 |
Пример 1.
|
|
|
|
а)
б)
Рис. 1. 3
Синхронная частота вращения соответствует холостому ходу. Под нагрузкой частота вращения электродвигателя уменьшается.
Номинальному (паспортному) режиму эксплуатации электродвигателя соответствует номинальная частота nНОМ и номинальная мощность РНОМ. В этом режиме электродвигатель работает длительное время без перегрева и КПД близок к максимальному. Момент, соответствующий PНОМ, является номинальным – ТНОМ.
В каталоге указывается также отношение ТМАХ /ТНОМ, ТПУСК/TНОМ. При пуске (n = 0) двигатель развивает момент TПУСК. В процессе разгона электродвигателя вращающий момент первоначально возрастает до TMAX (при nKP), а затем снижается до момента TНОМ (при nНОМ). Участок характеристики от Т = 0 (холостой ход) до TМАХ близок к прямолинейному, т. е. момент в указанных пределах пропорционален скольжению, однако благодаря «жесткости» механической характеристики значительное изменение нагрузки вызывает несущественное изменение частоты вращения.
В каталоге указывается номинальная частота вращения nНОМ, мин-1, принимаемая за расчетную, например, при определении общего передаточного отношения механизма. Если электродвигатель работает при установившемся режиме (nНОМ и TНОМ), а затем подвергается перегрузке, его частота вращения падает. При этом должно быть обеспечено даже для кратковременного момента перегрузки TПУСК ≤ TМАХ. Поэтому частота вращения, соответствующая TМАХ , является критической пКР. Следовательно, при выборе электродвигателя необходимо согласовать его характеристику с режимом нагрузки механизма. Например, для конвейеров указывается характер нагрузки и отношение (ТПУСК / ТНОМ)≤ (TМАХ/TНОМ).
|
|
|
Если это условие не соблюдается для данного типа электродвигателя, необходимо выбрать другой тип или предусмотреть в системе привода устройство, позволяющее разгонять электродвигатель вхолостую, а затем плавно включать нагрузку, например, с помощью фрикционной управляемой муфты.
Длительный режим работы характеризуется его продолжительностью, достаточной для того, чтобы температура нагрева двигателя достигала установившегося значения.
При выборе электродвигателя учитывают ряд требований, обусловленных условиями и режимом работы привода: частотой вращения выходного вала, состоянием окружающей среды; типом передаточного механизма и т. д. Критериями оценки оптимальности выбора электродвигателей служат надежность и экономичность электромеханической системы, КПД, габариты и масса двигателя, его динамические характеристики.
В рамках учебного курсового проектирования эта задача решается ограниченно и заключается в подборе типоразмера по каталогу с учетом его механической характеристики.
Для определения мощности электродвигателя РЭДи частоты вращения его ротора nЭД в техническом задании должны быть указаны мощность на выходе РВЫХ и частота вращения выходного (тихоходного) вала привода nВЫХ. В зависимости от сложности учебной задачи указывают синхронную частоту вращения вала электродвигателя nЭДС или проектировщик (студент), исходя из кинематических возможностей привода, сам выбирает требуемую реальную частоту вращения ротора электродвигателя nЭДР .
Основные параметры асинхронных короткозамкнутых электродвигателей трехфазной серии А4 приведены в табл. 1. 6.
При выборе электродвигателя следует учитывать следующие положения.
Чем ниже частота вращения вала электродвигателя, тем больше его размеры, масса и стоимость. Высокооборотные двигатели, напротив, имеют меньшие размеры, массу, стоимость, чем тихоходные той же мощности. Поэтому применение тихоходного двигателя с пс = 750 мин-1 возможно при достаточном обосновании.
|
|
|
Следует также учитывать, что допустимаяперегрузка не должна превышать 8% при постоянной и 12% при переменной нагрузке; допустимая недогрузка - 20%.
На рис. 1. 2 представлена характеристика асинхронного электродвигателя, выражающая зависимость частоты вращения двигателя от величин вращающего момента.
Рис. 1. 2
Здесь Тном − номинальный вращающий момент;
Тнач (или Тпуск) − момент, развиваемый при пуске двигателя;
Тmax − максимальный момент (кратковременный);
nном − номинальная частота вращения двигателя;
nкр − критическая частота вращения двигателя;
nс − синхронная частота вращения двигателя (при отсутствии нагрузки), то есть частота вращения магнитного поля, она зависит от частоты тока f и числа пар полюсов р: 
Асинхронная угловая скорость, рад/сек: 
При стандартной частоте f = 50 1/c и числе пар полюсов р от 1 до 4 синхронная частота вращения двигателя nс = 3000, 1500, 1000, 750 об/мин.
Частота вращения nном, указываемая в каталогах электродвигателей, относится к номинальному режиму, её и принимают во внимание при определении общего передаточного отношения привода.
Под действием нагрузки частота вращения вала электродвигателя nэд уменьшается по сравнению с nс, возникает скольжение s, определяемое по формуле s = (nс – nэд) / nс. Следовательно, nэд = nс ∙ (1 – s).
Большинство технологических машин, следовательно, и их приводы работают в условиях переменных режимов нагружения, которые определяются циклограммой, т. е. графиком изменения вращающего момента во времени.
Исследованием установлено, что при всем многообразии циклограмм моментов их можно приближенно свести к шести стандартным типовым режимам нагружения.
0 — постоянный режим нагружения, характерен для машин, которые работают с отклонениями от номинального режима до 20%. Он является наиболее тяжелым.
1-й — тяжёлый режим нагружения, характерен для машин, которые работают большую часть времени с нагрузками, близкими к номинальным, например, для горных машин.
11 — средний равновероятный режим нагружения, характерен для машин, которые работают одинаковое время со всеми значениями нагрузки, например, для транспортных машин.
|
|
|
111 — средний нормальный режим нагружения, характерен для машин, которые работают большую часть времени со средними нагрузками, например, для достаточно интенсивно эксплуатируемых машин.
1V — лёгкий режим нагружения, характерен для машин, которые работают большую часть времени с нагрузками ниже средних, например, для широко универсальных станков.
V — особо лёгкий режим нагружения, характерен для машин, которые большую часть времени работают с малыми нагрузками, например, для металлорежущих станков.
Сведения о режимах наружения используют при проектировании зубчатых передач на выносливость согласно табл. 1. 5.
Таблица 1. 5. Коэффициенты для вычисления эквивалентного числа циклов
| Номер режима | KHE | KFE* |
| 0, 500 0, 250 0, 180 0, 125 0, 063 | 0, 300/0, 200 0, 143/0, 100 0, 065/0, 036 0, 038/0, 016 0, 013/0, 004 | |
| *Числитель для зубчатых колес с однородной структурой, включая ТВЧ со сквозной закалкой, и для шлифованной переходной поверхности независимо от твёрдости. Знаменатель для зубчатых колёс азотированных, цементированных и нитроцементированных с нешлифованной переходной поверхностью. | ||
Таблица 1. 6. Двигатели асинхронные короткозамкнутые трёхфазные серии 4А общепромышленного применения;
закрытые обдуваемые. Технические данные
| Номинальная мощность Рэ, кВт | Синхронная частота вращения, мин-1 | |||||||||
| Тип двигателя, 4А | nэ (d)э | Тип двигателя, 4А | nэ (d)э | Тип двигателя, 4А | nэ (d)э | Тип двигателя, 4А | nэ (d)э | |||
| 0, 25 0, 37 0, 55 0, 75 1, 1 1, 5 2, 2 3, 0 4, 0 5, 5 7, 5 11, 0 15, 0 | АМ56В2У3 АМ63А2У3 АМ63В2У3 М71А2У3 М71В2У3 М80А2У3 М80В2У3 М90L2У3 М100S2У3 М100L2У3 М112M2У3 М132M2У3 М160S2У3 | 2760(11) 2740(14) 2710(14) 2840(19) 2810(19) 2850(22) 2850(22) 2840(24) 2880(28) 2880(28) 2900(32) 2930(36) 2930(42) | АМ63А4У3 АМ63В4У3 М471А4У3 М71В4У3 М80А4У3 М80В4У3 М90L4У3 М100S4У3 М100L4У3 М112М4У3 М132S4У3 М1М2М4У3 М160S4У3 | 1370(14) 1365(14) 1390(19) 1390(19) 1420(19) 1415(22) 1425(22) 1435(24) 1430(28) 1445(28) 1455(32) 1450(36) 1460(42) | АМ63В6У3 М71А6У3 М71В6У3 М80А6У3 М80В6У3 М90L6У3 М100L6У3 М112MА6У3 М112MB6У3 М132S6У3 М132M6У3 М160S6У3 М160M6У3 | 890(14) 910(19) 900(19) 915(22) 920(22) 935(24) 950(28) 955(32) 950(32) 965(36) 970(36) 970(42) 970(42) | M71B8У3 М80А8У3 М80В8У3 М90LA8У3 М90LВ8У3 М100L8У3 М112МА8У3 М112МВ8У3 М132S8У3 М132М8У3 М160S8У3 М160М8У3 М180М8У3 | 680(19) 675(22) 700(22) 700(24) 700(24) 700(28) 700(32) 700(32) 720(36) 720(36) 730(42) 730(42) 730(42) | ||
| Примечание: Структура обозначения типоразмера двигателя (расшифровывается слева направо):
4 − порядковый номер серии; А − вид двигателя − асинхронный; А − станина и щиты двигателя алюминиевые (отсутствие знака означает, что станина и щиты чугунные или стальные); М − модернизированный; двух- или трёхзначное число − высота оси вращения ротора; А, В − длина сердечника статора; K, L, M, S − установочный размер по длине станины; 2, 4, 6, 8 − число полюсов; У3 − климатическое исполнение и категория размещения (для работы в зонах с умеренным климатом) по ГОСТ 15150-69. | ||||||||||
Таблица 1. 7. Двигатели. Основные размеры, мм
| Тип двигателя | Число полюсов | Исполнение | ||||||||||||||||||
| IM1081 | IM1081, | IM1081, | IM2081, | |||||||||||||||||
| d30 | l1 | l30 | d1 | b1 | h1 | l30 | l31 | d10 | b10 | h | h10 | h31 | l20 | l21 | d20 | d22 | d24 | d25 | ||
| 71А, В | 2, 4, 6, 8 | 3, 5 | ||||||||||||||||||
| 80А |
|
|
| |||||||||||||||||
| 80В | ||||||||||||||||||||
| 90L | ||||||||||||||||||||
| 100S | ||||||||||||||||||||
| 100L | ||||||||||||||||||||
| 112М | ||||||||||||||||||||
| 132S | ||||||||||||||||||||
| 132М | ||||||||||||||||||||
| 160S | ||||||||||||||||||||
| 4, 6, 8 | ||||||||||||||||||||
| 160М | ||||||||||||||||||||
| 4, 6, 8 | ||||||||||||||||||||
| 180S | ||||||||||||||||||||
| 4, 6, 8 | ||||||||||||||||||||
| 180М | ||||||||||||||||||||
| 4, 6, 8 | ||||||||||||||||||||
Таблица 1. 8. Мощности и скорости вращения двигателей А2, АО2, и АОЛ2
| Тип электродвигателя | Номинальная мощность, кВт | Частота вращения, мин-1 | Тип электродвигателя | Номинальная мощность, кВт | Частота вращения, мин-1 | Тип электродвигателя | Номинальная мощность, кВт | Частота вращения, мин-1 | ||
| АОЛ2-11-12 | 0, 8 | АО2-51-2 | АО2-72-4 | |||||||
| АОЛ1-12-2 | 1, 3 | АО2-52-2 | АО2-71-6 | |||||||
| АОЛ2-11-4 | 1, 6 | АО2-51-4 | 7, 5 | АО2-72-6 | ||||||
| АОЛ2-12-4 | 0, 8 | АО2-52-4 | АО2-71-8 | |||||||
| АОЛ2-11-6 | 0, 4 | АО2-51-6 | 5, 5 | АО2-72-8 | ||||||
| АОЛ2-12-6 | 0, 6 | АО2-52-6 | 7, 5 | АО2-81-2 | ||||||
| АОЛ2-21-2 | 1, 5 | АО2-51-8 | 4, 0 | АО2-82-2 | ||||||
| АОЛ2-22-2 | 2, 2 | АО2-52-8 | 5, 5 | АО2-81-4 | ||||||
| АОЛ2-21-4 | 1, 1 | АО2-62-2 | АО2-82-4 | |||||||
| АОЛ2-22-4 | 1, 5 | АО2-61-4 | АО2-84-6 | |||||||
| АОЛ2-21-6 | 0, 8 | АО2-62-4 | АО2-82-6 | |||||||
| АОЛ2-22-6 | 1, 1 | АО2-61-6 | АО2-81-8 | |||||||
| АОЛ2-31-2 | 3, 0 | АО2-62-6 | АО2-82-8 | |||||||
| АОЛ2-32-2 | 4, 0 | АО2-61-8 | 7, 5 | АО2-81-10 | ||||||
| АОЛ2-31-4 | 2, 2 | АО2-62-8 | АО2-82-10 | |||||||
| АОЛ2-32-4 | 3, 0 | А2-71-2 | АО2-91-2 | |||||||
| АОЛ2-31-6 | 1, 5 | А2-72-2 | АО2-92-2 | |||||||
| АОЛ2-32-6 | 2, 2 | А2-71-4 | АО2-91-4 | |||||||
| АО2-41-2 | 5, 5 | А2-72-4 | АО2-92-4 | |||||||
| АО2-42-2 | 7, 5 | А2-71-6 | АО2-91-6 | |||||||
| АО2-41-4 | 4, 0 | А2-72-6 | АО2-92-6 | |||||||
| АО2-42-4 | 5, 5 | А2-71-8 | АО2-91-8 | |||||||
| АО2-41-6 | 3, 0 | А2-72-8 | АО2-92-8 | |||||||
| АО2-42-6 | 4, 0 | АО2-71-2 | АО2-91-10 | |||||||
| АО2-41-8 | 2, 2 | АО2-72-2 | АО2-92-10 | |||||||
| АО2-42-8 | 3, 0 | АО2-71-4 | ||||||||
| Примечание: Число после первого тире обозначает типоразмер, в котором первая цифра – порядковый номер наружного диаметра сердечника статора, вторая цифра – порядковый номер длины двигателя; цифра после второго тире – число полюсов.
| ||||||||||
Таблица 1. 9. Основные стандарты по электродвигателям
| Стандарт | Наименование |
| ГОСТ 9630-80 Е | Двигатели трехфазные асинхронные напряжением свыше 1000 В. Общие технические условия |
| ГОСТ 12049-75 | Двигатели постоянного тока для машин напольного безрельсового электрифицированного транспорта. Общие технические условия |
| ГОСТ 14191-88 Е | Машины электрические вращающиеся малой мощности. Двигатели для звукозаписывающей аппаратуры и электропроигрывающих устройств назначения |
| ГОСТ 16264. 0-85Е | Машины электрические малой мощности. Двигатели. Общие технические условия |
| ГОСТ 16264. 1-85 | Двигатели асинхронные. Общие технические условия |
| ГОСТ 16264. 2-85 | Двигатели синхронные. Общие технические условия |
| ГОСТ 16264. 3-85 | Двигатели коллекторные. Общие технические условия |
| ГОСТ 16264. 4-85 | Двигатели постоянного тока бесконтактные. Общие технические условия |
| ГОСТ 16264. 5-85 | Двигатели шаговые. Общие технические условия |
| ГОСТ 18058-80 | Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые погружные серии ПЭД. Технические условия |
| ГОСТ 18200-90 Е | Машины электрические вращающиеся крупице свыше 200 кВт. Двигатели синхронные. Общие технические условия |
| ГОСТ 24915-81 | Двигатели трехфазные асинхронные напряжением 6000 В, мощностью от 200 до 1000 кВт. Ряды мощностей и установочных размеров |
| ГОСТ 26771-85 | Микроэлектродвигатели для игрушек. Общие технические условия |
В качестве муфт, служащих для соединения валов, в приводах использовать следующие:
а) упругие: втулочно-пальцевые, с торообразной оболочкой;
б) компенсирующие: зубчатая, кулочково - дисковая.
Одним из основных узлов привода является редуктор, состоящий из одной или нескольких передач, заключенных в закрытый корпус.
Редуктор служит для понижения угловой скорости и увеличения вращающего момента на выходном валу.
Пример 1.
Произвести кинематический расчет привода, показанного на рис. 1. 4, при следующих данных: диаметр барабана D = 500 мм, тяговое усилие на ленте Р = 4000 Н, скорость ленты v = 0, 8 м/с.
|
|
|
