени нагрузки (момента) и соответствующее ей время работы по графику нагрузки; t – общее время работы под нагрузкой; Т –номинальный вращающий момент на валу ИМ, кН×м.

Номинальный момент находится по формуле

,                                                       (2.3.4)

где F _t – окружное усилие на рабочем элементе Им, кН; D – диаметр барабана (  ) или звёздочки (), мм.

Угловая скорость вращения вала ИМ определяется по формуле

,                                                         (2.3.5)

где V – скорость тягового элемента конвейера, м/с.

Общий КПД привода находится как произведение КПД отдельных звеньев кинематической цепи:

Рекомендуемые значения КПД отдельных звеньев кинематической цепи приведены в табл. 2.3.1.

· Возможно также определение требуемой мощности по формуле

,                                        (2.3.6)

где частота вращения вала исполнительного механизма:

.                                             (2.3.7)

Вид задания исходных данных № 2

Мощность и вращающий момент на выходном валу связаны зависимостью

.                                         (2.3.8)

Требуемую мощность электродвигателя после этого определяют по формуле (2.3.3).

Затем как для первого, так и для второго вариантов задания исходных данных подбирают по табл. 2.3.2. ближайшую к  стандартную мощность электродвигателя . Перегрузка асинхронных электродвигателей допускается до
8 %. При невыполнении этого условия следует принимать двигатель ближайшей большей мощности.

Вид задания исходных данных № 3. Мощность электродвигателя приведена в исходных данных.

 

2.3.2. Определение требуемой частоты вращения вала
электродвигателя (или возможного диапазона ее изменения)

Вид задания исходных данных № 1

· Частота вращения приводного вала (об/мин)

                             (2.3.9)

или

,

где   – делительный диаметр тяговой звездочки, мм:

.                      (2.3.10)

Требуемая частота вращения вала электродвигателя

,                         (2.3.11)

где  – передаточные числа кинематических пар изделия.

Рекомендуемые значения передаточных чисел кинематических пар
и ₁, и ₂, и ₃,... приведены в табл. 2.3.2.

·  Для выбора электродвигателя используют в ряде случаев также возможный диапазон изменения частоты вращения вала электродвигателя. В этом случае придерживаются следующей последовательности:

,                    ,                            (2.3.12)

где ,  – соответственно максимальная и минимальная (для заданной кинематической схемы привода) расчетная частота враще­ния вала электродвигателя, об/мин; n _им – частота вращения вала ИМ, об/мин; ,  – соответственно максимальное и мини­мальное общее передаточное отношение кинематической схемы привода.

,                                            (2.3.13)

где  – угловая скорость вала ИМ, рассчитывается по формуле (2.3.5).

 

Таблица 2.3.2

Рекомендуемые значения передаточных отношений отдельных
ступеней передач

Тип передачи	Твердость зубьев	Передаточное отношение
		U рек	U пред
Зубчатая цилиндрическая тихоходная ступень (во всех редукторах)	<<HRC 56	2,5 – 5,0	6,3
	>HRC 56	2,0 – 4,0	5,6
Зубчатая цилиндрическая быстроходная ступень в редукторах с развернутой схемой	<<HRC 56	3,15 – 5,0	8,0
	>HRC 56	2,5 – 5,0	6,3
Зубчатая цилиндрическая быстроходная ступень в соосном редукторе	<<HRC 56	4,0 – 6,3	9,0
	>HRC 56	3,15 – 5,0	8,0
Зубчатая цилиндрическая открытая передача	<<HB 350	4,0 – 8,0	12,5
Зубчатая коническая передача	<<HB 350	1,0 – 4,0	6,3
	>HRC 40	1,0 – 4,0	5,0
Червячная передача	–	10 – 50	80,0
Цепная передача	–	1,5 – 4,0	10,0
Ременная передача	–	2,0 – 4,0	8,0
Планетарная по рис. 1.4.2:
схема 10	–	3,0 – 9,0	–
схема 11	–	7,0 – 16,0	–
схема 12	–	8,0 – 30,0	–
схема 13	–	20 – 500	–
Волновая по рис. 1.4.2:
схема 14	–	80 – 300	400,0
схема 15	Z 3 = Z 4	70 – 200	–
	Z 3 < Z 4		–
схема 16	Z 3 = Z 4	70 – 200	–
	Z 3 > Z 4	24 – 200	–

 

Общее передаточное отношение привода определяется как произведение передаточных отношений отдельных ступеней передач, входящих в кинематическую схему:

,                                                  

,                            (2.3.14)

где ,  – соответственно максимальное и минимальное передаточное отношение i -й ступени передач (определяется по табл. 2.3.2).

Вид задания исходных данных №№ 2 и 3. Требуемую частоту вращения вала электродвигателя определяют по формуле (2.3.11).

Таблица технических данных электродвигателей серии АИР

Технические данные электродвигателей серии АИР (ГОСТ 183-74) и 4А (ГОСТ 19523-81) приведены в табл. 2.3.3.

Далее как для первого, так и для второго способа подбирают по табл. 2.3.3 ближайшую к стандартную мощность электродвигателя  .

Проверка двигателя на перегрузку. Она преследует цель предотвратить «опрокидывание» (остановку двигателя под нагрузкой) при резком увеличении нагрузки. Проверку производят для возможных неблагоприятных условиях эксплуатации, когда напряжение в электросети понижено и нагрузка достигает максимального значения.

Перегрузка асинхронных электродвигателей допускается до 8 %. При невыполнении этого условия следует принимать двигатель ближайшей большей мощности. Проверку выбранного двигателя на перегрузку можно произвести также и по условию ,

где  – номинальная мощность двигателя по справочнику, кВт;
 – максимальный момент при эксплуатации (по графику нагрузки), кН×м;   – асинхронная частота вращения вала электродвигателя по справочнику, об/мин;  – кратность пускового момента по каталогу на электродвигатель.

Если условие не выполняется, то следует выбрать двигатель большей мощности.

Далее в любом из трех рассмотренных случаев по табл. 2.3.3 подбирают ближайшую к  асинхронную частоту  вращения вала электродвигателя (или также возможен выбор ее из условия ).

Если требуемая частота   оказывается примерно в середине между двумя стандартными значениями ,то следует сравнить размеры обоих двигателей. Обозначения двигателей в табл. 2.3.3 содержат две или три цифры, после кото­рых приведены буквы, например: 90L, 100S, 112М. Цифрами обо­значен размер h – высота оси вала от опорной поверхности лапок двигателя. Эти цифры характеризуют также и другие размеры электродвигателя. Рекомендуют выбирать электродвигатель с меньшим числом в обозначении (с меньшей высотой h). Масса, размеры и стоимость такого двигателя меньше.

Если же это число у обоих двигателей одинаковое, рекомендуется выбрать двигатель с меньшей частотой вращения вала. Масса, размеры и стоимость обоих двигателей примерно одинаковые, а передаточные числа и, следовательно, размеры передачи будут меньше.

Рекомендуется просчитать передачи для обоих вариантов двигателей. Затем провести сравнения размеров двигателей и передач и окончательно выбрать вариант с меньшими размерами.

Кинематические расчеты

Определение передаточного отношения привода и его разбивка по ступеням передач проводятся в следующей последовательности.