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.
