Кинематический расчет привода - практическая работа

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

Цель работы:

1.  Изучить последовательность выполнения кинематического расчета привода.

2.  Ознакомиться с примером кинематического расчета привода.

3.  Выполнить кинематический расчет привода для индивидуального задания.

Порядок выполнения кинематического расчета привода. Проектирование машины любого типа начинается с расчета привода, который начинают с выбора двигателя по потребной мощности, кинематической схеме привода и условиям эксплуатации, указанным в задании на разработку машины. Требуемую мощность двигателя определяют на основании исходных данных – рабочих характеристик машины.

Если указана мощность () на выходном валу привода, то расчетная мощность на входном валу привода определяется по зависимости:

, (1)

где - коэффициент полезного действия (КПД) привода, который равный произведению частных КПД элементов привода

, (2)

где - КПД отдельных звеньев кинематической цепи привода, ориентировочные значения, которых приведены в таблице 1.1.

С учетом расчетной мощности на входном валу привода определяется мощность двигателя привода из условия .

Если на выходном валу указаны вращающий момент () и его угловая скорость (), то мощность привода

. (3)

Если на выходном валу указаны тяговое усилие ()и его скорость (), то мощность на входном валу привода

. (4)

Таблица 1.1. Средние значения коэффициентов полезного действия элементов привода

Элемент привода		Элемент привода
Закрытая зубчатая: с цилиндрическими колесами с коническими колесами Открытая зубчатая: с цилиндрическими колесами с коническими колесами Закрытая червячная при числе заходов червяка	0,97…0,98 0,96…0,97 0,92…0,94 0,91…0,93 0,70…0,75 0,80…0,85 0,90…0,95	Цепная: закрытая открытая Ременная передача: с плоским ремнем с клиновым и зубчатым Подшипники: качения (одна пара) скольжения (одна пара) Муфта компенсирующая	0,95…0,97 0,90…0,95 0,96…0,98 0,95…0,97 0,99…0,995 0,99…0,995 0,985…0,995

В большинстве стационарных машин в качестве двигателя принимается трехфазный асинхронный электродвигатель, характерной особенностью которого является синхронная частота вращения, которая в зависимости от числа пар полюсов может быть 3000;1500;1000;750;600; 500 об/мин. Для обеспечения заданной скорости на выходном валу привода его передаточное отношение

(5)

Передаточное отношение привода равно произведению передаточных отношений всех передач привода:

, (6)

где - передаточное отношение отдельных передач кинематической цепи привода.

Передаточные отношения для различных видов механических передач приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2. Средние значения передаточных отношений механических передач

Передача	Передаточное отношение
Зубчатая: с цилиндрическими колесами с коническими колесами Червячная: с однозаходным червяком с двухзаходным червяком с четырехзаходным червяком Цепная Ременная	3…6 2…5 28…80 14…40 7…20 3…6 2…4

При кинематическом расчете привода принята нумерация валов начиная от вала приводного двигателя. Для каждого вала определяется мощность, момент и его угловая скорость (частота вращения) с учетом КПД передач и их передаточного отношения.

Мощность на том валу привода

. (7)

Угловая скорость на том валу привода

. (8)

Момент том валу привода

. (9)

2. Пример расчета. Определить мощность привода ленточного транспортера, представленного на рис. 1.1. Рассчитать мощность, момент и угловую скорость на каждом валу привода.

Исходные данные. Тяговое усилие на ленте 10 кН, скорость движения ленты . 1 м/с. Электродвигатель с синхронной частотой вращения 1500 об/мин. Диаметр приводного барабана транспортера 800 мм. Передаточные отношения ременной, зубчатой и цепной передач: 3,45; 5,6;3,25.

Рис.1.1. Кинематическая схема привода: 1 – двигатель, 2 – клиноременная передача, 3 – закрытая зубчатая передача, 4 – цепная передача, 5 – барабан ленточного конвейера.

РЕШЕНИЕ

1. Принимаем КПД элементов привода по таблице 1.1:

0,97 - КПД ременной передачи,

0,97 – КПД зубчатой передачи,

0,92 – КПД цепной передачи,

0,99 –КПД пары опорных подшипников.

2. Общий КПД привода по формуле (2):

0,84.

3. Частота вращения приводного барабана:

23,9 об/мин.

4.  Передаточное отношение привода по формуле (5):

62,8.

Проверка передаточного отношения для заданных передаточных отношений передач по формуле (6)

62,8.

5. Расчетная мощность на валу двигателя привода определяется по формуле (1)

11900 Вт = 11,9 кВт.

6. Угловые скорости, мощности и крутящие моменты на валах привода:

I вал – вал двигателя:

157 1/с,

кВт,

.

II вал – входной вал редуктора:

45,5 1/с,

11,4 кВт,

III вал – выходной вал редуктора:

8,1 1/с,

10,9 кВт,

IV вал – вал барабана:

2,5 1/с,

10 кВт,

.

Проверка тягового усилия на ленте конвейера:

н = 10 кН.

3.  Индивидуальные задания для выполнения кинематического расчета привода.

Индивидуальные задания по практической работе выполняются для кинематической схемы, представленной на рис.1.1. с исходными данными приведенными в таблицах 1.3,1.4.

Необходимо определить мощность привода ленточного транспортера, представленного на рис. 1.1. Рассчитать мощность, момент и угловую скорость на каждом валу привода.

Таблица 1.3. Исходные данные для кинематической схемы рис.1.1.

№ варианта	Мощность на выходном валу привода, кВт	Синхронная частота вращения двигателя, об/мин	Частота вращения вала барабана, об/мин	Передаточное отношение передачи
ременной	зубчатой
1	4	3000	90	2,8	6,3
2	7,5	3000	100	2,5	5,6
3	12	3000	110	2,0	6,3
4	15	3000	120	1,8	5,6
5	18	3000	150	2,0	5,0
6	4	3000	80	2,24	4,0
7	7,5	3000	90	3,15	6,3
8	12	3000	100	2,8	5,6
9	15	3000	110	2,5	5,0
10	18	3000	120	3,15	4,5
11	4	1500	150	2,24	5,0
12	7,5	1500	80	2,0	4,0
13	12	1500	90	3,15	3,15
14	15	1500	100	1,4	2,8
15	18	1500	110	1,6	3,15
16	4	1500	120	2,8	2,8
17	7,5	1500	150	2,5	2,5
18	12	1500	80	2,0	2,0
19	15	1500	90	3,55	3,15
20	18	1500	100	3,15	3,55
21	4	1000	110	2,8	2,8
22	7,5	1000	120	2,24	2,24
23	12	1000	70	2,5	2,5
24	15	1000	60	1,6	2,0
25	18	1000	50	2,0	3,15
26	4	1000	80	3,55	3,55
27	7,5	1000	75	2,8	2,8
28	12	1000	65	2,24	2,24
29	15	1000	55	3,15	3,15
30	18	1000	70	1,6	2,24
31	12	750	60	2,5	1,8
32	15	750	50	2,0	2,0

ПРИМЕЧАНИЕ. При кинематическом расчете необходимо из общего передаточного отношения по заданным значениям определить передаточное отношение для цепной передачи.

Таблица 1.4. Исходные данные для кинематической схемы рис.1.1.

№ варианта	Мощность на выходном валу привода, кВт	Синхронная частота вращения двигателя, об/мин	Частота вращения вала барабана, об/мин	Передаточное отношение передачи
ременной	зубчатой
1	4	3000	110	4,0	5,6
2	7,5	3000	120	4,0	5,0
3	12	3000	130	3,6	5,6
4	15	3000	140	3,6	5,0
5	18	3000	170	2,5	4,0
6	4	3000	100	2,5	4,5
7	7,5	3000	110	4,1	6,3
8	12	3000	120	4,1	5,6
9	15	3000	130	3,7	5,0
10	18	3000	140	3,7	6,3
11	4	1500	130	2,5	4,5
12	7,5	1500	60	2,5	4,0
13	12	1500	70	2,0	3,15
14	15	1500	80	2,1	2,8
15	18	1500	90	1,9	3,15
16	4	1500	100	3,6	5,6
17	7,5	1500	130	2,5	2,5
18	12	1500	60	2,5	2,0
19	15	1500	70	2,1	3,55
20	18	1500	80	2,1	3,15
21	4	1000	90	3,7	2,8
22	7,5	1000	100	2,3	2,24
23	12	1000	50	2,5	2,5
24	15	1000	40	2,5	2,0
25	18	1000	30	2,1	4,0
26	4	1000	60	2,1	3,55
27	7,5	1000	55	3,7	2,8
28	12	1000	45	2,3	2,24
29	15	1000	35	1,9	3,15
30	18	1000	50	3,6	2,6
31	12	750	30	2,5	2,5
32	15	750	20	2,5	2,0

ПРИМЕЧАНИЕ. При кинематическом расчете необходимо из общего передаточного отношения по заданным значениям определить передаточное отношение для цепной передачи.