10. Расчет редукторной передачи

10.1 Выбор электродвигателя

В общем случае для выбора электродвигателя строят нагрузочные диаграммы, выражающие зависимость вращающего момента, мощности N и силы тока I от времени t. Затем по каталогу подбирают электродвигатель, имеющий соответствующую характеристику, проверяют его на перегрузочную способность и на нагрев при установившемся и переходном режимах по методу, излагаемому в курсе электропривода.

В ряде случаев задача значительно упрощается:

1. При длительной неизменной или слабо меняющейся нагрузке электродвигатель выбирают из каталога по номинальной мощности, соответствующей заданной нагрузке, на нагрев двигатель не проверяют, так как завод произвел все необходимые расчеты и гарантирует длительную работу двигателя при номинальной мощности.

2. При повторно-кратковременном режиме выбирают специальные электродвигатели с повышенным пусковым моментом также непосредственно по каталогу с учетом продолжительности включения (ПВ%), указываемой в задании на проектирование и в каталоге.

Рассмотренные два случая охватывают большое число механизмов (вентиляторы, насосы, компрессоры, конвейеры, шнеки, лебедки кранов и др.).

В заданиях на проектирование по курсу "Детали машин" обычно дают механизмы, для которых электродвигатели выбирают по номинальной мощности без проверки на нагрев.

Рассмотрим более подробно вопрос об определении требуемой номинальной мощности электродвигателя по заданной нагрузке на рабочем валу машины, к которой проектируется привод.

Если задано окружное усилие F в Ньютонах (Н) на барабане, звездочке или зубчатом колесе и окружная скорость V в м/с, то номинальная мощность Р в ваттах (Вт) определяют из уравнения

(10.1.)

Полученную величину мощности переводят в киловатты (1кВт = 1000Вт).

Если величина силы задана в кг, мощность в кВт находят по формуле

(10.2.)

В том случае, когда окружная скорость V в м/с не дана, а известны диаметр Д (м) барабана и его угловая скорость w в рад/с или n в об/мин, то окружную скорость определяют по формулам:

(10.3.)

(10.4.)

Мощность Р в Вт связана с вращающимся моментом Т в Н м и угловой скорости w в рад/с с зависимостью

(10.5.)

Если вращающий момент Т задан в кГм, угловая скорость n в об/мин, то мощность Р в кВт определяют по формуле:

(10.6.)

Для определения требуемой номинальной мощности электродвигателя надо знать общий к.п.д. привода  , тогда

(10.7.)

(10.8.)

где ₁ , ₂, ₃, .... _k - к. п. д., учитывающие потери в отдельных

кинематических передачах: в зубчатых, ременных,

цепных, червячных передачах, в опорах валов

(подшипниках), муфтах и т.д.

Формула (2.8.) верна только при последовательной передаче работы (мощности). Подшипники, на которые опирается любой вал привода, работают параллельно, и к.п.д., учитывающий потери в подшипниках одного вала (независимо от количества подшипников),выражается одним сомножителем в формуле (2.8.).

Для одной пары подшипников качения _п =0,99-0,995; для одной пары подшипников скольжения _п = 0,98-0,99 в зависимости от условий смазки.

После того как будет найдена требуемая номинальная мощность N_эд двигателя, следует определить тип двигателя для заданных конкретных условий.

При курсовом проектировании привода следует выбирать трехфазовые асинхронные электродвигатели, причем нужно учесть, что назначение электродвигателя с большим запасом мощности приводит к излишним динамическим нагрузкам элементов привода и снижает к.п.д. электросистемы.

К основным типам асинхронных электродвигателей трехфазного тока, предназначенных для приводов общего применения, относятся двигатели единой серии марок;

4АН - электродвигатели в защищенном исполнении, предохраняющем от попадания капель и твердых частиц и от прикосновения к вращающимся токоведущим частям;

4А - электродвигатели закрытые обдуваемые по ГОСТу 19523-81 и модификации;

АОП2 - то же, с повышенным пусковым моментом, для привода машин, имеющих пиковую нагрузку ( конвейеры, транспортеры);

Таблица 10.1-Среднее значение к.п.д. механических передач (без учета потерь в подшипниках)

Тип передачи	Закрытая	Открытая
Зубчатая передача цилиндрическими колесами	0,96-0,98	0,93-0,95
То же коническими прямозубыми колесами	0,95-0,97	0,92-0,94
Червячная передача: самотормозящая несамотормозящая при числе заходов червяка Z1 Z2 Z3 Z4	0,30-0,40 0,65-0,70 0,70-0,75 0,80-0,85 0,85-0,90	0,20-0,30 - - - -
Планетарная передача	0,97-0,99
Цепная передача	0,95-0,97	0,90-0,93
Фрикционная передача	0,90-0,96	0,70-0,80
Ременная передача	-	0,95-0,96
Муфты		0,985-0,995
Подшипники	0,99-0,995

АОС2 - то же, с повышенным скольжением, для привода машин с ударными нагрузками, с частыми пусками и переключениями (прессы, молоты и пр.);

АОТ2 - для текстильной промышленности и для производства со сходными условиями эксплуатации.

Цифры после дефиса означают габариты статора, сердечника и число полюсов, например, АОП2-61-6 означает: электродвигатель асинхронный, закрытый, обдуваемый, с повышенным пусковым моментом, наружный диаметр статора - шестого габарита, порядковая длина сердечника первая, число полюсов - 6.

Форма исполнения электродвигателей:

М-100 - электродвигатели горизонтальные, станина на лапах;

М-200 - электродвигатель с дополнительным фланцем на щите;

М-300 - горизонтальные, с фланцем на щите, без лап;

М-302 - вертикальные, с фланцем на щите, без лап.

(Технические данные электродвигателей содержатся в каталогах).

Для выбранного электродвигателя из каталога выписывают следующие данные:

Обозначение двигателя	Исполнение	Номинальная мощность , NЭД	Частота вращения, nЭД, об/мин.