Определение потребной мощности и выбор электродвигателя

Расчётная мощность электродвигателя в киловаттах определяется по зависимости

(3)

где Т_Е – постоянный вращающий момент на валу ИМ, эквивалентный перемен-
ному моменту, заданному графиком нагрузки, кНм;

ω – угловая скорость вращения вала ИМ конвейера, рад/с;

– общий КПД привода.

Эквивалентный вращающий момент рассчитывается следующим образом:

(4)

где Тi, ti – ступени нагрузки (момента) и соответствующее ей время работы
по графику нагрузки;

t – общее время работы под нагрузкой;

Т – номинальный вращающий момент на ИМ, кНм.

Номинальный момент находится по формуле

(5)

где Ft – окружное усилие на рабочем элементе Им, кН;

D – диаметр барабана (D_Б ) или звёздочки (D_З ), мм.

Угловая скорость вращения вала ИМ определяется по формуле

(6)

где V - скорость тягового элемента конвейера, м/с.

Общий КПД привода находится как произведение КПД отдельных звеньев кинематической цепи:

Значения КПД отдельных звеньев кинематической цепи можно принимать по табл. 4. КПД планетарных и волновых редукторов принимаются по рекомендациям специальной литературы [1 и др.].

Таблица 4

Коэффициент полезного действия (КПД) отдельных звеньев
кинематической цепи

Тип звена	Обозначение	КПД
Передача зубчатая: цилиндрическая закрытая     цилиндрическая открытая   коническая закрытая		0,97 - 0,99
0,90 - 0,95
0,95 - 0,97
Переда червячная при передаточном отношении: свыше 30 от 14 до 30 от 8 до 14		0,70 - 0,80 0,75 - 0,85 0,80 - 0,90
Передача ременная (все типы):		0,94 - 0,96
Передача цепная		0,93 - 0,95
Муфта соединительная		0,98
Подшипники качения (пара)		0,99

Зависимость (3) является не единственной для определения расчетной мощности двигателя. Так, для расчета РР можно исполь­зовать формулу

где F_tE - эквивалентное окружное усилие, кН. Оно определяется по зависимости, аналогичной (4), в которой Т заменяется на Ft, а

Кроме того, для этих же целей можно использовать зависи­мость, вытекающую из формулы (3), с учетом (9):

(7)

Для однозначного выбора электродвигателя одной расчетной мощности недостаточно. Необходимо также знать расчетную частоту вращения вала электродвигателя или возможный диапазон ее изменения:

(8)

где n_эmax, n_эmin – соответственно максимальная и минимальная (для заданной кинематической схемы привода) расчетная частота враще­ния вала электродвигателя, об/мин; n_им – частота вращения вала ИМ, об/мин; U_omax, U_omin – соответственно максимальное и мини­мальное общее передаточное отношение кинематической схемы привода.

(9)

где ω – угловая скорость вала ИМ, рассчитывается по формуле (6).

Общее передаточное отношение привода определяется как произве­дение пере-даточных отношений отдельных ступеней передач, входящих в кинематическую схему:

(10)

где U_imax ^. U_imin – соответственно максимальное и минимальное передаточное отношение i- й ступени передач (определяется по табл. 5). Из таблиц характеристик стандартных электродвигателей единой се­рии АИР (см. п. 6.) выбираем электродвигатель по условиям

(11)

где Р_таб n_таб – табличные значения соответственно мощности, кВт и частоты вращения вала, об/мин.

Если выбирается стандартный редуктор, то минимальное и максимальное передаточные отношения редуктора выбираются по соответствующим таблицам приложения.

Таблица 5

Рекомендуемые значения передаточных отношений
отдельных ступеней передач

Тип передачи	Твердость зубьев	Передаточное отношение
Uрек	Uпред
Зубчатая цилиндрическая тихоходная ступень (во всех редукторах)	<<HRC 56	2.5 - 5.0	6.3
>HRC 56	2.0 – 4.0	5.6
Зубчатая цилиндрическая быстроходная ступень в редукторах с развернутой схемой	<<HRC 56	3.15 – 5.0	8.0
>HRC 56	2.5 – 5.0	6.3
Зубчатая цилиндрическая быстроходная ступень в соосном редукторе	<<HRC 56	4.0 – 6.3	9.0
>HRC 56	3.15 – 5.0	8.0
Зубчатая цилиндрическая открытая передача	<<HB 350	4.0 – 8.0	12.5
Зубчатая коническая передача	<<HB 350	1.0 – 4.0	6.3
>HRC 40	1.0 – 4.0	5.0
Червячная передача	-	10 – 50	80,0
Цепная передача	-	1,5 – 4,0	10,0
Ременная передача	-	2,0 – 4,0	8,0
Планетарная по рис. 2:
схема 10	-	3,0 – 9,0	-
схема 11	-	7,0 – 16,0	-
схема 12	-	8,0 – 30,0	-
схема 13	-	20 - 500	-
Волновая по рис. 2:
схема 14	-	80 – 300	400,0
схема 15	Z3 = Z4	70 – 200	-
Z3 < Z4		-
схема 16	Z3 = Z4	70 – 200	-
Z3 > Z4	24 – 200	-

Если скоростной диапазон достаточно большой, т.е по скоростной характеристике можно выбрать несколько двигателей, окончательное решение принимается с учетом следующих соображений. Быстроходные двигатели легче и дешевле тихоходных, поэтому предпочтительнее. Однако выбор быстроходного двигателя приводит к увеличению общего передаточного отношения редуктора и, как правило, к увеличению его габаритов, массы и стоимости. Если позволяет скоростной диапазон, рекомендуется выбирать два двигателя с различной скоростной характеристикой и последующий расчет вести параллельно. В конце расчета производится анализ вариантов по кинематическим, технико-экономическим и другим признакам и выбира­ется окончательный вариант.

В случае выбора стандартного редуктора окончательный вариант значения частоты вращения вала электродвигателя определяют по минимальной погрешности величины передаточного отношения выбранного редуктора от ее расчетного значения.

Далее производится проверка выбранного двигателя на перегрузку [4]. Она преследует цель предотвратить "опрокидывание" (остановку двигателя под нагрузкой) при резком увеличении нагрузки. Проверку производят при возможных неблагоприятных услови­ях эксплуатации, когда напряжение в электросети понижено на 10 % (что соответствует уменьшению движущего момента на 19 %), а наг­рузка достигает максимального значения:

где P_таб – номинальная мощность двигателя по каталогу, кВт; T_max – максималь-ный момент при эксплуатации (по графику нагрузки), кНм; n_таб – асинхронная частота вращения вала электродвига­теля по каталогу, об/мин; ψ_n – кратность пускового момента по каталогу на электродвигатель (см. п.6). Если условие (12) не выполняется, то следует выбрать двигатель большей мощности.

В пояснительной записке приводится полное обозначение выбранного двигателя (см. п.6), эскиз двигателя с указанием основных габаритных и присоединительных размеров и его основных тех­нических данных.

ПРИМЕР

Задание КП.15.Д4.34.21.

Исходные данные: Ft = 3,0 кН; V = 1,0 м/с; Dб = 500 мм;

а = 1,25 π; В = 800 мм; Н = 600 мм.

Кинематическая схема График нагрузки

Расчет:

Номинальный момент на валу ИМ. Зависимость (5):

Расчет эквивалентного вращающего момента.

Согласно приведенному графику нагрузки по зависимости (4) получаем

Угловая скорость вращения вала ИМ. Зависимость (6):

Расчет КПД привода. Согласно кинематической схеме (рис. 6) и зависимости (7), а также с учетом данных табл. 4 получаем

Расчетная мощность электродвигателя. Зависимость (3):

Частота вращения вала ИМ. Зависимость (9):

Возможный диапазон общего передаточного отношения кинематичес­кой схемы привода. Зависимость (10), табл. 5 (твердость зубьев NRC < 56), рис. 6

Возможный диапазон асинхронной частоты вращения вала электродвигателя. Зависимость (8):

В соответствии с расчетной мощностью и полученным диапазоном скоростей, а также рекомендацией на стр. 16 из табл. п. 6. вы­бираем два электродвигателя:

4А90 L 2УЗ Р_Таб1 = 3,0 кВт, n_таб1 =2840,

4А100 S 4УЗ Р_Таб2 -=3,0 кВт, n_таб2 =1435.

Если выбирается стандартный двухступенчатый редуктор, то .

Тогда

Для данного примера в этом случае подходят все двигатели c мощностью 3,0 кВт.

Поиск по сайту: