Л.М. Полетаева Выбор электродвигателей приводных установок

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕHHЫЙ ТЕХHИЧЕСКИЙ УHИВЕРСИТЕТ»

Кафедра прикладной механики

ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПРИВОДНЫХ УСТАНОВОК

Методические указания для проведения практических занятий и курсового проектирования по дисциплине "Детали машин"

для студентов специальностей 250100, 250200, 250400, 250600

всех форм обучения

Составители Л.М. ПОЛЕТАЕВА О.В. ЛЮБИМОВ

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 5 от 22.05.03 Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 250200 Протокол № 7 от 02.06.03

Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

Кемерово 2003

1

Введение

Одной из основных частей машины является приводная установ-

ка (привод).

Приводом называют устройство, приводящее в движение машину или механизм. Он включает в себя обычно: источник энергии – двига-

тель и передаточный механизм – механическую передачу.

Задание на курсовой проект представляет собой индивидуальный привод, состоящий из электродвигателя, ременной, цепной или открытой зубчатой передачи и редуктора.

Курсовое проектирование начинают с ознакомления с заданием на проект. Затем подбирают электродвигатель.

Общие сведения об электродвигателях [1]

Для выбора электродвигателя должны быть известны условия эксплуатации (график нагрузки, температура ивлажность окружающей среды идр.), требуемая мощность и частота вращения вала. В соответствии с этими даннымивыбираютпокаталогуэлектродвигательипроверяютегонанагревпри установившемсяипереходныхрежимахиприкратковременнойперегрузке.

Для большинства видов механических приводов – к вентиляторам, компрессорам, питателям, конвейерам, транспортерам - характерна длительная постоянная или незначительно меняющаяся нагрузка. При таком случае нагружения электродвигателя проверка на нагрев необязательна, так как завод-изготовитель выполнил ее для указанных условий и гарантирует длительную работу на номинальном режиме.

В проектах, выполняемых по курсу деталей машин, разрабатываются в основном такие приводы.

Промышленность выпускает большое число электродвигателей для всех отраслей народного хозяйства. По роду тока их разделяют на двигатели постоянного тока и двигатели переменного тока – однофазные, трехфазные синхронные, трехфазные асинхронные.

Наиболее распространены в различных отраслях народного хозяйства трехфазные асинхронные двигатели; их преимущества: простота конструкции, меньшая стоимость, высокая эксплуатационная надежность.

Трехфазные асинхронные двигатели единой серии 4А общего назначения для продолжительного режима работы выполняют в двух вариантах: защищенные двигатели мощностью 15…40 кВт и закрытые обдуваемые мощностью 0,06…315 кВт. Последние надежнее и удобнее в эксплуатации, поэтому их рекомендуют для приводов общего назначения.

3

Основные параметры двигателей серии 4А при номинальной нагрузке для интервала мощностей 0,55…45 кВт приведены в табл. 1. В типоразмерах двигателей цифра 4 означает порядковый номер серии, А

– род двигателя – асинхронный. Буква А на третьем месте означает, что станина и щиты двигателя алюминиевые; если станина алюминиевая, а щиты чугунные, то это отмечается буквой Х; отсутствие этих букв означает, что станина и щиты чугунные или стальные. Двухили трехзначное число указывает высоту оси вращения. Буквы L, S или М указывают установочный размер по длине станины. Буквами А или В отмечается длина сердечника статора. Цифры 2, 4, 6, 8 означают число полюсов. Последние две буквы (УЗ) показывают, что двигатель предназначен для работы в зонах с умеренным климатом.

Методика выбора электродвигателя [1]

В задании на курсовой проект в качестве исходных данных приводят мощность на приводном валу Рпр, кВт и частоту вращения привод-

ного вала nпр, мин−1.

Чтобы подобрать электродвигатель, необходимо определить его мощность и частоту вращения ротора.

Требуемая мощность электродвигателя (кВт)

Pдв= ηPпр ,

пр

где Рпр – мощность на приводном валу (значение дано в задании на курсовой проект); ηпр – КПД привода (общий КПД), определяемый по за-

висимости

ηпр =η1 η2 ...ηk ,

где η1,η2 ...ηk – КПД отдельных звеньев кинематической цепи, значения

которых приведены в табл. 2; в ней же указаны значения передаточных отношений, которые могут быть приняты в качестве ориентировочных при выполнении курсового проекта.

Ориентировочная частота вращения вала электродвигателя

nдв/ = nпр iпр/ ,

где nпр – частота вращения приводного вала (значение дано в задании на курсовой проект); iпр/ – ориентировочное передаточное отношение

привода, определяемое по зависимости

iпр/ = i1/ i2/ ...ik/ ,

где i1/ ; i2/ ...ik/ – частные значения передаточных отношений каждой пере-

дачи, входящей в общую схему привода (см. табл. 2).

Из стандартного ряда, приведенного в табл. 1, выбирают двигатель с ближайшей большей (по отношению к Рдв) мощностью Рном и синхронной частотой вращения nс, близкой к ориентировочно опреде-

ленной nдв.

Затем определяют номинальную (фактическую) частоту вращения двигателя (при номинальном режиме с учетом скольжения)

nном= nс −100%nс s ,

где nc – синхронная частота вращения, мин−1; s – скольжение, %.

Это значение частоты вращения и следует принимать далее при определении передаточного отношения привода.

Учитывая, что в курсовом проекте при выполнении ориентировочного расчета валов, прежде чем назначить окончательно диаметр

5

выходного конца ведущего вала редуктора, необходимо его согласовать с диаметром двигателя, рекомендуется закончить раздел «Выбор электродвигателя» записью значения диаметра выходного конца вала электродвигателя. Это значение принимают из прил. А, где приводятся габаритные и присоединительные размеры двигателей.

Пример выбора электродвигателя дан в прил. Б.

Расчет выполнен для привода, состоящего из одноступенчатого цилиндрического редуктора и цепной передачи. Число пар подшипников качения в приводе – 3.

Список рекомендуемой литературы

1.Чернавский С.А. Проектирование механических передач / С.А. Чернавский, Г.А. Снесарев и др. – М.: Машиностроение, 1984. – 560 с.

2.Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. – М.: Высш. шк., 1985. – 416 с.

7

Продолжение прил. А

8

Приложение Б

Пример выполнения расчета

1 Выбор электродвигателя

1.1 Задача

Выбрать тип электродвигателя.

1.2 Данные для расчета

Мощность на приводном валу Рпр = 14,3 кВт. Частота вращения приводного вала nпр = 78 мин-1. Передаточное отношение цепной передачи iц.п. = 3,00.

1.3 КПД привода

ηпр = ηз.п. · ηц.п. · η3п.к.,

где ηз.п. = 0,95…0,97 – КПД зубчатой передачи. [1, c. 23];

ηц.п. = 0,94…0,96 – КПД цепной передачи. [1, c. 23];

ηп.к. = 0,99…0,995 – КПД пары подшипников качения.

Принимаем: ηз.п. = 0,97; ηц.п. = 0,94; ηп.к. = 0,99. ηпр = 0,97·0,94·0,993 = 0,885.

1.4 Требуемая мощность двигателя

Рдв = Рпр/ ηпр = 14,3/0,885 = 16,16 кВт.

1.5Ориентировочное передаточное отношение привода

i΄пр = i΄з.п. · i ц.п.,

где iз.п. = 2…6 – передаточное отношение зубчатой переда-

чи. [1, c. 23].

Основная надпись по ГОСТ 2.104-68 (форма 2а)

9

Продолжение приложения Б

Принимаем i΄з.п. = 4. Тогда i΄пр = 4·3 = 12.

1.6Ориентировочная частота вращения вала двигателя n΄дв = n΄пр · i΄пр = 78 · 12 = 936 мин-1.

1.7Выбор двигателя

По ГОСТу 19523 – 81 принимаем закрытый обдуваемый двигатель типоразмера 4А180М6УЗ [1, c. 27].

Рном = 18,5 кВт; nc = 1000 мин-1; s = 2,7 % [1, c. 27]. nном = nc – (nc/100%) · s = 1000 – (1000/100%) · 2,7 = 973 мин-1.

Диаметр выходного конца вала двигателя dэл = 55 мм [1, c. 520].

Основная надпись по ГОСТ 2.104-68 (форма 2а)