Детали машин принципы  проектирования Расчеты деталей машин на прочность Расчёт червячных передач Пример выполнения курсового проекта Резьбовые соединения Клеммовые соединения Червячные передачи Зубчатая передача

Порядок выполнения курсового проекта

Внимательно ознакомиться с заданием и подобрать необходимую литературу (желательно с каталогами редукторов).

Расчёт требуемой мощности электродвигателя и выбор серийного электродвигателя

  Мощность электродвигателя определяется по известным зависимостям школьного курса физики:  (вт) (15.1)

 где Р – усилие рабочего органа привода (Н), v – линейная скорость рабочего органа привода (м/с), η – суммарный КПД привода.

 Или  (вт) (15.2)

 где Т – вращающий момент рабочего органа привода (Нм), n – частота вращения рабочего органа привода (об/мин), ω - частота вращения рабочего органа привода (рад/с).

 Как правило, один из необходимых параметров указан в задании.

Суммарный КПД привода n = n1*n2*n3* ……ni, где ni - КПД каждого составляющего элемента (передачи, подшипников, …) привода.

  Таблица 15.1

 Значения КПД механических передач

 Передача

 КПД

Зубчатая в закрытом корпусе (редуктор):

цилиндрическими колесами

коническими колесами

Зубчатая открытая

Червячная в закрытом корпусе при числе витков

(заходов) червяка:

z, = l

z, = 2

z,=4

Цепная закрытая

Цепная открытая

Ременная :

плоским ремнем

клиновыми ремнями

0,97-0,98

0,96-0,97

0,95-0,96

0,70-0,75

0,80-0,85

0,85-0,95

0,95-0,97

0,90-0,95

0,96-0,98

0,95-0,97

Примечание. Потери на трение в опорах каждого вала учитываются множителем η0 = 0,99-0,995 = КПД пары подшипников качения.

 В задании на курсовое проектирование момент на выходном валу задан в виде графика нагрузки, который учитывает фактические условия работы привода.

Рассмотрим в качестве примера, приведенный на рисунке график нагрузки привода.

 Его следует понимать так:

в течение суток привод работает 50% времени, т. е. продолжительность его включения ПВ = 50%.

в течение года привод работает 65% времени и значит общее время работы привода за один год составит 

365дней*24 часа*0,65*0,5=2847часов.

 За это время в пусковом режиме двигатель работает 0,003% на моменте, который составляет 1,3 от номинала, т.е. требуется мощность, превышающая расчётную в 1,3 раза. На расчётном моменте ( на номинальной мощности двигателя) привод работает 20% времени; на моменте 0,7 от номинала 30% времени и на моменте 0,5 от номинала 50% времени. Анализ графика показывает, если выбрать двигатель по номинальной мощности, то он явно будет недогружен более чем на 50% времени работы, но одновременно он будет и перегружен во время пусков в работу. Это учтено в конструкции серийно выпускаемых асинхронных электродвигателей и в каталоге даётся соотношение пускового момента к номинальному, которое в нашем случае должно быть не менее 1,3. Что касается номинальной мощности, то её на первом этапе следует подсчитать по формулам

(15.1) и (15.2) через эквивалентный момент с учётом графика нагрузки.

  Тэкв= (15.3)

Для нашего конкретного случая

 Тэкв.=

и требуемая эквивалентная мощность Nэкв = Т2*ω*0,875/η.

Номинальная требуемая мощность N = Т2*ω/η.

Подсчитав то и другое значение можно приступать к выбору мощности электродвигателя.

 Пусть, например, нам требуется выбрать мощность двигателя ленточного транспортёра со следующими параметрами: скорость транспортёра -0,5м/с , усилие на ленте транспортёра -4000Н , общее КПД привода -0,81 , график нагрузки приведен выше.

 Номинальная мощность N = 4000*0,5 / 0,81 = 2470 вт =2,47 квт.

 Эквивалентная мощность Nэкв = N*0,875 = 2,47*0,875 = 2,16 квт.

По каталогу выпускаемых электродвигателей (см. приложение 18.7) исходя из номинальной мощности необходимо выбрать двигатель мощностью 3 квт. Исходя из эквивалентной мощности можно выбрать двигатель мощностью 2,2 квт.

 Пусть нам требуется электродвигатель с частотой вращения 1500 мин –1 (самая оптимальная частота вращения с точки зрения экономичности и рекомендуемая в курсовом проектировании). Для данных двигателей по каталогу отношение пускового момента к номинальному Тп / Тн = 2.

Требуемая пусковая мощность по графику нагрузки Nп = 1,3*2,47 = 3,21 квт.

Серийный электродвигатель мощностью 2,2 квт. обеспечит на пуске мощность

 2,2*2 = 4квт. Таким образом мы имеем право выбрать двигатель мощностью

 2,2 квт, но он будет перегружен на (2,47/2,2)  -11.2% по номинальной мощности. Продолжительность включения нашего двигателя по заданию ПВ = 50% и значит допустима перегруза по номинальной мощности в пределах, указанных в таблице 15.2. 

 Таблица 15.2

Продолжительность включения электродвигателя, ПВ %

Допустимая перегрузка по номинальной мощности для асинхронных двигателей серии АИР

100%

0%

80%

5%

60%

10%

40%

20%

С учётом таблицы 15.2 мы окончательно имеем право выбрать электродвигатель мощностью 2,2 квт, хотя по расчёту требуется мощность 2,47 квт.

 И далее в расчётах зубчатых или червячных передач в качестве расчётного можно принимать не номинальный вращающий момент, а эквивалентный.

Назначение передаточных чисел составляющих привода

 В заданиях на курсовое проектирования привод, как правило состоит из нескольких механических передач: зубчатых, червячных, цепных, ремённых. Правильное назначение передаточного числа каждой передачи значительно упрощает последующую работу. В табл. 15.3 приведены передаточные числа для различных механических передач, рекомендуемые для курсового проектирования.

 Таблица 15.3

Наименование передачи

Передаточное число

Зубчатая цилиндрическая

1-5

Зубчатая коническая

1-4

Червячная

8-40

Цепная

1-4

Ремённая

0,5-2,5

  Общее передаточное число привода uр = nдв / nв = u1*u2*u3*… равно отношению частоты вращения электродвигателя к частоте вращения выходного звена ( звёздочки, шкива, барабана, ..) и равно произведению передаточных чисел, составляющих его передач. далее рекомендуется рассчитать по формуле (15.2) крутящие моменты с учётом КПД на каждом валу передачи и свести их в таблицу.

Процесс разработки машин имеет сложную, разветвлённую неоднозначную структуру и обычно называется широким термином ПРОЕКТИРОВАНИЕ — создание прообраза объекта, представляющего в общих чертах его основные параметры. Под КОНСТРУИРОВАНИЕМ некоторые авторы понимают весь процесс от идеи до изготовления машин, некоторые — лишь завершающую стадию его подготовки [14, 24, 25, 38]. Но в любом случае цель и конечный результат конструирования — создание рабочей документации (ГОСТ 2.102-68), по которой можно без участия разработчика изготавливать, эксплуатировать, контролировать и ремонтировать изделие.
Расчеты деталей машин и механизмов