Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Разбивка передаточного числа приводаСтр 1 из 4Следующая ⇒
А.И. Бабкин, А.С. Морозов КИНЕМАТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ОБЩЕПРОМЫШЛЕННОГО ПРИВОДА Учебно-методическое пособие для курсового проектирования
Северодвинск УДК 621.81
Бабкин А.И., Морозов А.С. Кинематические расчеты общепромышленного привода. Учебно-методическое пособие для курсового проектирования. – Северодвинск, РИО Севмашвтуза, 2011. – 33 с.
Ответственный редактор: к.т.н., доцент А.В. Руденко.
Рецензенты: к.т.н., доцент Д.В. Кузьмин; Генеральный директор ЗАО НТЦ «Базис» В.А. Базанов.
Учебно-методическое пособие «Кинематические расчеты общепромышленного привода» предназначено для студентов технических специальностей, выполняющих курсовой проект «Проектирование общепромышленного привода» при изучении дисциплины «Детали машин и основы конструирования». Учебно-методическое пособие содержит теоретический и практический материал, необходимый для определения кинематических и силовых параметров проектируемого привода.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Севмашвтуза. ISBN 5-7723- Ó Севмашвтуз, 2011 г. Оглавление Введение.......................................................................................................... 3 1 Предварительные расчеты и анализ работы привода............................... 4 1.1 Исходные данные................................................................................. 4 1.2 Анализ работы привода...................................................................... 4 1.3 Срок службы привода......................................................................... 5 2 Кинематические и силовые расчеты привода............................................. 6 2.1 Выбор электродвигателя..................................................................... 6 2.2 Разбивка передаточного числа привода............................................. 9 2.3 Расчет кинематических и силовых параметров привода................... 13 3 Пример выполнения расчетов..................................................................... 15 Приложение 1 Общие сведения об асинхронных электродвигателях общепромышленного применения............................................................ 21 Приложение 2 Характеристики асинхронных трехфазных электродвигателей с короткозамкнутым ротором общепромышленного применения......... 25 Список литературы......................................................................................... 33 Введение
Данное пособие является первым в серии учебно-методических пособий, предназначенных для помощи студентам при курсовом проектировании по теме «Проектирование общепромышленного привода». В данных пособиях будут рассматриваться вопросы проектирования приводных устройств конвейеров, грузовых тележек, лебедок, подъемников, питателей, смесителей и других средств механизации, широко применяемых в различных отраслях промышленности и использующие большинство деталей и узлов общемашиностроительного применения. Пособие «Кинематические расчеты» затрагивает вопросы проектирования на предварительном этапе. В нем описан выбор электродвигателя, даны рекомендации по разбивке передаточного числа привода по ступеням, приведен пример расчета параметров привода. В приложении приведены характеристики асинхронных трехфазных электродвигателей, рекомендованных для применения в приводных устройствах.
1 Предварительные расчеты и анализ работы привода Основные требования, предъявляемые к создаваемому приводу: требуемая производительность, надежность, технологичность, ремонтопригодность, минимальные габариты и масса, безопасность, удобство эксплуатации, экономичность, техническая эстетика. Этими требованиями следует руководствоваться при принятии конструктивных решений на всех этапах проектирования. Исходные данные Исходными данными при проектировании привода являются: · кинематическая схема привода, его примерная компоновка; · срок службы L; · условия эксплуатации привода. Дополнительно для приводов ленточных транспортеров: · скорость движения конвейера v; · тяговое усилие F; · диаметр барабана D. Для приводов цепных транспортеров: · скорость движения конвейера v; · тяговое усилие F; · число зубьев тяговой звездочки z; · шаг тяговой цепи t. Для приводов поворотных платформ: · Вращающий момент T; · Скорость вращения платформы nвых; · Диаметр платформы D.
Анализ работы привода Выполнение работы следует начинать с изучения схемы привода. По выданному заданию необходимо проанализировать назначение привода и условия его работы, изучить конструкцию его элементов по атласам или другой подобной литературе. В задании дано место использования привода и определены условия его эксплуатации – количество рабочих смен, интенсивность использования, характер рабочей нагрузки, реверсивность и т.д. Приводные устройства включают электродвигатель, одно-, двух- или трехступенчатые редукторы, открытые передачи (ременные, цепные) и муфты. Проектируемый привод будет массового или единичного производства малой или средней мощности, имеющий постоянную или мало меняющуюся нагрузку. Двигатель и редуктор являются основными элементами проектируемого привода. Заданием предусмотрено проектирование цилиндрических, коническо-цилиндрических или червячных редукторов. Для проектируемых приводов рекомендуется использовать асинхронные трехфазные двигатели. Эти двигатели наиболее универсальны. Они имеют закрытое и обдуваемое исполнение, что позволяет применять их для работы в загрязненных условиях, на открытых площадках и т.п. Двигатели используются для приводов механизмов, имеющих постоянную или маломеняющуюся нагрузку при длительном режиме работы, имеют повышенные пусковые моменты. Они могут работать в любом направлении, обеспечивая при необходимости реверсивность привода.
Срок службы привода Срок службы (ресурс) , ч, определяется по формуле: , где – срок службы привода, лет; – количество рабочих дней в году ( = 250 или 365 дней при пятидневной или семидневной рабочей неделе соответственно, в зависимости от характера производства); – коэффициент годового использования (если не указан в задании, то = 1); – количество смен ( = 1, 2 или 3 смены); – продолжительность смены ( = 8 часов); – коэффициент загрузки за смену. Так как в задании не сказано о характере изменения тягового усилия F за время эксплуатации, считаем как самый неблагоприятный вариант, что режим нагрузки – постоянный, т.е. за все время работы привода рабочая нагрузка не меняется, и равна тяговому усилию F.
2 Кинематические и силовые расчеты привода Выбор электродвигателя 2.1.1 Требуемая мощность привода: для транспортеров: , для поворотных платформ: , где – требуемая мощность привода, кВт; F – тяговое усилие на конвейере, кН; v – скорость движения конвейера, м/с; T – вращающий момент, кН× м; w – угловая скорость вращения платформы, сек –1; – скорость вращения платформы, об/мин.
2.1.2 Требуемая мощность электродвигателя: , где – требуемая мощность электродвигателя, кВт; – КПД привода; – КПД отдельных звеньев кинематической цепи, примерные значения которых приведены в таблице 1.1. Таблица 1.1 Значения КПД элементов привода
Примечание: КПД червячных передач сильно зависит от передаточного числа, которое на данном этапе проектирования неизвестно, поэтому предварительно рекомендуется принять . После окончательного определения передаточного числа следует уточнить КПД червячного редуктора и всего привода.
2.1.3 Подбор электродвигателей Двигатель подбирается по передаваемой мощности. Условие выбора: , где – мощность двигателя по каталогу. Для асинхронных двигателей допускается перегрузка 8% – при постоянной нагрузке, и 12% – при переменной нагрузке. В большинстве случаев можно подобрать несколько электродвигателей требуемой мощности, с разными скоростями вращения. Данные о выбранных электродвигателях необходимо свести в таблицу 1.2. Если мощность двигателя по каталогу больше требуемой мощности , то расчетная мощность двигателя . Если двигатель работает с перегрузкой ( ), то . Таблица 1.2 Параметры выбранных электродвигателей
2.1.4 Передаточное число привода Передаточное число привода для каждого варианта электродвигателя: , где – частота вращения приводного вала рабочей машины: для ленточных транспортеров, грузоподъемных и прочих машин: , для цепных транспортеров: , где – линейная скорость тягового органа, м/сек; D – диаметр барабана, мм; t – шаг тяговой цепи для цепных транспортеров, мм; z – число зубьев тяговой звездочки. Для поворотных платформ указано в задании.
2.1.5 Определение диапазона передаточных чисел привода Передаточное число привода равняется произведению передаточных чисел составляющих его ступеней: . Количество ступеней в приводе и виды передач определены в задании. Если в кинематической схеме передачи какого-либо одного вида встречается более одного раза (например, в двухступенчатом зубчатом редукторе), то обычно их различают как быстроходная и тихоходная ступени. Рекомендованные и предельные значения передаточных чисел различных передач приведены в таблице 1.3. Таблица 1.3 Рекомендуемые и предельные значения передаточных чисел механических передач
По табличным данным можно определить диапазон, в котором будет находится передаточное число привода. , . В исключительных случаях в качестве минимальной или максимальной величины можно принимать предельные значения передаточного числа. Передаточное число привода должно находится внутри этого диапазона: Варианты приводов, передаточное число которых не попадает в указанный диапазон можно исключить из рассмотрения. Из оставшихся вариантов необходимо выбрать один, обеспечивающий минимальные габариты и массу (следовательно, и стоимость) привода. Обычно из оставшихся вариантов выбирают электродвигатель с меньшей частотой вращения, так как этот вариант имеет меньшее передаточное число привода, и, следовательно, меньшую массу и габариты. Кроме того, следует помнить, что чем меньше скорости вращения в приводе, тем меньше износ, шум, вибрация. Поэтому при всех одинаковых параметрах следует отдавать предпочтение вариантам с электродвигателями с меньшими скоростями вращения, хотя они больше по габаритам, массе и стоимости. Но проигрыш в массе электродвигателя, как правило, гораздо меньше, чем выигрыш в массе механических передач всего привода.
Пример выполнения расчетов Предварительные расчеты 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:
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.
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 КПД привода = 0, 96× 0, 972× 0, 98× 0, 994 = 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. Таблица 2.1 Параметры выбранных электродвигателей
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.
Приложение 1 Приложение 2 Таблица 1 Таблица 2 Таблица 4 Таблица 5 Таблица 6 Бабкин Александр Иванович Морозов Алексей Сергеевич А.И. Бабкин, А.С. Морозов КИНЕМАТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ОБЩЕПРОМЫШЛЕННОГО ПРИВОДА Учебно-методическое пособие для курсового проектирования
Северодвинск УДК 621.81
Бабкин А.И., Морозов А.С. Кинематические расчеты общепромышленного привода. Учебно-методическое пособие для курсового проектирования. – Северодвинск, РИО Севмашвтуза, 2011. – 33 с.
Ответственный редактор: к.т.н., доцент А.В. Руденко.
Рецензенты: к.т.н., доцент Д.В. Кузьмин; Генеральный директор ЗАО НТЦ «Базис» В.А. Базанов.
Учебно-методическое пособие «Кинематические расчеты общепромышленного привода» предназначено для студентов технических специальностей, выполняющих курсовой проект «Проектирование общепромышленного привода» при изучении дисциплины «Детали машин и основы конструирования». Учебно-методическое пособие содержит теоретический и практический материал, необходимый для определения кинематических и силовых параметров проектируемого привода.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Севмашвтуза. ISBN 5-7723- Ó Севмашвтуз, 2011 г. Оглавление Введение.......................................................................................................... 3 1 Предварительные расчеты и анализ работы привода............................... 4 1.1 Исходные данные................................................................................. 4 1.2 Анализ работы привода...................................................................... 4 1.3 Срок службы привода......................................................................... 5 2 Кинематические и силовые расчеты привода............................................. 6 2.1 Выбор электродвигателя..................................................................... 6 2.2 Разбивка передаточного числа привода............................................. 9 2.3 Расчет кинематических и силовых параметров привода................... 13 3 Пример выполнения расчетов..................................................................... 15 Приложение 1 Общие сведения об асинхронных электродвигателях общепромышленного применения............................................................ 21 Приложение 2 Характеристики асинхронных трехфазных электродвигателей с короткозамкнутым ротором общепромышленного применения......... 25 Список литературы......................................................................................... 33 Введение
Данное пособие является первым в серии учебно-методических пособий, предназначенных для помощи студентам при курсовом проектировании по теме «Проектирование общепромышленного привода». В данных пособиях будут рассматриваться вопросы проектирования приводных устройств конвейеров, грузовых тележек, лебедок, подъемников, питателей, смесителей и других средств механизации, широко применяемых в различных отраслях промышленности и использующие большинство деталей и узлов общемашиностроительного применения. Пособие «Кинематические расчеты» затрагивает вопросы проектирования на предварительном этапе. В нем описан выбор электродвигателя, даны рекомендации по разбивке передаточного числа привода по ступеням, приведен пример расчета параметров привода. В приложении приведены характеристики асинхронных трехфазных электродвигателей, рекомендованных для применения в приводных устройствах.
1 Предварительные расчеты и анализ работы привода Основные требования, предъявляемые к создаваемому приводу: требуемая производительность, надежность, технологичность, ремонтопригодность, минимальные габариты и масса, безопасность, удобство эксплуатации, экономичность, техническая эстетика. Этими требованиями следует руководствоваться при принятии конструктивных решений на всех этапах проектирования. Исходные данные Исходными данными при проектировании привода являются: · кинематическая схема привода, его примерная компоновка; · срок службы L; · условия эксплуатации привода. Дополнительно для приводов ленточных транспортеров: · скорость движения конвейера v; · тяговое усилие F; · диаметр барабана D. Для приводов цепных транспортеров: · скорость движения конвейера v; · тяговое усилие F; · число зубьев тяговой звездочки z; · шаг тяговой цепи t. Для приводов поворотных платформ: · Вращающий момент T; · Скорость вращения платформы nвых; · Диаметр платформы D.
Анализ работы привода Выполнение работы следует начинать с изучения схемы привода. По выданному заданию необходимо проанализировать назначение привода и условия его работы, изучить конструкцию его элементов по атласам или другой подобной литературе. В задании дано место использования привода и определены условия его эксплуатации – количество рабочих смен, интенсивность использования, характер рабочей нагрузки, реверсивность и т.д. Приводные устройства включают электродвигатель, одно-, двух- или трехступенчатые редукторы, открытые передачи (ременные, цепные) и муфты. Проектируемый привод будет массового или единичного производства малой или средней мощности, имеющий постоянную или мало меняющуюся нагрузку. Двигатель и редуктор являются основными элементами проектируемого привода. Заданием предусмотрено проектирование цилиндрических, коническо-цилиндрических или червячных редукторов. Для проектируемых приводов рекомендуется использовать асинхронные трехфазные двигатели. Эти двигатели наиболее универсальны. Они имеют закрытое и обдуваемое исполнение, что позволяет применять их для работы в загрязненных условиях, на открытых площадках и т.п. Двигатели используются для приводов механизмов, имеющих постоянную или маломеняющуюся нагрузку при длительном режиме работы, имеют повышенные пусковые моменты. Они могут работать в любом направлении, обеспечивая при необходимости реверсивность привода.
Срок службы привода Срок службы (ресурс) , ч, определяется по формуле: , где – срок службы привода, лет; – количество рабочих дней в году ( = 250 или 365 дней при пятидневной или семидневной рабочей неделе соответственно, в зависимости от характера производства); – коэффициент годового использования (если не указан в задании, то = 1); – количество смен ( = 1, 2 или 3 смены); – продолжительность смены ( = 8 часов); – коэффициент загрузки за смену. Так как в задании не сказано о характере изменения тягового усилия F за время эксплуатации, считаем как самый неблагоприятный вариант, что режим нагрузки – постоянный, т.е. за все время работы привода рабочая нагрузка не меняется, и равна тяговому усилию F.
2 Кинематические и силовые расчеты привода Выбор электродвигателя 2.1.1 Требуемая мощность привода: для транспортеров: , для поворотных платформ: , где – требуемая мощность привода, кВт; F – тяговое усилие на конвейере, кН; v – скорость движения конвейера, м/с; T – вращающий момент, кН× м; w – угловая скорость вращения платформы, сек –1; – скорость вращения платформы, об/мин.
2.1.2 Требуемая мощность электродвигателя: , где – требуемая мощность электродвигателя, кВт; – КПД привода; – КПД отдельных звеньев кинематической цепи, примерные значения которых приведены в таблице 1.1. Таблица 1.1 Значения КПД элементов привода
Примечание: КПД червячных передач сильно зависит от передаточного числа, которое на данном этапе проектирования неизвестно, поэтому предварительно рекомендуется принять . После окончательного определения передаточного числа следует уточнить КПД червячного редуктора и всего привода.
2.1.3 Подбор электродвигателей Двигатель подбирается по передаваемой мощности. Условие выбора: , где – мощность двигателя по каталогу. Для асинхронных двигателей допускается перегрузка 8% – при постоянной нагрузке, и 12% – при переменной нагрузке. В большинстве случаев можно подобрать несколько электродвигателей требуемой мощности, с разными скоростями вращения. Данные о выбранных электродвигателях необходимо свести в таблицу 1.2. Если мощность двигателя по каталогу больше требуемой мощности , то расчетная мощность двигателя . Если двигатель работает с перегрузкой ( ), то . Таблица 1.2 Параметры выбранных электродвигателей
2.1.4 Передаточное число привода Передаточное число привода для каждого варианта электродвигателя: , где – частота вращения приводного вала рабочей машины: для ленточных транспортеров, грузоподъемных и прочих машин: , для цепных транспортеров: , где – линейная скорость тягового органа, м/сек; D – диаметр барабана, мм; t – шаг тяговой цепи для цепных транспортеров, мм; z – число зубьев тяговой звездочки. Для поворотных платформ указано в задании.
2.1.5 Определение диапазона передаточных чисел привода Передаточное число привода равняется произведению передаточных чисел составляющих его ступеней: . Количество ступеней в приводе и виды передач определены в задании. Если в кинематической схеме передачи какого-либо одного вида встречается более одного раза (например, в двухступенчатом зубчатом редукторе), то обычно их различают как быстроходная и тихоходная ступени. Рекомендованные и предельные значения передаточных чисел различных передач приведены в таблице 1.3. Таблица 1.3 Рекомендуемые и предельные значения передаточных чисел механических передач
По табличным данным можно определить диапазон, в котором будет находится передаточное число привода. , . В исключительных случаях в качестве минимальной или максимальной величины можно принимать предельные значения передаточного числа. Передаточное число привода должно находится внутри этого диапазона: Варианты приводов, передаточное число которых не попадает в указанный диапазон можно исключить из рассмотрения. Из оставшихся вариантов необходимо выбрать один, обеспечивающий минимальные габариты и массу (следовательно, и стоимость) привода. Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-05-28; Просмотров: 712; Нарушение авторского права страницы