Расчет требуемой мощности двигателя

Привод состоит из:

1. Электродвигателя 1;

2. Ременная передача состоящая из двух валов;

3. Подшипников качения – 4 шт.;

4. Рабочий орган.

Кинематическая схема представлена на рис.2.1.

2.1.1. Расчет общей работы, затрачиваемой на работу привода

А_общ= А₀+А_тр+А_хх+А_упр

Работа на упругую деформацию элементов системы привода А_упр определяется по формуле: ,

где Р₀ – номинальное усилие пресса, МН;

С - коэффициент жесткости системы пресс – инструмент, МН/м;

А_общ= А₀+А_тр+А_хх+А_упр=1680 кДж

Произведем расчет КПД пресса - механический КПД (без работы, связанной с потерями энергии маховикома):

2.1.2. Выбор мощности электродвигателя:

Время цикла в секундах определяется по формуле: ,

где n – число ходов пресса,

р – интенсивность работы пресса.

Производим расчеты:

Расчетная мощность электродвигателя:

,

где к = 1,1…1,3 – коэффициент запаса мощности

Исходя из рассчитанного значения мощности и необходимой скорости вращения 1500мин^-1 подбираем необходимый двигатель –

Двигатель АИР 71А4 ТУ 16-525.564-84

Условное обозначение размеров	АИР 71 А4
l1
l 10
l 20	30,5
l 21
l 30
l 31
b1
b10	112
h
h1
h10
h31
d1
d10
d20
d22
d24
d25

Рисунок 2.2- Асинхронный унифицированной серии АИР с короткозамкнутым ротором, закрытого исполнения двигатель.

Серия АИР, исполнение IP44 (машина защищенная от проникновения внутрь оболочки проволоки и твердых тел размером больше 1 мм, и от влаги разбрызгиваемой на оболочку в любом направлении), со способом охлаждения IC01 (машина с внутренней самовентиляцией, вентилятор расположен на валу машины), ротор короткозамкнутый, высота оси вращения 71 мм, А – меньшая длина, 4 полюсов 2Р, исполнение по способу монтажа IM 2081.

Привод обеспечивает следующие технические характеристики:

1. номинальная мощность электродвигателя Р_н = 0,55 кВт;

2. синхронная частота вращения n_с = 1500 об/мин;

3. коэффициентмощности cosφ₁=0,7;

4. КПД η = 70,5%;

5. Масса m=7,8 кг.

Таблица 1- Условные обозначения и описания степеней защиты электрических машин

Таблица 2- Условные обозначения конструктивного исполнения электрических машин по способу монтажа

Условное обозначение	Характеристика исполнения по способу монтажа
IM 2081 Машина на лапах с подшипниковыми щитами с фланцем на подшипниковом щите (или) щитах	На лапах, с фланцем на одном подшипниковом щите, доступным с обратной стороны, вол горизонтальный с цилиндрическим концом.

Режимы работы.

Повторно-кратковременнымназывают такой режим работы, при котором периоды работы имеют такую дли­тельность и чередуются с паузами такой продолжитель­ности, что температура всех устройств, входящих в со­-

став электропривода, не достигает установившегося зна­чения ни во время работы, ни во время паузы(рис.2). Форма нагрузочного графика, приведенного на рис.2, определяется характером обработки на станке однотип­ных деталей.

Рис.2.3. Нагрузочный график электродвигателя при повторно - кратковременном режиме работы.

Выбор мощности электропривода при повторно-крат­ковременном режиме работы.

Режим повторно-кратко­временной работы характерен для приводов металлоре­жущих станков и кузнечно-штамповочных машин, обрабатывающих однотипные заготовки, когда цикл включает паузы, необходимые для смены за­готовки и измерений детали (рис. 3).

Рис.2.4. График повторно-кратковременного режима работы

Способ охлаждения электродвигателя:

IC01-защищенная машина, с внутренней самовентиляцией, вентилятор расположен на валу машины .

Способ монтажа:

Рис.2.5. - Электродвига­тель на плите с шарниром, с устройством для натяжения ремня.

В этом случае натяжение ремня происходит от веса двигателя и плиты. Часто дается возможность перемещения одного из шкивов от руки при ослабленных крепежных болтах с после­дующей их затяжкой.

Расчёт угловых скоростей вращения при известной частоте вращения производим по формуле:

.

Угловая скорость выходного вала III тогда составит:

рад/с,

а вала электродвигателя I –

рад/с.

Общее передаточное отношение привода получится равным:

Для дальнейшего проектирования необходимо произвести распределение передаточного отношения между ремённой передачей и редуктором. Назначаем передаточное отношение редуктора равным i_ред= 80. Тогда передаточное отношение ремённой передачи составит:

что укладывается в рекомендуемый для ремённых передач диапазон.

В результате имеем следующие частоты вращения валов привода:

вал I – n_дв = 1500 мин^–1; w_дв = 157,08 рад/с;

вал II – n_II = n_дв / i_рп = 1500/ 2,1 = 714,29 мин^–1;

w_II = 157,08 / 2,1 = 74,8 рад/с;

вал III – n_вых = 3,5 мин^–1; w_вых = 2.62 рад/с;

2.2. Расчет клиноременной передачи

Для передачи крутящего момента от электродвигателя к редуктору в проектируемом приводе используется клиноремённая передача.

Ремённая передача, механизм, осуществляющий передачу вращательного движения с помощью ремня, охватывающего закрепленные на валах шкивы. Ремень,являясь промежуточной гибкой связью, передаёт крутящий момент с ведущего шкива на ведомый за счёт сил трения, возникающих между натянутым ремнем и шкивами. В зависимости от типа используемых ремней ременные передачи могут быть плоскоремёнными, клиноремёнными и круглоремёнными. Получают распространение ременные передачи с т. н. поликлиновыми ремнями, имеющими клиновые выступы на внутренней стороне. Плоские и круглые ремни используются, как правило, по одному в передаче, а клиновые — по несколько штук (обычно не более 6—8).

Плоскоремённые передачи просты и удобны, позволяют применять обычные шкивы с гладкой поверхностью, способны работать при высоких скоростях (40—50 м/сек и выше). Однако такие ременные передачи имеют невысокое тяговое усилие, значительные габариты и сравнительно малое передаточное отношение (обычно до 5).

Клиноремённые передачи, обеспечивая повышенное сцепление ремней со шкивами, позволяют сократить межосевое расстояние, уменьшить размеры передачи и повысить передаточное отношение (до 10—15). Круглоремённые передачи используются редко, главным образом в приводах малой мощности (настольные станки, швейные машины и т. п.).

Достоинства ременных передач: конструктивная простота, относительно малая стоимость, способность передавать мощность на значительные расстояния (до 15 м и более), плавность и бесшумность работы, предохранение механизмов от перегрузки за счёт упругих свойств ремня и его способности пробуксовывать по шкивам. Недостатки ременных передач: короткий срок службы ремней, относительно большие размеры, высокая нагрузка на валы и подшипники, непостоянство передаточного отношения (из-за неизбежного проскальзывания ремня). Получают распространение ремни из высокоэластичных и прочных синтетических материалов, узкоклиновые и зубчатые ремни. Ременные передачи распространены в приводах сельско-хозяйственных машин, электрогенераторов, некоторых станков, текстильных и других машин. Ременные передачи применяют обычно для передачи мощности до 30—50 кВт. Известны установки мощностью в несколько сотен и даже тысяч кВт, в которых также использованы ременные передачи.

Исходные данные для расчёта:

Принят ЭД АИР71А4

1. Номинальная мощность привода Р_ном=0,55 кВт;

2. Частота вращения ведущего шкива n₁=1500 мин^-1;

3. Передаточное число

4. По условиям компоновки:

- d₁ ≤ d₃₀ и d₂ ≤ H;

5. По режиму работы:

- значительные колебания нагрузки;

- кратковременная пусковая нагрузка до 200% от номинальной;

- работа двухсменная;

- класс ремня 2

По таблице П8 (приложение 1) выбираем режим работы – тяжелый и принимаем коэффициент динамичности нагрузки и режима работы С_р=1,3.

1) Расчет номинального вращающего момента по формуле:

.

2)Расчетная передаваемая мощность рассчитывается по формуле:

3) Расчетный передаваемый момент будет:

Исходя из номограммы условий работы ремня выбираем ремень клиновидный узкого сечения SPZ (УО).

W=9,7 мм – ширина большего основания;

Т=8 мм- высота ремня;

φ=(40+1)° - угол клина ремня.

Класс ремня II.

4) Определение сечения ремня

По величинам передаваемой мощности ,

расчетному передаваемому моменту

и заданной частоте вращения ведущего шкифа (вала двигателя) n₁=1500 мин^-1

выбираем сечение ремня и назначаем класс ремня:

5)Передачи с клиновыми ремнями

Необходимое число ремней в приводе с клиновыми ремнями в соответствии с ГОСТ 1284.3-96 вычисляются по формуле:

.

6) Расчет коэффициентов С_а и С₁

С_а – коэффициент, учитывающий влияние угла обхвата

С_а=1-0,003(180- )=1-0,003(180-157)=0,931

С₁- коэффициент, учитывающий длину ремня, определяется по ГОСТ 1284.3-96 или по формуле: , где значения L_ор и m по таблицам определяются для конкретного типа клинового ремня.

7) Диаметр ведущего шкива рассчитываем по формуле:

Принимаем диаметр шкива равным

Выбираем диаметр ведомого вала равным d₂=450мм и уточняем передаточное отношение ремённой передачи:

8)Определяем угол обхвата: ,

где ξ – коэффициент скольжения

9)Определяем расчетную длину ремня: ,

где

Минимальная величина межосевого расстояния:

a_min = 0,55·(d₁ + d₂) + T₀ = 0,55·(210+450)+8 = 371 мм,

где T₀ – высота сечения ремня для выбранного типа сечения.

Максимальная величина межосевого расстояния:

a_max = d₁ + d₂ = 210+450= 660 мм.

Принимаем величину рабочего межосевого расстояния a_р=600мм. Расчётная длина ремня составляет:

Принимаем величину длины ремня из стандартного ряда по ГОСТ 1284.1-80 равной L=1600 мм.

10) Выбор межцентрового расстояния а

Межцентровое расстояние а определяется по конструктивным особенностям привода. Рекомендуемое а для клиноременных передач по ГОСТ 1284.3-96:

0,7d₁(1+i) < a < 2d₁(1+i)

455.7< a < 1302

2.3. Электрическая схема подключения электродвигателя и описание принципа её работы.

Схема управления пуском трехфазного асинхронного двигателя посредством нереверсивного линейного контактора.

Рис.2.6.Схема управления пуском посредством нереверсивного линейного

контактора

Управление пуском осуществляется следующим образом:

1.При нажатии кнопки SB1 «Пуск» замыкается цепь питания линеного контактора КМ1, который своими контактамиКМ1родключает обмотку АД к сети.

2.Одновременно замыкаются контактыКМ1 ,шунтирующие кнопку SB1.

3.Отключение АД выполняется нажатием кнопки SB2«Стоп».При этом размыкается цепь питания катушки контактора КМ1, АД отключается.

4.КК-тепловые реле.

Переключение обмоток статора осуществляется следующим образом:

1. Включить рубильник QS1и автоматический выключатель QF1

2. При нажатии кнопки SB1 «Пуск» замыкается цепь питания линеного контактора КМ1, который своими контактамиКМ1соединяет обмотку статора АД «звездой». Начинается разгон ротора при пониженням напряжении на фазных обмотках статора (Uф = Uл/ ).

3. Одновременно включается реле времени КТ, которое шунтирует кнопку SB1.

4.С замедлением на срабатывание размыкаются контакты КТ в цепи катушки КМ1 и контактор КТ1 отключается.

5. Одновременно замыкается контакт КТ в цепи катушки КМ2, контактор срабатывает и переключает АД (контакты КМ2) на «треугольник».

6.Двигатель продолжает разгон но при номинальном напряжении на фазных обмотках (Uф = Uл). «звезды» на «треугольник»

Рис. 2.7. Переключение обмотки статора со «звезды» на «треугольник».

3.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был спроектирован электропривод для конкретной машины, состоящей из электродвигателя, клиноременной передачи и рабочего органа.

В результате расчета были определены мощность на выходном валу, общий КПД привода и требуемая мощность двигателя.

По расчетным данным был выбран асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР71А4. Электродвигатель имеет следующие характеристики:

- степень защиты IP44;

- исполнение по способу монтажа IM2081;

- способ охлаждения IC1001.

Так же в работе был выполнен расчет клиноременной передачи для передачи крутящего момента от электродвигателя к редуктору. Составлена электрическая схема подключения электродвигателя и описание принципа ее работы.

Список литературы

1. Мамаев В.М. Электропривод кузнечно-штамповочных машин:комплекс учебно-методических материалов /В.М. Мамаев; Нижегород. гос. техн. ун-т. им. Р.Е. Алексеева, Н.Новгород, 2007. – 127 с.

2. Кацман, М.М.Электрические машины /М.М. Кацман.- М.: Издательский центр «Академия», 2003.-496 с.

3. Кацман, М.М.Справочник по электрическим машинам /М.М.Кацман.-М.: Издательский центр «Академия», 2005.-480 с.

4. Харизоменов, И.В. Электрооборудование и электроавтоматика металлорежущих станков /И.В. Харизоменов.-М.: Машиностроение, 1975.-264с.

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 660; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!