1. Кинематический и силовой расчет привода. Выбор электродвигателя.

1.1.Расчет мощности электродвигателя.

Мощность на валу электродвигателя передается всем приводом, состоящим из механической передачи (цепной, зубчатой, ременной) и редуктора. Ее значение определяют по данной мощности:

, (1.1)

где Р – требуемая мощность электродвигателя, кВт; Р_вых – мощность на выходном валу привода, кВт; η_общ – общий КПД привода;

, (1.2)

где η₁, η₂, …, η_n – КПД соответствующих передач и пар трения.

В зависимости от схемы задания КПД ступени могут быть приняты для следующих передач:

- закрытой зубчатой передачи с цилиндрическими колесами, η = 0,97…0,98;

- закрытой зубчатой передачи с коническими колесами, η = 0,96…0,97;

- зубчатой передачи с цилиндрическими колесами, сдвоенной η = 0,97;

- закрытой червячной передачи при числе заходов червяка, z = 1 – η = 0,70…0,75; z = 2 – η = 0,80…0,85; z = 4 – η = 0,80…0,95;

- закрытой зубчатой передачи с коническими колесами, η = 0,96…0,97;

- открытой зубчатой передачи, η = 0,95…0,96;

- ременной передачи с плоским ремнем, η = 0,96…0,98;

- ременной передачи с клиновым ремнем, η = 0,95…0,97;

- закрытой цепной передачи, η = 0,90…0,96;

- открытой цепной передачи, η = 0,70…0,88;

- одной пары подшипников η = 0,99;

- фрикционная передача, закрытая - η = 0,90…0,96; открытая - η = 0,70…0,88;

- волновая передача, η = 0,80…0,92;

- муфты соединительной, η = 0,99.

Приведенные значения КПД являются приближенными.

1.2. Выбор электродвигателя.

По найденному значению требуемой мощности Р подбирается электродвигатель и номинальная частота оборотов данного двигателя (см. табл. 1.1). Должно быть выполнено условие Р₁ ≥ Р. Обычно выбирается ближайшее большее значение.

Таблица 1.1

Электродвигатели асинхронные серии 4А по ГОСТ 19523-81

Мощность, P, кВт	Синхронная частота вращения, об/мин
	3000		1500		1000		750
	Марка	nном, об/мин	Марка	nном, об/мин	Марка	nном, об/мин	Марка	nном, об/мин
0,25	56В2	2770	63A4	1380	63B6	890	71В8	680
0,37	63А2	2750	63B4	1365	71A6	910	80А8	675
0,55	63В2	2740	71A4	1390	71B6	900	80В8	700
0,75	71А2	2840	71B4	1390	80A6	915	90LA8	700
1,10	71В2	2810	80A4	1420	80B6	920	90LB8	700
1,50	80А2	2850	80B4	1415	90L6	935	100L8	700
2,20	80В2	2850	90L4	1425	100L6	950	112MA8	700
3,0	90L2	2840	100S4	1435	112MA6	955	112MB8	700
4,0	100S2	2880	100L4	1430	112MB6	950	132S8	720
5,5	100L2	2880	112M4	1445	132S6	955	132M8	720
7,5	112М2	2990	132S4	1455	132M6	965	160S8	730
11,0	132Н2	2990	132M4	1460	160S6	970	165M8	730
15,0	160S2	2940	160S4	1465	160M6	975	180M8	730
18,5	160М2	2940	160M4	1465	180M6	975	200M8	735
22,0	180S2	2940	180S4	1470	200M6	975	200L8	730
1. Пример условного обозначения электродвигателя мощностью 11 кВт, синхронная частота вращения 1500 об/мин Электродвигатель 4А132М4У3 2. Значения символов в условных обозначениях: цифра 4 указывает порядковый номер серии; буква А – род двигателя – асинхронный. Следующие за буквой А числа (двух- или трехзначные) соответствуют высоте оси вращения, мм; буквы L, S и М относятся к установочным размерам по длине станины; буквы А и В – условные обозначения длины сердечника. Цифры 2, 4, 6 и 8 означают число полюсов. Последние два знака У3 показывают, что двигатель предназначен для эксплуатации в зоне умеренного климата.

Таблица 1.2.

Электродвигатели серии 4А. Основные размеры, мм

Тип двигателя	Число полюсов	Габаритные размеры, мм			Установочные и присоединительные размеры, мм									Масса, кг
		l30	h31	d30	l1	l10	l31	d1	d10	b10	h1	l0	b0
71А, В	2, 4, 6, 8	285	201	170	40	90	45	19	7	112	71	-	-	15,1/14
80А		300	218	186	50	100	50	22	10	125	80	131	154	17,5/17,1
80В		320												20/19,5
90L		350	243	208		125	56	24		140	90	156	170	28,7/25,3
100S		365	265	235	60	112	63	28	12	160	100	156	170	36/34,6
100L		395	280			140						169	200	42/40,5
112М		452	310	260/247	80	140	70	32		190	112	172	230	56/54
132S	4, 6, 8	480	350	302/247			89	38		216	132	180	278	77/72
132М	2, 4, 6, 8	530		302/290		178						218	278	93/90
160S	2	624/637	430	358	110	178	108	42	15	254	160	218	278	130
	4, 6, 8							48						135
160М	2	667/680				210		42				248	300	145
	4, 6, 8							48						160
180S	2	662	470	410		203	121	48	15	279	180	256	330	165
	4, 6, 8							55						175
180М	2	702/662				241		48				320	330	185
	4, 6, 8							55						195

1.3. Определение общего передаточного числа привода.

, (1.3)

где n_дв – частота вращения двигателя, об/мин; n_вых – частота вращения выходного вала привода, об/мин.

Частоту вращения выходного вала привода можно найти из формулы:

, (1.4)

где ω_вых – частота вращения выходного вала привода, об/мин/

Общее передаточное число разбиваем по ступеням механических передач:

, (1.5)

где u₁, u₂, …, u_n – передаточные числа соответствующих передач.

Полученное расчетом общее передаточное число распределяют между редуктором и другими передачами, между отдельными ступенями редуктора.

Задаемся значением передаточного числа редуктора, выбирая его из таблицы 1.3.

Таблица 1.3

Рекомендуемые значения передаточных чисел

Закрытые зубчатые передачи (редукторы) одноступенчатые цилиндрические и конические ГОСТ 2185-66
1-ый ряд	1,0	1,25	1,6	2,0	2,5	3,15	4,0	5,0	6,3	8,0	10,0
2-ой ряд	1,12	1,4	1,8	2,24	2,8	3,55	4,5	5,6	7,1	9,0	11,2
Двухступенчатые редукторы ГОСТ 2185-66
1-ый ряд	6,3	8,0	10,0	12,5	16	20,0	25	31,5	40	50	63
2-ой ряд	7,1	9,0	11,2	14	18	22,4	28	35,5	45	56	-
Трехступенчатые редукторы ГОСТ 2185-66
1-ый ряд	31,5	40	50	63	80	100	125	160	200	250	315
2-ой ряд	35,5	45	56	71	90	112	140	180	224	280	355
Открытые зубчатые передачи										3…7
Цепные передачи										2…5
Ременные передачи										2…4
Муфты										1

Значения 1-го ряда следует предпочитать значениям 2-го ряда.

Для двухступенчатой передачи (рис. 1.1):

, (1.5)

где , – передаточные числа быстроходной и тихоходной ступеней редуктора.

а б в

Рисунок 1.1 – Схема цилиндрического (а, б) и коническо-цилиндрического редукторов (в).

Передаточные числа тихоходной ступени двухступенчатых редукторов определяют по соотношениям:

цилиндрических:

, (1.6)

коническо-цилиндрических:

. (1.7)

Передаточные числа быстроходной ступени двухступенчатых редукторов определяют по соотношениям:

. (1.8)

Значение оставшейся передачи (открытой зубчатой, цепной, ременной) определяем по формуле:

, (1.6)

1.4. Расчет мощности на валах привода.

Рассчитаем мощность на валах привода по следующим формулам:

Р_I=Р_дв; Р_II=Р_Iη₁; Р_III=Р_IIη₂; Р_IV=Р_IIIη₃, (1.10)

где Р_дв – мощность выбранного электродвигателя, Вт; Р_I, Р_II, Р_III, Р_IV – мощность на соответствующих ступенях привода, Вт; η₁, η₂, η₃ – КПД соответствующих ступеней привода.

1.5. Расчет частоты вращения валов привода.

Определим частоту вращения валов привода по формулам:

; ; ; , (1.11)

где п_I, п_II, п_III, п_IV – частота вращения на соответствующих ступенях привода; и_пер – передаточное число соответствующей передачи.

Для двухступенчатых редукторов частота вращения вала колеса тихоходной ступени:

, (1.12)

где u_ПП2 – передаточное число соответствующей промежуточной передачи от приводного вала до редуктора.

Если такая передача в схеме привода отсутствует, то п_Т=п_вых.

Частота вращения вала колеса промежуточной ступени:

, (1.13)

где u_Т – передаточное число тихоходной ступени редуктора.

Частота вращения быстроходного вала:

. (1.14)

Частота вращения вала электродвигателя:

. (1.15)

где u_ПП1 – передаточное число соответствующей промежуточной передачи от электродвигателя до редуктора.

Если такая передача в схеме привода отсутствует, то п_эл=п_Б.

По рассчитанной мощности Р_дв и частоте вращения вала электродвигателя n_эд из табл. 1.1 окончательно выбирают электродвигатель таким образом, чтобы его номинальная частота n_ном вращения вала была самой близкой (из возможных вариантов) к большему значению диапазона n_эд. В этом случае размеры и стоимость электродвигателя будут наименьшими. При этом следует иметь в виду, что большая частота вращения вала электродвигателя при одинаковой мощности вызывает увеличение передаточного числа редуктора, а, следовательно, увеличение его длины и высоты. Меньшая частота вращения вызывает увеличение размеров электродвигателя и увеличение ширины зубчатых колес, а, следовательно, уменьшение размеров редуктора.

1.6. Определение вращающих моментов.

Определяем вращающие моменты на всех валах привода по формулам:

, , (1.16)

Для многоступенчатых редукторов момент на быстроходном валу передачи определяется по формуле:

, (1.17)

где и_п1 и η_п1 – передаточное число и КПД передачи, расположенной между электродвигателем и редуктором.

Если в схеме привода такая передача отсутствует, момент на быстроходном валу определяется:

, (1.18)

где η_м – КПД муфты, соединяющей валы электродвигателя и редуктора.

Момент на промежуточном валу передачи определяется по формуле:

, (1.19)

где и_Б и η_ЗБ – передаточное число и КПД быстроходной ступени.

Момент на тихоходном валу передачи определяется по формуле:

, (1.20)

где η_ЗТ – КПД тихоходной ступени.

Момент на выходном валу определяется по формуле:

, (1.21)

где и_п2 и η_п2 – передаточное число и КПД передачи, расположенной между выходным звеном и редуктором.

Если в схеме привода такая передача отсутствует, момент на выходном валу определяется:

, (1.22)