Работа рассмотрена на заседании кафедры “Прикладная механика” и рекомендована к печати.
Зав. кафедрой Андреенков Е. В., к.т.н.
Автор: В.В. Егоров, к.т.н.
Рецензент: профессор В.А. Иванов, д.т.н.
Е30 Егоров В. В. Кинематический расчет приводной станции конвейера: Методические указания к выполнению курсового проектирования /Егоров В. В. – М.: ИИЦ МГУДТ, 2005 – 45 стр.
Рассмотрены вопросы составления и компоновки различных кинематических схем привода, подбора стандартных электродвигателей и редукторов, расчета основных нагрузок на валах передач. Даны примеры расчета, таблицы кинематических и геометрических параметров различных типов передач, редукторов и двигателей. Указания предназначены для всех специальностей и направлений.
УДК
621.83
Ó Московский государственный университет дизайна и технологии, 2005
3
I. Назначение привода
Привод является одной из основных частей любой машины. Правильный выбор типа привода, его рациональная компоновка и проектирование в значительной степени определяют возможность получения наиболее благоприятных технико-экономических и эксплуатационных характеристик машины.
Привод включает в себя двигатель того или иного типа и передачу-трансмиссию. Последняя служит для передачи энергии двигателя к рабочему органу и может быть механической, электрической, гидравлической, пневматической и комбинированной. В современной технике у подавляющего числа машин движение рабочих органов является вращательным. Это относится и к машинам, работающим в легкой промышленности. Приводы большей части этих машин допускают применение стандартных двигателей и однотипных механических передач, в том числе, стандартных редукторов, что позволяет отнести эти передачи к категории общего назначения. Рациональное проектирование приводов общего назначения должно способствовать снижению их массы, габаритных размеров, повышения к.п.д. и надежности. Особую группу составляют приводы, в которых используется встраиваемые двигатели и встраиваемые механические передачи – мотор-редукторы.
2. Электродвигатели переменного тока
Тип электродвигателя выбирается с учетом ряда факторов: 1) назначения механизма или машины, для которой проектируется данный привод; 2) величины потребной мощности; 3) ограничений по массе, габаритным размерам и условиям работы привода; 4) режима работы привода и обеспечения соответствующей механической характеристики.
Выбранный электродвигатель должен удовлетворять следующим условиям: обеспечивать момент, достаточный для разгона механизма; при работе в заданном режиме не должен испытывать длительных перегрузок, ведущих к перегреву электродвигателя;
Мощность электродвигателя всегда относят к определенному режиму работы. При проектировании привода режим работы является заданным.
Чем ниже частота вращения вала электродвигателя, тем больше его габариты, масса и стоимость. Высокооборотные двигатели напротив; но с увеличением частоты вращения растет общее передаточное отношение привода, а, следовательно, и ее стоимость. Поэтому в приводах при нереверсивном вращении вала применяют двигатели с n 
=1500 мин 
, при реверсивном вращении n =1000 мин .
4
Электродвигатели трехфазного тока серии 4А мощностью от 0,06 до 400 кВт предназначаются для приводов механизмов, не предъявляющих особых требований к пусковым характеристикам, скольжению и т.д. при температуре окружающего воздуха от –40 до +40 °. По степени защиты они выполняются закрытыми обдуваемыми – 1Р44. Электродвигатели со степенью защиты – 1Р44 изготавливаются на лапах – М100 (основное исполнение); с лапами и фланцевым щитом М200 и с фланцевым щитом М300 (Таблицы 2,3.). Выпускаются электродвигатели для работы от сети частотой 50 и 60 Гц.
Пример условного обозначения электродвигателя: 4А112МА8У3. Здесь 4 – номер серии; А – асинхронный; 112 – высота (мм) от основания до оси вала; М (либо S или L) – установочный размер по длине станины; А (или В) – длина сердечника статора при условии сохранения установочного размера, отсутствии букв А и В означает наличие только одной длины сердечника; 8 – число полюсов; У3 – климатическое исполнение и категория размещения по СТ СЭВ 458-77 и СТ СЭВ 460-77.
Для приводов механизмов, характеризующихся относительно большими приводными массами, ударным и пульсирующим характером нагрузки, большой частотой пусков и реверсов, например для грузоподъемных машин – кранов, тельферов, штабеллеров и т.д., рекомендуется применять электродвигатели крановые серии МТКБ с короткозамкнутым ротором.
С целью уменьшения габаритов, массы и упрощения сборки механического привода целесообразно использовать мотор-редукторы – электродвигатели, объединенные в одном компоновочном блоке с редуктором.
Применение мотор-редукторов дает возможность обеспечить большую чем в других приводах точность расположения вала электродвигателя относительно вала редуктора, уменьшает общее количество деталей привода. Монтаж привода значительно упрощается.
3. Кинематические схемы приводов.
Выбор и обоснование кинематических схем является первым этапом проектирования привода. Кинематическая схема строится в зависимости от назначения и условий работы машины. Передачи, устанавливаемые между двигателем и рабочей машиной (рабочим органом), должны выполнять целый ряд функций, главными из которых являются: 1) понижение скорости на рабочем органе; 2) передача и повышение крутящего момента; 3) изменение траектории или характера движения; 4) изменение направления или плоскости движения; 5) регулирование скорости.
Выбор кинематической схемы во многом зависят от двигателя, используемого для привода, и требований, предъявляемых к рабочей машине (характер и траектория движения, скорость, крутящий момент, мощность и т.д.).
Блок-схема привода выглядит следующим образом:
| электродвигатель | 
| передачи | 
| машина (конвейер) |
5
4. Распределение нагрузок в звеньях привода
Мощность на ведущем валу привода (электродвигателя), т.е. мощность, которую необходимо снимать с вала электродвигателя, чтобы привести в движение рабочий орган машины определяют:
,
где: Pр – мощность, которую необходимо подавать на приводной вал конвейера, чтобы обеспечить заданную производительность;
Pэл – мощность стандартного электродвигателя по каталогу;
– мощность, которая отбирается с электродвигателя;
– к.п.д. привода.
,
где 
– к.п.д. первой передачи (например, ременной – желательно начинать от ведущего вала);
– к.п.д. второй передачи (редуктора) и т.д. ;
n – количество передач привода.
Значения к.п.д. основных видов передач приведены в таблице 1.
После определения мощности ведущего вала привода Pэл’ по каталогу электродвигателей или из литературы, содержащей необходимые данные о них, выбирается по ближайшей большей мощности соответствующий электродвигатель, откуда принимаются технические данные для него :
1. Номинальная мощность Pэл [кВт];
2. Частота вращения 
[мин-1];
Тип электродвигателя (Таблица 2), его размеры (Таблица 3).
Номинальная мощность электродвигателя должна обязательно быть 
.
Передаточное число привода определяется
,
где 
– частота вращения выбранного электродвигателя, либо выходного вала мотор-редуктора;
– частота вращения вала рабочего органа (например, 
– частота вращения приводного барабана ленточного конвейера, или 
– частота вращения тяговой звездочки цепного конвейера и т.п.).
Если частота вращения – постоянна, то передаточное число также постоянно. В ряде машин в процессе работы скорость рабочего органа может меняться, в этом случае и передаточное число будет переменным.
6
Разбивка передаточного числа привода 
на передаточные числа отдельных передач :
= u1* u2… un ,
где u1 – передаточное число первой передачи (например, ременной), начиная от электродвигателя;
u2 – передаточное число второй передачи (редуктора) и т.д. (Таблица 1).
Номинальный крутящий момент на валу электродвигателя определяется
[ H ×м] , где 
[1/ c]
При разработке кинематической схемы привода конвейера и её компоновке необходимо знать размеры и характер движения рабочего вала. Следует установить один, а желательно несколько вариантов возможного взаимного положения электродвигателя и рабочего вала в пространстве и подобрать передачи привода в зависимости от величины передаточного числа, относительного расположения передачи в пространстве и рекомендаций преподавателя. Приводы могут иметь следующие типы передач: редукторы – цилиндрические (прямо- и косозубые) зубчатые конические, зубчатые коническо-цилиндрические; червячные; планетарные; волновые; комбинированные; передачи ременные; цепные; винтовые; гидродинамические. Передачи могут быть открытыми и закрытыми.
Пример 1.
Подобрать и выполнить кинематический расчет вертикально-замкнутого двухцепного пластинчатого конвейера. Из расчета конвейера известно: 
= 0,15 м/с – скорость цепи конвейера; 
= 80 мм – шаг тяговой цепи; 
= 18 – число зубьев тяговой звездочки; 
=2000 H – окружная сила на приводном валу конвейера.
Решение.
1. Мощность, которую необходимо подавать на приводной вал конвейера, чтобы привести его в действие:
кВт,
где 
- коэффициент запаса мощности, учитывающий повышение сопротивления (перегрузка) при пуске двигателя. Принимаем К=1.25.
Дата: 2019-03-05, просмотров: 184.
