Тихоходный вал редуктора с внутренними шлицами; 13 – открытая ременная (клиноременная) передача; 14, 15 – ведущий и ведомый шкивы клиноременной передачи; 16 – муфта

соединительная компенсирующая (зубчатая типа1); i _ред – передаточное отношение редуктора;

  i _ц и i _рем – передаточное отношение открытой цепной и ременной передачи

 

;                                                                                (1.1)

б) при вариантах 2 и 4 задания мощности P (см. схемы приводов на рис. 1.1, г, ж)

,                                                                (1.2)

где  - общий КПД привода от двигателя до вала, на котором задана мощность P, равный произведению частных КПД отдельных элементов, составляющих привод:

 .                                                                            (1.3)

Для приближенной оценки КПД можно пользоваться табл. 1.1.

Ряд схем механических приводов содержат параллельно работающие элементы, например, раздвоенные ступени редукторов, два приводных вала и соответственно две открытые цепные передачи или две соединительные компенсирующие муфты и т.п. Для определения  в данном случае также используют формулу (1.3), принимая для параллельно работающих элементов их среднее арифметическое значение КПД .

Для выбора электродвигателя, кроме мощности , необходимо ориентировочно определитьего синхронную частоту вращения n _синхр:

,                                                      (1.4)

где i ₁, i ₂, i ₃ … - передаточные отношения кинематических пар механического привода (передач редуктора, ременной, цепной или другой открытой передачи).

 

Таблица 1.1 – Приближенные значения КПД элементов приводов

Наименование элементов приводов

КПД

1. Закрытая в корпусе зубчатая передача с учетом потерь в подшипниках валов передачи: а) цилиндрическая (для всех видов зубьев) б) коническая (для всех видов зубьев) 2.Закрытая в корпусе червячная передача с учетом потерь в подшипниках валов передачи (при предварительном расчете) 3.Ременная передача (все типы) 4.Цепная передача (все типы) 5.Муфта соединительная (все типы) 6.Подшипники качения (одна пара)

0, 96 …0, 98 0, 95…0, 97   0, 8 0, 94…0, 96 0, 92…0, 95 0, 98 0, 99

 

При выборе частных значений передаточных отношений можно использовать рекомендации табл. 1.2, которые следует рассматривать как ориентировочные.

При курсовом проектировании рекомендуется принимать n _синхр=1000 мин^-1 или 1500 мин^-1 (при n _синхр=750 мин^-1 увеличиваются размеры электродвигателя, при n _синхр=3000 мин^-1- размеры передач привода).

 

Таблица 1.2 – Рекомендуемые значения передаточных отношений i различных типов передач

Тип передачи	Рекомендуемые значения i
1. Зубчатая цилиндрическая в закрытом корпусе для одной пары 2. Зубчатая коническая в закрытом корпусе для одной пары 3. Червячная закрытая 4. Цепная 5. Ременная 6. Коробка передач (для одной пары)	3…5 2…4 10…50 1, 5…3 2…3 1…2, 5

 

Исходя из P _треб, для принятой величины n _синхр по табл. 1.3 выбираютсоответствующий типоразмер асинхронного двигателя серии АИ с ближайшей большей номинальной мощностью P _ном. Допускается выбирать двигатель мощностью P _ном < P _треб, однако в данном случае величина перегрузки  не должна превышать 8%, т.е.          

.                                       (1.5)

Из табл. 1.3 выписывают типоразмер двигателя, мощность P _ном (кВт)и частоту вращения n _ном (мин^-1)при номинальной нагрузке, а также кратность максимального момента T_max / T _ном.

Краткая характеристика асинхронного двигателя. Асинхронный двигатель – это бесколлекторная машина переменного тока, у которой отношение частоты вращения ротора к частоте тока в цепи зависит от нагрузок. В промышленности используют преимущественно трехфазные асинхронные двигатели, которые изготовляют с фазным и короткозамкнутым роторами.

У двигателя с фазным ротором обмотка ротора присоединена к контактным кольцам, что позволяет включать реостат в цепь ротора. Это дает возможность осуществлять плавный разгон с регулированием скорости, но усложняет конструкцию двигателя и его эксплуатацию, а также увеличивает габариты, массу и стоимость.

У двигателя с короткозамкнутым ротором обмотка ротора замыкается в самом двигателе, т.е. ротор выполнен с короткозамкнутой обмоткой в виде беличьей клетки. Двигатель включается в сеть непосредственно, без дополнительных устройств. Преимущества его – простота конструкции и обслуживания, надежность и низкая стоимость. Недостатки – пусковой момент T _пуск (а следовательно, и ускорение механизма) при пуске имеет высокое значение, близкое к максимальному T_max, что затрудняет управление и вызывает высокие динамические нагрузки в элементах привода; все пусковые потери, пропорциональные кинетической энергии привода, идут на нагрев обмоток самого двигателя, в то время как в двигателе с фазным ротором часть потерь идет на нагрев пусковых сопротивлений, расположенных вне двигателя; затрудненность регулирования частоты вращения приводит к необходимости повышения частоты включений, что также повышает нагрев короткозамкнутых двигателей.

Во многих случаях отмеченные недостатки не являются решающими и поэтому асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором получили самое широкое применение. Для приводов ленточных и цепных конвейеров, индивидуальных приводов и других механизмов, распространенных в технических заданиях на проект по деталям машин, рекомендуется выбирать именно такие двигатели. Поэтому ниже излагаются более подробные сведения об этих двигателях.

 Двигатели общего назначения (основное исполнение АИР) предназначены для механических приводов, не предъявляющих специальных требований к пусковым характеристикам, скольжению, энергетическим показателям и пр.

Базовое обозначение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (закрытый, обдуваемый, со встроенным вентилятором) единой серии АИ состоит из буквенно-цифровых символов, расположенных в следующем порядке:

а) обозначение серии (АИ);

б) вариант привязки мощности к установочным размерам (вариант P);

в) высота оси вращения, т.е. расстояние от оси вращения до опорной плоскости лап двигателя, мм (две или три цифры); для двигателей фланцевого исполнения без лап (IM3081), представляющих собой конструктивную модификацию основного исполнения двигателя с лапами (IM1081), условной высотой оси вращения является высота оси вращения основного исполнения;

г) установочный размер по длине станины (S, M или L);

д) длина сердечника статора A или B при условии сохранения установочного размера;

е) число полюсов (2, 4, 6, 8)

Пример обозначения: Двигатель АИР132S6.

 

Таблица 1.3 – Технические данные асинхронных двигателей серии АИ

Типоразмер двигателя	Мощность P ном, кВт	При номинальной нагрузке
		Скольжение S ном, %	Частота вращения n ном, мин-1
Синхронная частота вращения n синхр=3000 мин-1
АИР71А2 АИР71B2 АИР80А2 АИР80B2 АИР90L2 АИР100S2 АИР100L2 АИР112M2 АИР132M2 АИР160S2 АИР160M2 АИР180S2 АИР180M2	0, 75 1, 1 1, 5 2, 2 3 4 5, 5 7, 5 11 15 18, 5 22 30	6 6, 5 5 5 5 5 5 3, 5 3 3 3 2, 7 2, 5	2820 2805 2850 2850 2850 2850 2850 2895 2910 2910 2910 2919 2925	2, 1 2, 1 2, 1 2 2 2 2 2 1, 6 1, 8 2 2 2, 2	2, 2 2, 2 2, 2 2, 2 2, 2 2, 2 2, 2 2, 2 2, 2 2, 7 2, 7 2, 7 3
Синхронная частота вращения n синхр=1500 мин-1
АИР71B4 АИР80A4 АИР80B4 АИР90L4 АИР100S4 АИР100L4 АИР112M4 АИР132S4 АИР132M4 АИР160S4 АИР160M4 АИР180S4 АИР180M4	0, 75 1, 1 1, 5 2, 2 3 4 5, 5 7, 5 11 15 18, 5 22 30	10 7 7 7 6 6 4, 5 4 3, 5 3 3 2, 5 2	1485 1395 1395 1395 1410 1410 1433 1440 1448 1455 1455 1463 1470	2, 2 2, 2 2, 2 2, 1 2 2 2 2 2 1, 9 1, 9 1, 7 1, 7	2, 2 2, 2 2, 2 2, 2 2, 2 2, 2 2, 5 2, 5 2, 7 2, 9 2, 9 2, 4 2, 7

Продолжение табл. 1.3

Типоразмер двигателя	Мощность P ном, кВт	При номинальной нагрузке
		Скольжение S ном, %	Частота вращения n ном, мин-1
Синхронная частота вращения n синхр=1000 мин-1
АИР80A6 АИР80B6 АИР90L6 АИР100L6 АИР112MA6 АИР112MB6 АИР132S6 АИР132M6 АИР160S6 АИР160M6 АИР180M6	0, 75 1, 1 1, 5 2, 2 3 4 5, 5 7, 5 11 15 18, 5	8 8 7, 5 5, 5 5 5 4 4 3 3 2	920 920 925 945 950 950 960 960 970 970 980	2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1, 8	2, 2 2, 2 2, 2 2, 2 2, 2 2, 2 2, 2 2, 2 2, 7 2, 7 2, 4
Синхронная частота вращения n синхр=750 мин-1
АИР90LA8 АИР90LB8 АИР100L8 АИР112MA8 АИР112MB8 АИР132S8 АИР132M8 АИР160S8 АИР160M8 АИР180M8	0, 75 1, 1 1, 5 2, 2 3 4 5, 5 7, 5 11 15	7 7 6 5, 5 5, 5 4, 5 5 3 3 2, 5	698 698 705 709 709 716 713 728 728 731	1, 6 1, 6 1, 6 1, 8 1, 8 1, 8 1, 8 1, 6 1, 6 1, 6	1, 7 1, 7 1, 7 2, 2 2, 2 2, 2 2, 2 2, 4 2, 4 2, 2
Примечания: 1. Пример обозначения двигателя: Двигатель АИР100L4 ТУ 16 – 525.564 – 84 Габаритные, установочные и присоединительные размеры асинхронных двигателей АИР исполнений IM1081 и IM3081 см. табл. А1 и А2 приложения А

 

Здесь АИ – обозначение серии; Р – вариант привязки мощности к установочным размерам;

132 – высота оси вращения; S – установочный размер по длине станины; 6 – число полюсов.

Серия АИ содержит значительное количество модификаций и исполнений.

Для приводов ведомых машин, разрабатываемых в курсовом проекте, используют в основном асинхронные двигатели с одним цилиндрическим концом вала: на лапах (исполнение IM1081) и без лап, с фланцем (исполнение IM3081). Здесь: IM – International Mounting;   1-я цифра – конструктивное исполнение двигателя (1 – на лапах; 3 – без лап, с фланцем);    2-я цифра – условное обозначение способа монтажа; 3-я цифра – обозначение направления конца вала (8 – двигатель может работать при любом направлении конца вала) 4-я цифра – исполнение конца вала (1 – с одним цилиндрически концом вала).

Синхронная частота вращения n _синхр, указанная в табл. 1.3, – это частота, которую развивает асинхронный двигатель при холостом ходе:

                                                       ,                                                                    (1.6)

где f=50 Гц (c^-1) – частота переменного тока; p – число пар полюсов электромагнита статора.

Под нагрузкой частота вращения вала двигателя уменьшается. Понижение частоты вращения двигателя принято характеризовать так называемым скольжением S – отставанием вращения ротора от вращения магнитного поля:

,                                                (1.7)

где n _ф – фактическая частота вращения при заданной нагрузке.

Скольжение S_ном (%) при номинальной нагрузке асинхронного двигателя серии АИ указывается в его технических данных (см. табл. 1.3).

Частота вращения вала двигателя при номинальной нагрузке n _ном рассчитывается при известных величинах n _синхр и S _ном (%)по формуле:

.                                                              (1.8)

Рассчитанные по формуле (1.8) частоты вращения двигателей серии АИ приведены в табл. 1.3.

Номинальному (паспортному) режиму эксплуатации двигателя соответствуют номинальная частота вращения n _ном и номинальная мощность P _ном. При номинальном режиме двигатель работает с номинальным моментом (здесь T _ном –Н∙ м; P _ном – кВт; n _ном – мин^-1) длительное время без нагрева, а его КПД близок к максимальному. При пуске (n _ф=0)двигатель развивает пусковой момент T _пуск (максимальное скольжение S=1). По мере разгона двигателя вращающий момент вначале возрастает до максимального T_max (при критической частоте вращения n _кр), а затем падает до момента рабочей нагрузки (например, до Т_ном при n _ном) или до нуля при n _синхр (холостой ход). Изменение момента при разгоне двигателя от Т=0 (холостой ход) до T_max пропорционально скольжению или уменьшению частоты вращения.

Номинальную частоту вращения двигателя n _ном принимают за расчетную при определении общего передаточного отношения механического привода.

Функциональная связь момента Т и частоты вращения (т.е. характеристика двигателя) сохраняется независимо от того, в каких условиях происходит разгон двигателя – вхолостую или под нагрузкой.

При разгоне вхолостую весь момент, вращающий ротор (электромагнитный момент), расходуется только на ускорение ротора и ведомых масс.

При разгоне под нагрузкой электромагнитный момент расходуется не только на ускорение ротора и ведомых масс, но и преодоление внешнего крутящего момента нагрузки (например, статического момента от номинального груза, приведенного к валу двигателя, в грузоподъемной лебедке).

Если двигатель работает при некотором установившемся режиме (например, при Т_ном, n _ном) и затем по каким-либо причинам подвергается перегрузке, его частота вращения падает. Момент перегрузки, даже кратковременной, не должен быть больше T_max, иначе двигатель выйдет из строя. Поэтому частоту вращения, соответствующую моменту T_max, называют критической n _кр. Отношение , которым располагает двигатель, указывают в его паспорте (см. табл. 1.3).При курсовом проектировании деталей машин коэффициент кратковременной перегрузки  задается (здесь  - момент пиковой нагрузки). При этом необходимо выполнение условия

.                                                               (1.9)

 Если коэффициент кратковременной перегрузки  по какой-либо причине не указан, то можно принимать .

Общее передаточное отношение привода и распределение его между отдельными передачами. При номинальной частоте вращения двигателя n _ном и требуемой частоте вращения n одного из валов привода (приводного вала ведомой машины или тихоходного вала редуктора) общее передаточное отношение привода

.                                                             (1.10)

Точность расчета - два знака после запятой.

Если схема механического привода состоит из открытой ременной передачи с передаточным отношением  (рис. 1.1, д) или цепной с передаточным отношением  (рис. 1.1, ... г), то

.                                                       (1.11)

Для открытых ременной или цепной передач рекомендуется принимать  или . Тогда передаточное отношение редуктора

.                                                          (1.12)

Если в схеме привода отсутствуют открытые ременная или цепная передачи (рис. 1.1, е, ж), то

.                                                              (1.13)

Далее следует передаточное отношение редуктора  распределить между его передачами, устанавливаемыми в корпусе редуктора и образующими определенное количество ступеней. В качестве передач редукторов используют цилиндрические и конические зубчатые передачи с различными видами зубьев, а также червячную передачу. В основном применяют комбинации этих передач. В схемах механических приводов наибольшее распространение получили двухступенчатые нестандартные горизонтальные и вертикальные редукторы и мотор-редукторы. Если обозначить передаточное отношение быстроходной ступени такого редуктора , а тихоходной , то

.                                                               (1.14)

Распределение  между быстроходной и тихоходной ступенями зависит от схемы редуктора и типа используемых передач:

а) для двухступенчатых цилиндрических редукторов по развернутой схеме горизонтальных

(рис.1.2, …г) и вертикальных (рис. 1.2, и):

; .                                                   (1.15)

Рекомендуется:  (max 6);

б) для двухступенчатых цилиндрических соосных горизонтальных (рис. 1.2, д, е) и вертикальных (рис. 1.2, ж, з) редукторов:

; .                                                 (1.16)

Рекомендуется:  (max 6);

в) для двухступенчатых коническо-цилиндрических редукторов (рис.1.3):

;                                                          (1.17)

 

 

Рис.1.2. Кинематические схемы двухступенчатых цилиндрических редукторов по

развернутой схеме ( …г, и) и соосных (д…з):

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: