10.3.3. Выбор двигателя. Кинематический расчет привода

Определить номинальную мощность и номинальную частоту вращения двигателя.

Определить передаточное число привода и его ступеней.

Рассчитать силовые и кинематические параметры привода.

Двигатель является одним из основных элементов машинного агрегата. От типа двигателя, его мощности, частоты вращения и прочего зависят конструктивные и эксплуатационные характеристики рабочей машины и ее привода.

Для проектируемых машинных агрегатов рекомендуются трехфазные асинхронные короткозамкнутые двигатели серии 4А. Эти двигатели наиболее универсальны. Закрытое и обдуваемое исполнение позволяет применить эти двигатели для работы в загрязненных условиях, в открытых помещениях и т. п.

Таблица 10.7

Диапазон мощностей трехфазных асинхронных двигателей серии 4а, кВт

Синхронная частота вращения, об/мин	Тип двигателя
	56 В	63 А, В	71 А, В	80 А, В	90 L
3000 1500 1000 750	0,25 - - -	0,37; 0,55 0,25; 0,37 0,25 -	0,75; 1,1 0,55; 0,75 0,37; 0,55 0,25	1,5; 2,2 0,75; 1,1 0,55; 0,75 0,37; 0,55	3,0 2,2 1,5 0,75; 1,1
	100S, L	112M, MA,MB	132S	132M	160S
3000 1500 1000 750	4,0; 5,5 3,0; 4,0 2,2 1,5	7,5 5,5 3,0; 4,0 2,2; 3,0	– 7,5 5,5 4,0	– – 7,5 5,5	– – – 7,5

Двигатели серии 4А применяют для приводов механизмов, имеющих постоянную или мало меняющуюся нагрузку при длительном режиме работы и большую пусковую нагрузку вследствие повышенной силы трения и больших инерционных масс, например, конвейеров, шнеков, смесителей, грузоподъемников и т. п. Эти двигатели работают при любом направлении вращения, обеспечивая при необходимости реверсивность машинного агрегата.

Исходными данными технических заданий на курсовое проектирование предусмотрено применение двигателей серии 4А с диапазоном мощностей от 0,25 до 7,5 кВт (табл. 10.7).

10.3.4. Определение номинальной мощности и номинальной частоты вращения двигателя

Мощность двигателя зависит от требуемой мощности рабочей машины, а его частота вращения – от частоты вращения приводного вала рабочей машины Пример

1. Определить требуемую мощность рабочей машины P_р.м, кВт:

P_р.м = F·v – если в исходных данных на проектирование указано значение тяговой силы F, кН, и линейной скорости v, м/с, тягового органа рабочей машины;

P_р.м = T·ω – если указано значение вращающего момента T, кН∙м, и угловой скорости ω, рад/с, тягового органа рабочей машины.

2. Определить общий коэффициент полезного действия (КПД) привода:

η = η_з.п η_о.п η_м η_п.к η_п.с,

где η_з.п, η_о.п, η_м, η_п.к, η_п.с – коэффициенты полезного действия закрытой передачи, открытой передачи, муфты, подшипников качения (по кинематической схеме в редукторе две пары подшипников) и подшипников скольжения (по схеме на приводном валу рабочей машины одна пара подшипников).

Значения КПД передач и подшипников выбрать из табл. 18 и примечания к ней.

4. Определить требуемую мощность двигателя P_дв, кВт:

.

4. Определить номинальную мощность двигателя P_ном, кВт.

Значение номинальной мощности выбрать из табл. 6 по величине, большей, но ближайшей к требуемой мощности Р_дв: Р_ном > Р_дв .

Выбрать тип двигателя (см. табл. 10.7).

Каждому значению номинальной мощности Р_ном соответствует в большинстве не одно, а несколько типов двигателей с различными частотами вращения, синхронными 3000, 1500, 1000, 750 об/мин. Выбор оптимального типа двигателя зависит от типов передач, входящих в привод, кинематических характеристик рабочей машины (см. исходные данные) и производится после определения передаточного числа привода и его ступеней (табл.10.8). При этом надо учесть, что двигатели с большой частотой вращения (синхронной 3000 об/мин) имеют низкий рабочий ресурс, а двигатели с низкими частотами (синхронными 750 об/мин) весьма металлоемки, поэтому их нежелательно применять без особой необходимости в приводах общего назначения малой мощности.

В приведенном ниже примере рассматривается и анализируется возможность применения для определенно выбранной номинальной мощности Р_ном всех типов двигателей.

Таблица 10.8

Значения КПД механических передач (без учета потерь в подшипниках)

Тип передачи	Закрытая	Открытая
Зубчатая: Цилиндрическая Коническая Червячная при передаточном числе u: Свыше 30 От 14 до 30 От 8 до 14 Цепная Ременная: Плоским ремнем Клиновыми (поликлиновым) ремнями	0,96…0,97 0,95…0,97 0,7…0,75 0,8…0,85 0,85…0,95 0,95…0,97 – –	0,93…0,95 0,92…0,94 – – – 0,9…0,93 0,96…0,98 0,95…0,97
Примечания: 1. Ориентировочные значения КПД закрытых передач в масляной ванне приведены для колес, выполненных по 8-й степени точности, а для открытых — по 9-й; при более точном выполнении колес КПД может быть повышен на 1…1,5 %, при меньшей точности — соответственно понижен. 2. Для червячной передачи предварительное значение КПД принимают ηз.п = 0,75...0,85. 3. Потери в подшипниках на трение оцениваются следующими коэффициентами: для одной пары подшипников качения ηп.к= 0,99...0,995; для одной пары подшипников скольжения ηпк = 0,98...0,99. 4. Потери в муфте принимаются ηм = 0,98.