Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

1.2. Определение частоты вращения вала электродвигателя

Рис. 1. 1

Рассмотрим в качестве примера, приведенный на рис. 1. 1 график нагрузки привода.

Его следует понимать так:

- в течение суток привод работает 50% времени, т. е. продолжительность его включения ПВ = 50%.

- в течение года привод работает 65% времени и значит общее время работы привода за один год составит 365 дней ∙ 24 часа ∙ 0, 65 ∙ 0, 5=2847 часов.

За это время в пусковом режиме двигатель работает 0, 003% на моменте, который составляет 1, 3 от номинала, т. е. требуется мощность, превышающая расчётную в 1, 3 раза. На расчётном моменте (на номинальной мощности двигателя) привод работает 20% времени; на моменте 0, 7 от номинала 30% времени и на моменте 0, 5 от номинала 50% времени. Анализ графика показывает, если выбрать двигатель по номинальной мощности, то он явно будет недогружен более чем на 50% времени работы, но одновременно он будет и перегружен во время пусков в работу. Это учтено в конструкции серийно выпускаемых асинхронных электродвигателей и в каталоге даётся соотношение пускового момента к номинальному, которое в нашем случае должно быть не менее 1, 3. Что касается номинальной мощности, то её на первом этапе следует подсчитать по формуле через эквивалентный момент с учётом графика нагрузки.

Для нашего конкретного случая

и требуемая эквивалентная мощность

Номинальная требуемая мощность

Подсчитав то и другое значение можно приступать к выбору мощности электродвигателя.

Пусть, например, нам требуется выбрать мощность двигателя ленточного транспортёра со следующими параметрами: скорость транспортёра - 0, 5м/с, усилие на ленте транспортёра - 4000Н, общее КПД привода - 0, 81, график нагрузки приведен выше.

Номинальная мощность N=4000∙ 0, 5/0, 81=2470 Вт=2, 47 кВт.

Эквивалентная мощность N_экв=N∙ 0, 875=2, 47∙ 0, 875=2, 16 кВт.

По каталогу выпускаемых электродвигателей исходя из номинальной мощности необходимо выбрать двигатель мощностью 3 квт. Исходя из эквивалентной мощности можно выбрать двигатель мощностью 2, 2 квт.

Пусть нам требуется электродвигатель с частотой вращения 1500 мин ^–1 (самая оптимальная частота вращения с точки зрения экономичности и рекомендуемая в курсовом проектировании). Для данных двигателей по каталогу отношение пускового момента к номинальному Т_п / Т_н = 2.

Требуемая пусковая мощность по графику нагрузки N_П=1, 3∙ 2, 47=3, 21 кВт.

Серийный электродвигатель мощностью 2, 2 кВт обеспечит на пуске мощность 2, 2∙ 2=4 кВт. Таким образом, мы имеем право выбрать двигатель мощностью 2, 2 кВт, но он будет перегружен на (2, 47/2, 2) - 11, 2% по номинальной мощности. Продолжительность включения нашего двигателя по заданию ПВ = 50% и значит допустима перегрузка по номинальной мощности в пределах, указанных в таблице 1. 3.

Таблица 1. 3

Продолжительность включения электродвигателя, ПВ %	Допустимая перегрузка по номинальной мощности для асинхронных двигателей серии АИР
100%	0%
80%	5%
60%	10%
40%	20%

С учётом таблицы 1. 3 мы окончательно имеем право выбрать электродвигатель мощностью 2, 2 кВт, хотя по расчёту требуется мощность 2, 47 кВт.

И далее в расчётах зубчатых или червячных передач в качестве расчётного можно принимать не номинальный вращающий момент, а эквивалентный.

1. 2. Определение частоты вращения вала электродвигателя

Требуемая частота вращения вала электродвигателя определяется по формуле

n_эд = n₂ ∙ i,

где i − передаточное отношение привода.

В дальнейших расчетах вместо передаточного отношения i = n_эд / n₂ применяют общее передаточное число привода u_общ

Общее передаточное число привода

где n_дв – асинхронная частота вращения двигателя, мин^-1;

n_B – частота вращения приводного вала рабочего органа, мин^-1;

u₁, u₂ – передаточные числа элементов привода.

Частота вращения приводного вала составляет, например,

для ленточного транспортера:

для цепной передачи (звездочки):

где D – диаметр барабана или звездочки, м;

z – число зубьев звездочки;

p – шаг тяговой цепи, мм.

Применение u вместо i связано только с принятой формой расчетных зависимостей для контактных напряжений, значения которых не зависят от того, какое из зубчатых колес является ведущим.

Руководствуясь рекомендациями по выбору значений передаточных чисел в соответствии с заданным типом передачи в редукторе (см. табл. 1. 4), определяют возможный диапазон частот вращения вала электродвигателя

n_эд = n₂ ∙ (u_min…u_max).

По рассчитанной мощности Р и диапазону n_эд из табл. 1. 6 выбирают электродвигатель таким образом, чтобы его номинальная мощность P_ном≥ P, а номинальная частота n_ном вращения вала была самой близкой (из возможных вариантов) к большему значению диапазона n_эд. В этом случае размеры и стоимость электродвигателя будут наименьшими. При этом следует иметь в виду, что большая частота вращения вала электродвигателя при одинаковой мощности вызывает увеличение передаточного числа редуктора, а, следовательно, увеличение его длины и высоты. Меньшая частота вращения вызывает увеличение размеров электродвигателя и увеличение ширины зубчатых колес, а следовательно, уменьшение размеров редуктора.

Если скоростной диапазон достаточно большой, т. е. по скоростной характеристике можно выбрать несколько двигателей, окончательное решение принимается с учетом следующих соображений. Быстроходные двигатели легче и дешевле тихоходных, поэтому предпочтительнее. Однако выбор быстроходного двигателя приводит к увеличению общего передаточного отношения редуктора и, как правило, к увеличению его габаритов, массы и стоимости. Если позволяет скоростной диапазон, рекомендуется выбирать два двигателя с различной скоростной характеристикой и последующий расчет вести параллельно. В конце расчета производится анализ вариантов по кинематическим, технико-экономическим и другим признакам и выбирается окончательный вариант.

Одновременно необходимо учитывать рекомендуемые значения передаточных чисел различных типов передач (табл. 1. 4). Значения передаточных чисел редуктора не должны выходить за пределы допускаемых отклонений, предусмотренных ГОСТ 12289-76.

По выбранному электродвигателю определяют расчетное передаточное число зубчатой передачи редуктора

Таблица 1. 4. Ориентировочные знания основных параметров одноступенчатых механических передач

Передачи	Передаточное отношение u_max	КПД, η	Передаваемая мощность Р, кВт	Относительные габаритные размеры	Относительная масса	Относительная стоимость
Зубчатые:
цилиндрические	До 6, 3	0, 97....	Не ограничена
конические	До 6, 3	0, 95–97			1, 2–1	1, 7...	2, 2
планетарные	3–9	0, 95–0, 97		0, 7–1	0, 93–0, 73	1, 5 …	1, 25
планетарные	7–16	0, 94–0, 96		0, 8–1, 1	0, 95–0, 8	1, 6...	…1, 3
волновые	80–315	0, 7–0, 9		0, 5–0, 6	0, 05–0, 15	1, 7 …	…1, 5
Червячная при числе заходов червяка:
Z₁ = 4	8–14	0, 8–0, 9
Z₁ = 2	14–30	0, 75–0, 85 0, 85		1–1, 6	1, 04	1, 55	…1, 4
Z₁=1	30–80	0, 7–0, 8
Цепные	До 10	0, 92–0, 95		1–1, 6	0, 25	0, 35	…0, 2
Ременные (трением)	До 8	0, 94–0, 96 0, 96		5–4	0, 4–0, 5	0, 3	…0, 2
Зубчато-ременные	До 12	0, 96–0, 98		2, 5–3	0, 3	0, 8	…0, 2
Фрикционные	До 7	0, 85–0, 95		1, 5–2	1, 5
Муфта соединительная		0, 98
Подшипники качения (одна пара)		0, 99
Примечания: 1. Относительные габаритные размеры, масса и стоимость определяются по отношению к одноступенчатой зубчатой передаче. 2. Передаточные отношения и редукторов надо выбирать из единого ряда (допускаемое отклонение от номинального значения и ±4%): 1, 1, 12; 1, 25, 1, 4; 1, 6, 1, 8; 2; 2, 24; 2, 5, 2, 8; 3, 15, 3, 55; 4, 4, 5; 5; 5, 6, 6, 3; 7, 1; 8; 9; 10; 11, 2; 12, 5; 14; 16; 18, 20; 22, 4; 25; 28; 31, 5; 35, 5; 40; 45; 50; 56, 63; 71, 80; 90; 100, 112, 125; 140, 160; 180; 200; 224; 250; 280; 315, 355;