механика

11

Таблица 4.2 - Основные размеры электродвигателей серии АИР.

Тип двига-	Число										Исполнение
теля	полюсов		IM1081, IM3081							IM1081										IM3081
		d1	l1	l30	b1	h1	d30	l10	l31	d10		b10	h		h10	h31	l20	l21	d20		d22	d24	d25	h37
71А, В		19	40	273			170	90	46	7		112	71		9	188					12			117
80А		22		297	6	6	190	100	50			125	80		10	205	3,5	10	165		М10	200	130	125
80B	2, 4, 6		50	321						10
90L		24		337			210	125	56			140	90		11	225		12			15			135
100S		28	60	360	8	7	240	112	63			160	100			247	4	14	215			250	180	147
100L				391											12						М12
112M	2, 4, 6, 8	32		435			246	140	70	12		190	112			285		16	265			300	230	173
132S	4, 6, 8	38	80	460	10	8	288		89			216	132		13	325		18						193
132M	2, 4, 6, 8			498
160S	2	42		630	12			178											300		19	350	250
	4, 6, 8	48			14	9	334		108			254	160		18	385	5	15						225
160M	2	42	110	660	12	8		210		15
	4, 6, 8	48			14	9
180M	2	48		680	14	9	375	241	121			279	180		20	448		18	350		М16	400	300	260
	4, 6, 8	55			16	10

Примечания. 1. Фланцы изготовляют сотверстиямиd22 гладкими (числитель) илирезьбовыми (знаменатель). 2. Выступающие концы валовдвигателейизготовляют следующих исполнений: цилиндрические со шпонкой; цилиндрические без шпонки с резьбовым концом; цилиндрические со шпонкой с резьбовым концом; коническиебезшпонкисрезьбовымконцом; коническиесошпонкойсрезьбовымконцом; коническиесошпонкойивнутреннейрезьбой.

3 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

3.1 УТОЧНЕНИЕОБЩЕГОПЕРЕДАТОЧНОГОЧИСЛАИЕГО РАЗБИВКАПОСТУПЕНЯМПРИВОДА

Общееуточненноепередаточноечислопривода:

u= nэ /nВых ,

где nэ – номинальная частота вращения вала двигателя. Универсальных правил по разбивке передаточного числа сложно-

го привода не существует, однако можно руководствоваться приведенными ниже рекомендациями.

1. Произведение всех передаточных чисел ступеней привода ui должно быть равно уточненному значению передаточного числа привода u.

2. Если привод состоит из редуктора и открытых передач, то можно сначала назначить передаточное число для редуктора и затем оп-

ределить передаточные числа открытых передач

uОП = uu ,

РЕД

но допускается и обратная последовательность
u	,
uРЕД = uОП

3.По возможности не следует брать наибольшие значения передаточных чисел, приведенных в таблице 2 (для закрытых передач) и таблице.3 (для открытых передач).

4.При разбивке передаточного числа двухступенчатого редуктора по ступеням желательно, чтобы отношение передаточных чисел

быстроходной ступени uБ и тихоходной uТ выбирались с учетом рекомендаций (табл.5).

5.При проектировании редукторов со стандартными параметрами, значения передаточных чисел ступеней следует также принимать стандартными. Рекомендуемые значения передаточных чисел ступеней в зависимости от типа редуктора приведены в табл. 6.1 и 6.2. Для нестандартных редукторов допускается выбирать передаточные числа из ряда Ra 40 (ГОСТ 8032-84). Фактические передаточные числа не

должны отличаться от номинальных более чем на 2,5% при u ≤4,5. Однако и допускается отклонение не более чем на ±4% при всех значениях u.

12

Таблица 5 - Разбивка передаточных чисел двухступенчатых редукторов
Редуктор	Диапазон значений uРЕД		Расчетные формулы
(название, схема)	[преде-	(рекомендуе-	uБ	uТ
	льные]	мые)
Цилиндрический по	развер-
нутой схеме
	[7,1…40]	(12,5…25)	uРЕД / uТ	0,88	uРЕД
Соосный
	[7,1…40]	(12,5…22,4)	uРЕД / uТ	0,95	uРЕД
Коническо-цилиндрический
	[8…40]	(12,5…20)	uРЕД / uТ	1,1 uРЕД
Цилиндрическо-червячный
	[16…200]	(31,5…125)	uРЕД / uТ	uРЕД
				5 uРЕД
Червячно-цилиндрический			uРЕД ≤50
	50…400		8	uРЕД / uБ
			uРЕД >50
			uРЕД / uТ	6,3
	13

Таблица 6.1 - Передаточные числа передач редуктора

Передаточное	Передача
число	цилиндрическая, коническая	червячная
	1; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0;	8; 9; 10; 11,2; 12,5; 14; 16;
u	2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4,0;	18; 20; 22,4; 25; 28; 31,5;
	4,5; 5,0; 5,6; 6,3; 7,1; 8,0	35,5; 40; 45; 50; 56; 63; 71

Таблица 6.2 - Передаточные числа ступеней редукторов

(по ГОСТ 2185-66 – передачи зубчатые; по ГОСТ 2144-93 – передачи червячные)

Одноступенчатый		Двухступенчатые редукторы (uРЕД = uБ × uТ)
редуктор
зубчатый	червячный	трехосный				соосный
1,4	8	8=2,0×4,0				8≈2,5×3,15
1,6	9	9≈2,24×4,0				9≈2,8×3,15
1,8	10	10=2,5×4,0				10≈3,15×3,15
2,0	11,2	11,2=2,8×4,0				11,2=2,8×4,0
2,24	12,5	12,5≈3,15×4,0				12,5	≈	×	4,0
		14≈3,15×4,5					3,15
2,5	14					14≈3,55×4,0
2,8	16	16=3,55×4,5				16=4,0×4,0
3,15	18	18=4,0×4,5				18=4,0×4,5
3,55	20	20≈4,5×4,5				20≈4,5×4,5
4,0	22,4	≈	4,5	×	5,0	22,4≈4,5×5,0
4,5	25	22,4
		25=5,0×5,0				25=5,0×5,0
5,0	28	28=5,6×5,0				28=5,0×5,6
5,6	31,5	31,5=6,3×5,0				31,5=5,0×6,3
6,3	35,5	35,5≈6,3×5,6				35,5≈5,6×6,3
7,1	40	40≈7,1×5,6				40≈6,3×6,3

Примечание: 1. Для одноступенчатых редукторов приведены рекомендуемые значения uРЕД, здесь жирно выделены значения первого ряда – предпочтительные. 2. Трехосные редукторы – это цилиндрические по развернутой схеме, коническо-цилиндрические (см. табл. 5).

Кроме разбивки передаточного числа по ступеням в кинематический расчет входит определение частот вращения и угловых скоростей всех валов привода в порядке их следования по кинематической схеме.

14

3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕЧАСТОТИСКОРОСТЕЙВРАЩЕНИЯВАЛОВ

Частота вращения вала двигателя (nэ) соответствует типу выбран-

ного двигателя. Угловая скорость определяется расчетом

ωэ= π nэ /30, с-1.

Для определения каждого последующего вала необходимо частоту вращения предыдущего вала n(i-1) разделить на передаточное число передачи, заключенной между валами (см.рис.1), то есть

ni = n(i −1) , мин-1,

u(i −1)

Аналогичная зависимость для скоростей вращения

ωi = ω(i −1) , с-1. u(i −1)

3.3 СИЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

Задачей силового расчета привода является определение мощностей и вращающих моментов всех валов привода в порядке их следования в кинематической схеме, начиная с вала двигателя.

Следует отметить, что мощность на валу двигателя не является номинальной паспортной мощностью двигателя. Она соответствует расчетной требуемой мощности двигателя т.е.:

РЭ= РЭ.Т.

Мощности на остальных валах привода определяются расчетом

Рi= Р(i-1).ηi, кВт,

где Рi – мощность на определяемом валу, Р(i-1) - мощность на предыдущем валу,

ηi – КПД элемента привода между определяемым и предыдущим валом.

Вращающие моменты на валах привода

Тi = Рi ω103 , Н.м.

i

Результаты выбора электродвигателя, кинематического и силового расчетов, являющиеся исходными данными для дальнейшего проектирования, сводятся в таблицу 7.

15

Таблица 7 - Кинематические и силовые параметры привода

		Общий КПД привода
Электродвигатель: тип-		, РэП =	кВт, nэ=	мин-1, dдв =	мм.
Вал	Частота	Угловая	Расчетная	Вращающий	Передаточн
	вращения,	скорость,	мощность,	момент,	числа
	мин-1	с-1	кВт	Н.м
Двигитель					u =
Б					uОП=
П					uБ =
Т					uТ=
Выходной					uРЕД=

4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

Пример 1. Подобрать электродвигатель и выполнить кинематический и силовой расчет привода цепного конвейера по исходным данным: окружная сила на тяговой звездочке F=10 кН; скорость тяговой цепи V=0,5 м/с; шаг цепи t=100 мм; число зубьев тяговой звездочки z=13.

1 – электродвигатель;

2 – редуктор;

3 – муфта упругая;

4 – цепная передача;

5 – вал машины–тяговые звездочки конвейера; 6 – рама (плита);

Решение:

1. Выбор электродвигателя

1) Мощность на выходном валу

РВЫХ= F V=10.0,5=5 кВт.

2)Общий КПД привода

η= ηМ ηБ.ηТ.ηЦ. .ηПП, = 0,98.0,972.0,94.0,99=0,86

где ηМ = 0,98 – КПД муфты (табл.1), ηБ =0,97 – КПД быстроходной зубчатой передачи передачи,

ηТ =0,97 – КПД тихоходной зубчатой передачи, ηЦ = 0,94 – КПД цепной передачи,

16

ηПП = 0,99 – КПД опор выходного вала.

3)Требуемая мощность двигателя

Рэ.т.= Рвых/η = 5/0,86 = 5,81 кВт

4) Кинематические параметры выходного вала. Диаметр приводной звездочки

D=t.103/sin(180/zзв) = 100. 10-3/sin(180/13)=0,418 м

Скорость и частота вращения выходного вала

ωвых= 2V/ D = 2.0,5/0,418 = 2,39 с-1, nвых= 30ωвых/ π = 30. 2,39/3,14 =22,85 мин-1.

5)Общее передаточное число привода

u = uБП uТП uЦ,

где, uБП – передаточноечислобыстроходнойступениредуктора, uТП – передаточноечислотихоходной ступениредуктора, uЦ – передаточноечислоцепнойпредечи.

Потабл.2 и3 uБП=(3,15...5), uТП = (2,5...5,6), uЦ = (2...5), тогда u= (3,15...5). (2,5...5,6). (2...5) =16...140.

6)Диапазон возможных частот вращения двигателя nэ.т..=. (umin ... umаx) nвых= (16...140).22,85 = 256...2240 мин-1.

7)Выборэлектродвигателя.

Всоответствии с рекомендациями п.2.7 выбираем электродвига-

тель АИР132М/960 с номинальной мощностью РэП = 7,5 кВт и частотой вращения вала nэ = 960 мин-1, диаметром вала d = 38 мм.

2.Кинематический расчет привода

1)Уточненное значение общего передаточного числа

u= nэ /nВых = 960/22,85 = 42,

2)Разбивка u поступенямпривода.

Разбавку передаточного числа привода между ступенями осуществим

исходяиззависимости

uРЕД = u . uОП

Порекомендациямтабл. 3 примемuОП = uЦ = 3, тогда

uРЕД = 42/3 = 14.

В соответствии с рекомендациями табл. 5 произведем разбивку передаточныхчиселпоступенямредуктора

uТ = 0,88 uРЕД = 0,88 14 = 3,29 , uБ = uРЕД / uТ = 14/3,29= 4,26

что соответствует стандартным значениям uТ = 3,15 и uБ = 4,5 Уточняемфактическоепередаточноечислоредуктора

uФ.РЕД = uБ uТ= 3,15 . 4,5 = 14,175

Определяем отклонение фактического передаточного числа от ранее полученного

17

∆ = uРЕД −uФ.РЕД 100 = −0,175 100 = −1,24% uф.РЕД 14,175

Допускаемоеотклонение± 4%.

Таким образом, передаточные числа ступеней привода uБ = 4,5, uТ =3.15, uЦ = 3.

3)Частоты и скорости вращения валов

Вал двигателя

nэ=960 мин-1; ωэ= π nэ /30 = 3,14.960/30 = 100,5 с-1,

Быстроходный вал редуктора

nБ = nэ =960 мин-1; ωБ= ωэ= 100,5 с-1

Промежуточный вал редуктора

nП= nБ / uБ =960/3,15=305 мин-1; ; ωП= ωБ / uБ = 31,9 с-1

Тихоходный вал редуктора

nТ = nП / uТ =305/4,5=68 мин-1; ωТ= ωП / uТ = 7,1 с-1

Выходной вал привода

nBых = nТ / uЦ =68/3=22,6 мин-1; ωВЫХ= ωП/ uЦ = 2,36 с-1.

Отклонение от требуемой частоты вращения выходного вала привода:

∆ = 22,85 −22,6 100 =1,1% 22,6

Чтозначительноменьшедопускаемого± 4%.

3. Силовойрасчетпривода

1)Мощностинавалах Валдвигателя

РЭ= РЭ.Т= 5,81 кВт,

Быстроходный вал редуктора

РБ.= РЭ .ηМ = 5,81/0,98 = 5,69 кВт,

Промежуточный вал редуктора

РП.= РБ .ηБ = 5,93 . 0,97= 5,52 кВт,

Тихоходный вал редуктора

РТ.= РП .ηТ = 5,75. 0,97= 5,36 кВт,

Выходной вал привода

РВЫХ.= РТ . .ηЦ. .ηПП = 5,75. 0,94.0,99 = 4,99 кВт Некоторое несоответствие получается в результате округления

расчетных параметров.

2)Вращающие моменты на валах Вал двигателя

	ТЭ =	РЭ 103	=	5,81 103	=58Н м
		ωЭ		100,5

18

Быстроходный вал редуктора

	ТЭ =	Р 103	=	5,69 103	=57Н м
		ωЭ		100,5

Промежуточный вал редуктора

ТП =	Р	П	103	=	5,52 103	=173Н м
		ωП			31,9

Тихоходный вал редуктора

	ТТ =	РТ 103	=	5,36 103	= 755Н м
		ωТ		7,1

Выходной вал привода

ТВЫХ = РВЫХ 103 = 5 103 = 2118Н м

ωВЫХ 2,36

2.Результаты расчетов сводим в таблицу 8.

Таблица 8 - Кинематические и силовые параметры привода

Общий КПД приводаη= 0,86

Электродвигатель: типАИР132М/960, РэП = 7,5кВт, nэ=960мин-1, dдв = 38 мм.

Вал	Частота	Угловая	Расчетная	Вращающий	Передаточные
	вращения,	скорость,	мощность,	момент,	числа
	мин-1	с-1	кВт	Н.м
Двигатель	960	100,5	5,81	58	u = 42
Б	960	100,5	5,69	57	uЦ= 3
П	305	31,9	5,52	173	uБ = 4,5
Т	68	7,1	5,36	755	uТ=3,15
Выходной	22,6	2,36	5	2118	uРЕД= 14

Пример 2. Подобрать электродвигатель и выполнить кинематический и силовой расчет привода скребкового конвейера по исходным данным: мощность на выходе РВЫХ= 5 кВт, частота вращения выходно-

го вала nВых= 18 мин-1.

1 – электродвигатель,

2 – клиноременнаяпередача,

3 – червячный одноступенчатыйредуктор.

19

Решение:

1. Выбор электродвигателя

1) Общий КПД привода

η= ηР ηЧ, = 0,95. 0,8=0,76

где ηР = 0,95 – КПД ременной передачи (табл.1), ηЧ =0,8 – КПД червячной передачи, Требуемая мощность двигателя

Рэ.т.= Рвых/η = 5/0,76 = 6,58 кВт

2) Общее передаточное число привода

u = uР uЧ,

где, uР – передаточноечислоременнойпередачи, uЧ – передаточноечислочервячнойпередачи.

Потаблицам2 и3 uР=(2...4), uЧ = (16...50), тогда u= (2...4). (16...50) =32...200.

3) Диапазон возможных частот вращения двигателя nэ.т..=. (umin ... umаx) nвых= (32...200).18 = 576...3600 мин-1.

4)Выборэлектродвигателя.

Всоответствии с рекомендациями п.2.7 выбираем электродвига-

тель АИР132S4/1440 с номинальной мощностью РэП = 7,5 кВт и частотой вращения вала nэ = 1440 мин-1 с диаметром вала d = 38 мм.

2.Кинематический расчет привода

1)Уточненное значение общего передаточного числа

u= nэ /nВых = 1440/18 = 80, 2) Разбивка u поступенямпривода.

Разбавку передаточного числа привода между ступенями осуществим

исходяиззависимости

uОП = uu .

РЕД

По рекомендациям табл. 2 и 6.2 примем стандартное значение

uРЕД = uЧ = 28, тогда

uОП = uР = 80/28 = 2,86,

3)Частоты и скорости вращения валов

Вал двигателя

nэ=1440 мин-1; ωэ= π nэ /30 = 3,14.1440/30 = 151 с-1,

Быстроходный вал редуктора

nБ= nЭ / uР =1440/2,86=503 мин-1; ; ωП= ωБ / uБ =151/2,86 = 53 с-1.

Тихоходный (выходной) вал редуктора

nТ = nП / uТ =503/28=18 мин-1; ωТ= ωП / uТ = 53/28 =1,9 с-1.

3. Силовойрасчетпривода

1) Мощностинавалах

20