Определение потребной мощности и выбор электродвигателя

Расчётная мощность электродвигателя в киловаттах определяется по зависимости:

, (2)

где - постоянный вращающий момент на валу ИМ, эквивалентный переменному моменту, заданному графиком нагрузки, кН∙м;

- угловая скорость вращения вала ИМ конвейера, рад/с;

- общий кпд привода.

Эквивалентный вращающий момент рассчитывается следующим образом:

,(3)

где , - ступени нагрузки(момента) и соответствующее ей время работы по графику нагрузки;

- общее время работы под нагрузкой;

- номинальный вращающий момент на ИМ, кН∙м.

Номинальный момент находится по формуле:

,(4)

где - окружное усилие на рабочем элементе ИМ, кН;

- диаметр барабана(задана в исходных данных), мм.

Определяем эквивалентный вращающий момент по формуле(3):

Угловая скорость вращения вала ИМ определяется по формуле:

,(5)

где - скорость тягового элемента конвейера, м/c.

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

,(6)

Значения КПД отдельных звеньев кинематической цепи можно принимать по табл.1.

,(7)

Определяем расчётную мощность электродвигателя по формуле (2):

Таблица 1.Коэффициент полезного действия (КПД) отдельных звеньев кинематической цепи

Тип звена	Обозначение	КПД
Передача зубчатая: цилиндрическая закрытая цилиндрическая открытая коническая закрытая	ЦП h ЦПО h	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):	Р h	0,94 - 0,96
Передача цепная	Ц h	0,93 - 0,95
Муфта соединительная	М h	0,98
Подшипники качения (пара)	ПП h	0,99

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

,

,(8)

,

, (9)

где , – соответственно максимальное и минимальное передаточное отношение i-ой ступени передач(определяется по таблице 2).

Для однозначного выбора электродвигателя одной расчётной мощности недостаточно. Необходимо также знать расчётную частоту вращения вала электродвигателя или возможный диапазон её вращения:

,(10)

,(11)

,

,(12)

,(13)

,

где , - соответственно максимальная и минимальная(для заданной кинематической схемы привода) расчётная частота вращения вала электродвигателя, об/мин;

- частота вращения вала Им, об/мин;

, - соответственно максимальное и минимальное общее передаточное отношение кинематической схемы привода.

,(14)

где - угловая скорость вала ИМ, рассчитывается по формуле(5).

Из таблицы характеристик стандартных электродвигателей единой серии АИР (см.п.6.) выбираем электродвигатель по условиям:

,(15)

,(16)

где , - табличное значение соответственно мощности, кВт и частоты вращения вала, об/мин.

Если выбирается стандартный редуктор, то минимальное и максимальное передаточное отношение редуктора выбирается по соответствующим таблицам приложения.

Таблица 2.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	-

В соответствии с расчётной мощностью и полученным диапазоном скоростей выбираем три электродвигателя:

71В1/1390 = 2,0 = 1390 об/мин = 0,75 кВт

80А6/915 = 2,0 = 915 об/мин = 0,75 кВт

90LA8/700 = 1,7 = 700 об/мин = 0,75 кВт

Для выбора двигателя нужно, что бы выполнялось условие (15). Для этого воспользуемся следующей формулой:

,(17)

где - номинальная мощность двигателя по каталогу, кВт;

– максимальный момент при эксплуатации (по графику нагрузки), кНм;

- асинхронная частота вращения вала электродвигателя по каталогу, об/мин;

- кратность пускового момента.

Если условие не выполняется, то следует выбрать двигатель большей мощности.

Делаем проверку двигателей. Нам известны следующие значения:

,

, , у каждого двигателя свой.

Общее передаточное отношение определяется по формуле:

,(18)

Для первого двигателя:

Для второго двигателя:

Для третьего двигателя:

Зная для каждого двигателя теперь можно рассчитать их .

Для первого двигателя

Двигатель не подходит.

Для второго двигателя

Двигатель не подходит.

Для третьего двигателя

Двигатель не подходит.

Так все двигатели не подошли по , то выбираем другие двигатели из списка двигателей, где = 1,1 кВт.

80А4/1420 = 2,0 = 1420 об/мин = 1,1 кВт

80B6/920 = 2,0 = 920 об/мин = 1,1 кВт

90LB8/700 = 1,7 = 700 об/мин = 1,1 кВт

Рассчитываем по формуле(18):

Для первого двигателя:

Для второго двигателя:

Для третьего двигателя:

Зная для каждого двигателя теперь можно рассчитать их .

Для первого двигателя

Двигатель подходит.

Для второго двигателя

Двигатель подходит.

Для третьего двигателя

Двигатель подходит.

Точность разбивки общего передаточного отношения проверяется следующим условием:

,(19)

Для первого двигателя

Для второго двигателя

Для третьего двигателя

Исходя из полученных для каждого двигателя , больше всего нам подходит первый двигатель, так как меньше всего, чем у других.

Выбираем 80А4/1420 = 2,0 = 1420 об/мин = 1,1 кВт

Вычерчиваем эскиз электродвигателя с указанием его основных характеристик.

b1

L30

h31

d30

h

d1

d10

L1

L10

L31

b10

h10

h1

Мощность ; частота вращения 1420 об/мин; кратность пускового момента .