Н.Г.Степанова Выбор электродвигателя с применением ЭВМ

1

Введение

Современная машина имеет, как известно, рабочие органы и их привод. Конструкция и вид рабочих органов определяются целевым назначением машины. Структурная схема машины включает двигатель того или иного типа и одной или нескольких связанных между собой передач. Последние служат для передачи энергии двигателя к рабочему органу и могут быть механическими, электрическими, гидравлическими, пневматическими и комбинированными.

В современной технике у подавляющего числа машин движение рабочих органов является вращательным. К ним относятся транспортные машины, разнообразное станочное оборудование, вспомогательные устройства и средства механизации различных работ и т.п. Приводы большей части этих машин допускают применение стандартных двигателей и типовых механических передач, что позволяет отнести эти приводы к категории общего назначения.

Рациональное проектирование приводов общего назначения должно способствовать снижению их массы, габаритных размеров, повышению КПД и надежности.

Тип двигателя выбирается с учетом:

1) назначения машины, для которой проектируется данный привод;

2)наличия того или иного источника энергии;

3)величины потребной мощности;

4)ограничений по массе, габаритным размерам и условиям работы привода;

5)режима работы привода.

Наличие электроэнергии предопределяет выбор электропривода как наиболее простого и надежного [1].

Предметом курсового проектирования при изучении общетехнической дисциплины «Детали машин» являются приводы общего назначения с электроприводом и механическими передачами, обеспечивающими преимущественно вращательное движение рабочих органов.

Настоящие методические указания содержат краткое описание теоретических основ, а также алгоритма и порядка работы с программой автоматизированного выбора электродвигателя для привода общего назначения и адресованы студентам, освоившим методику ручного расчета и желающим ознакомиться с основами САПР при конструировании.

2

1. Теоретические основы выбора электродвигателя

Выбор электродвигателя из стандартного ряда осуществляется по мощности и частоте вращения.

Ориентировочная мощность электродвигателя

Pдв' = η Pпр , кВт,

общ

где Pпр - мощность на приводном валу, кВт; η общ - общий КПД привода. Значение мощности на приводном валу Pпр непосредственно известно из технического задания на проектирование привода или опреде-

ляется по параметрам, приведенным в техническом задании:

Pпр = Ft v , 1000

где Ft - тяговое усилие на рабочем органе, Н; v - скорость рабочего органа, м/с.

Величина общего КПД η

η общ = ∏nη k , k=1

где η k - КПД отдельных звеньев кинематической цепи [2], ориентировочные значения которых приведены в таблице 1.

4

По полученным значениям осуществляется выбор электродвигателя из стандартного ряда таким образом, чтобы его паспортная мощность

Pпасп несколько превышала ориентировочную Pдв' , а паспортная частота

вращения nпасп как можно меньше отличалась от ориентировочной n'дв .

При выборе Pпасп допускается перегрузка двигателя до 5...8 % при постоянном режиме работы и до 10...12 % при переменном режиме [2].

При выборе nпасп предпочтение отдается двигателям с большей паспортной (асинхронной) частотой вращения - из габаритных соотношений.

В качестве примера стандартного ряда в таблице 3 приведены паспортные данные трехфазных асинхронных короткозамкнутых двигателей серии 4А ГОСТ 19523-74; в прил. А - эскизы исполнений, в прил. Б - габаритные, установочные и присоединительные размеры. Аналогичные данные имеют двигатели серии АИР ТУ 16-525.564-84 [3].

5

6

2. Описание программы

Алгоритм автоматизированного выбора электродвигателя для привода общего назначения содержит следующие программные блоки.

Ввод исходных данных. В качестве таковых в программе вводятся: а) тип привода; б) тип редуктора, используемого в приводе;

в) тяговое усилие на ленте или цепи Ft, Н; г) скорость ленты или цепи v, м/с;

д) диаметр барабана Dбар, мм - в случае расчета привода ленточного конвейера или число зубьев z и шаг звездочки t, мм - в случае расчета привода цепного конвейера;

е) параметры, характеризующие переменный режим работы приво-

да.

Примечание - В случае расчета иного привода, нежели привод конвейера, в качестве исходных данных вводятся Pпр, кВт, и nпр, об/мин.

Расчет и вывод на печать результатов:

а) тип электродвигателя;

б) его паспортная частота вращения nпасп, об/мин, и паспортная

мощность Pпасп, кВт;

в) значения ориентировочной мощности, эквивалентной мощности, ориентировочной частоты вращения, на основании которых произведен выбор электродвигателя;

г) эскиз исполнения электродвигателя.

Предлагаемый алгоритм расчета имеет следующие ограничения: а) с учебной целью предусматривается выбор электродвигателя для

типов приводов, используемых наиболее часто в курсовом проектировании по курсу «Детали машин»;

б) предусмотренные алгоритмом типы редукторов ограничиваются наиболее часто используемыми кинематическими схемами;

в) назначение КПД отдельных звеньев кинематической цепи производится в алгоритме согласно рекомендациям, изложенным в [2];

г) назначение передаточных чисел ступеней, а также ограничение передаточных чисел предельными значениями производится в алгоритме согласно рекомендациям, изложенным в [2];

д) автоматизированный выбор осуществляется в базе данных двигателей электрических закрытых обдуваемых единой серии 4А (аналогичные типоразмеры - у двигателей серии АИР).

7

3. Работа с программой

Программа выполнена в виде программного приложения, функционирующего в среде Windows 9x.

Диалоговый режим при работе с программой организуется с помощью окон, в которых требуемый раздел выбирается системой меню. После ввода данных или получения результатов программе должна сообщаться информация о продолжении работы или ее прекращении.

3.1 Запуск программы

Непосредственно после запуска программы открывается главное окно, которое помимо заставки содержит следующие пункты меню:

-«Справка» - выбор данного пункта приводит к выводу окна с кратким описанием назначения программы;

-«База данных» - выбор данного пункта приводит к открытию базы данных электродвигателей;

-«Расчет по параметрам» - выбор данного пункта приводит к вводу исходных данных и расчету;

-«Выход» - для окончания работы программы.

3.2 Пункт меню «База данных»

Воспользовавшись этим пунктом меню, можно просмотреть в окне базу данных, содержащую сведения о паспортных мощностях и частотах вращения, а также о габаритных, установочных и присоединительных размерах электродвигателей серии 4А различных исполнений

(рис.1).

Если тип двигателя пользователем уже предварительно выбран, а затем найден в базе данных, его параметры могут быть выведены по желанию либо на печать, либо в графический файл.

3.3 Пункт меню «Расчет по параметрам»

При выборе этого пункта меню последовательно осуществляются следующие действия:

а) в открывшемся окне «Параметры привода» (рис. 2) с помощью групп зависимых переключателей указывается тип привода и в текстовые окна вводятся значения исходных данных. После указания нажимается кнопка «Дальше», в случае отказа от ввода - кнопка «Выход»;