6.2. Алгоритм расчета и конструирования элементов привода

6.2.1. Выбор электродвигателя и кинематический расчет привода

Общий КПД привода

_общ  ₁, ₂, , _n,

где ₁, ₂, … _n – КПД отдельных элементов передач (средние значения КПД приведены в табл. 6.1).

КПД для муфт: жестких   1; упругих и компенсирующих   0,98…0,99; фрикционных   0,85…0,95.

Подбор электродвигателя по требуемой мощности

Р = Р₃ / _общ,

где Р₃ – мощность на выходном валу привода.

По требуемой мощности двигателя Р с учетом возможностей привода, состоящего из одноступенчатого цилиндрического редуктора клиноременной передачи и муфты, по ГОСТ 19523 – 81 (табл. 6.2) выбирают электродвигатель трехфазный, короткозамкнутый серии 4А закрытый или серии АИР (табл. 6.3), обдуваемый, с синхронной частотой вращения n_дв.с. ≈ n_вых.· i′_общ., где i′_общ. – предварительно принятое передаточное отношение привода.

Таблица 6.1

Тип передачи	КПД передачи		Среднее значение передаточного отношения (числа)
	закрытой	открытой
Зубчатая передача: с цилиндрическими колесами с коническими колесами	0,96…0,98 0,95…0,97	0,93…0,95 0,92…0,94	2,5…6,3 2…4
Червячная передача при червяке: однозаходном двухзаходном трехзаходном четырехзаходном	0,65…0,7 0,7…0,75 0,80…0,85 0,85…0,90	— — — —	20…50 15…30 12…20 8…15
Цепная передача	0,95…0,97	0,92…0,95	1,5…4
Ременная передача	—	0,94…0,97	2…4
Примечание: потери на трение в подшипниках оцениваются следующими коэффициентами: для одной пары подшипников качения  = 0,99…0,995; для пары подшипников скольжений  = 0,98…0,99.

Таблица 6.2

Мощ-ность двигателя, кВт	Синхронная частота вращения, об/мин
	3000	Тп Т1	1500	Тп Т1	1000	Тп Т1	750	Тп Т1
0,55 0,75 1,1 1,5 2,2 3 4 5,5 7,5 11 15 18,5	63B2/2800 71A2/2840 71B2/2810 80A2/2850 80B2/2850 90L8/2840 100S2/2880 100L2/2880 112M2/2900 132M2/2900 160S2/2940 160M2/2940	2,0  1,6  1,4	71A4/1390 71B4/1390 80A4/1420 80B4/1415 90L4/1425 100S4/1435 100L4/1430 112M4/1445 132S4/1455 132M4/1460 160S4/1465 160M4/1465	2,0  1,4	71B6/900 80A6/915 80B6/920 90L6/935 100L6/950 112MA6/955 118MB6/950 132S6/965 132M6/970 150S6/975 166M6/975 180M6/975	2,0  1,2	84В8/700 90LA8/700 90LB8/700 100L8/700 112MA8/700 118MB8/700 132S8/720 132M8/720 160S8/730 160M8/730 180M8/730 200M8/735	1,6  1,8  1,4  1,2

Передаточное отношение i – отношение угловой скорости или частоты вращения входного звена к угловой скорости или частоте вращения выходного звена, передаточное число u – отношение числа зубьев большего колеса к числу зубьев меньшего колеса (шестерни), применяется для расчетов зубчатых и винтовых, в том числе червячных, передач¹. Для понижающих зубчатых и винтовых передач i = u. В данном случае входное звено (быстроходный вал) – вал электродвигателя, выходное звено – тихоходный вал привода.

Таблица 6.3

Технические данные двигателей серии АИР

Мощность Р, кВт	Синхронная частота, мин-1
	3000	1500	1000	750
0,37	–	–	71A4/915	–
0,55	–	71А4/1357	71B6/915	–
0,75	71A2/2820	71B4/1350	80А6/920	90LA8/705
1,1	71B2/2805	80A4/1395	80B6/920	90LB8/715
1,5	80А2/2850	80B4/1395	90L6/925	100L8/702
2,2	80В2/2850	90L4/1395	100L6/945	112MA8/709
3	90L2/2850	100S4/1410	112MA6/950	112MB8/709
4	100L2/2850	100L4/1410	112MB6/950	132S8/716
5,5	100S2/2850	112M4/1432	132S6/960	132М8/712
7,5	112M2/2895	132S4/1440	132M6/960	160S8/7273
11	132M2/2910	132M4/1447	160S6/9704	160M8/7273
15	160S2/29101	160S4/14552	160M6/9705	180M8/731
18,5	160M2/29101	160M4/14552	180M6/9803	–
22	180S2/29191	180S4/14623	–	–
30	180M2/29251	180М4/14701	–	–
Примечания: 1. Отношение максимального вращающего момента к номинальному Тmax/Т=2,2; для отмеченных знаками: 1 - Тmax/Т=2,7; 2 - Тmax/Т=2,9; 3 - Тmax/Т=2,4;5 - Тmax/Т=2,6. 2. Пример обозначения двигателя: «Двигатель АИР100L2 ТУ 16-525.564 – 84» Структура условного обозначения электродвигателей (АИРХХХХХХ): А - асинхронный И - унифицированная серия (И - Интерэлектро); Х - Привязка мощностей к установочно-присоединительным размерам (Р - по РС 3031 -71); XXX - габарит, мм; Х - установочный размер по длине станины (S,M,L); Х - длина сердечника статора (А или В, отсутствие буквы- означает только одну длину сердечника - первую); Х - число полюсов: 2, 4, 6, 8; Электродвигатели основного исполнения предназначены для привода общепромышленных механизмов.

Номинальная мощность электродвигателя должна быть не менее требуемой, т.е. Р_дв≥Р_треб.. Из табл. 6.2 в зависимости от мощности двигателя и синхронности частоты вращения вала выписывают предположительные марки двигателя:

; ; ; .

Передаточное отношение привода выбирают согласно кинематической схеме и рекомендации табл. 6.1. Для двухступенчатого привода, состоящего из последовательно соединенных клиноременной и зубчатой передач, общее передаточное отношение привода

где n_дв – фактическая номинальная асинхронная частота вращения вала двигателя, об/мин; n_вых – частота вращения выходного вала привода, об/мин; i₁ – передаточное отношение клиноременной передачи первой ступени привода; – передаточное отношение (число) второй ступени привода (зубчатогоредуктора).

Передаточное число редуктора выбирают из ряда по ГОСТу 2185-66) по типу зубчатых колёс: прямозубые – ; косозубые – ; шевронные – .

Общее максимальное и минимальное передаточное отношение привода:

где , (табл. 6.1).

Требуемые частоты вращения вала двигателя

В диапазоне частот вращения вала по требуемой мощности выбирают электродвигатель.

Общее передаточное отношение привода и разбивка его по ступеням

Общее передаточное отношение привода:

Тогда передаточное отношение клиноременной передачи:

Для того чтобы избежать значительного увеличения размеров ременных передач, следует назначать их передаточное отношение меньшим, чем передаточное число зубчатой передачи привода (i₁ < i₂ = u₂).

Частота вращения валов, об/мин.

На валу электродвигателя n_дв = n₁; на входном (быстроходном) валу редуктора n₂ = n₁/ i₁; на выходном (тихоходном) валу редуктора n₃ = n₂ / u₂.

По частотам вращения определяют угловые скорости , рад/с, каждого вала _i  ( n_i ) / 30.

Мощность, передаваемая каждым валу привода

Р_i= Р_тр  ₁  ₂   _n,

где P_i – мощность на i-том валу, кВт; ₁, ₂,  _n – КПД механизмов и устройств, предшествующих i-му валу.

Вращающие моменты на валах привода, Н·м:

Т_i = Р_i / _i или Т_i = 9556  ( Р_i  10^–3 / n_i ),

где Р_i – мощность, передаваемая i-ым валом, Вт; _i – угловая скорость этого вала, рад/с; n_i – частота вращения i-го вала, об/мин.