Порядок выполнения курсового проекта
Внимательно ознакомиться с заданием и подобрать необходимую литературу (желательно с каталогами редукторов).
Расчёт требуемой мощности электродвигателя и выбор серийного электродвигателя
Мощность электродвигателя определяется по известным зависимостям школьного курса
физики: 
(вт) (15.1)
где Р – усилие рабочего органа привода (Н), v – линейная скорость рабочего органа привода (м/с), η – суммарный КПД привода.
Или 
(вт) (15.2)
где Т – вращающий момент рабочего органа привода (Нм), n – частота вращения рабочего органа привода (об/мин), ω - частота вращения рабочего органа привода (рад/с).
Как правило, один из необходимых параметров указан в задании.
Суммарный КПД привода n = n1*n2*n3* ……ni, где ni - КПД каждого составляющего элемента (передачи, подшипников, …) привода.
Таблица 15.1
Значения КПД механических передач
| Передача | КПД |
| Зубчатая в закрытом корпусе (редуктор): цилиндрическими колесами коническими колесами Зубчатая открытая Червячная в закрытом корпусе при числе витков (заходов) червяка: z, = l z, = 2 z,=4 Цепная закрытая Цепная открытая Ременная : плоским ремнем клиновыми ремнями | 0,97-0,98 0,96-0,97 0,95-0,96 0,70-0,75 0,80-0,85 0,85-0,95 0,95-0,97 0,90-0,95 0,96-0,98 0,95-0,97 |
| Примечание. Потери на трение в опорах каждого вала учитываются множителем η0 = 0,99-0,995 = КПД пары подшипников качения. | |
В задании на курсовое проектирование момент на выходном валу задан в виде графика нагрузки, который учитывает фактические условия работы привода.
Рассмотрим в качестве примера, приведенный на рисунке график
нагрузки привода.
Его следует понимать так:
в течение суток привод работает 50% времени, т. е. продолжительность его включения ПВ = 50%.
в течение года привод работает 65% времени и значит общее время работы привода за один год составит
365дней*24 часа*0,65*0,5=2847часов.
За это время в пусковом режиме двигатель работает 0,003% на моменте, который составляет 1,3 от номинала, т.е. требуется мощность, превышающая расчётную в 1,3 раза. На расчётном моменте ( на номинальной мощности двигателя) привод работает 20% времени; на моменте 0,7 от номинала 30% времени и на моменте 0,5 от номинала 50% времени. Анализ графика показывает, если выбрать двигатель по номинальной мощности, то он явно будет недогружен более чем на 50% времени работы, но одновременно он будет и перегружен во время пусков в работу. Это учтено в конструкции серийно выпускаемых асинхронных электродвигателей и в каталоге даётся соотношение пускового момента к номинальному, которое в нашем случае должно быть не менее 1,3. Что касается номинальной мощности, то её на первом этапе следует подсчитать по формулам
(15.1) и (15.2) через эквивалентный момент с учётом графика нагрузки.
Тэкв=
(15.3)
Для нашего конкретного случая
Тэкв.=
и требуемая эквивалентная мощность Nэкв = Т2*ω*0,875/η.
Номинальная требуемая мощность N = Т2*ω/η.
Подсчитав то и другое значение можно приступать к выбору мощности электродвигателя.
Пусть, например, нам требуется выбрать мощность двигателя ленточного транспортёра со следующими параметрами: скорость транспортёра -0,5м/с , усилие на ленте транспортёра -4000Н , общее КПД привода -0,81 , график нагрузки приведен выше.
Номинальная мощность N = 4000*0,5 / 0,81 = 2470 вт =2,47 квт.
Эквивалентная мощность Nэкв = N*0,875 = 2,47*0,875 = 2,16 квт.
По каталогу выпускаемых электродвигателей (см. приложение 18.7) исходя из номинальной мощности необходимо выбрать двигатель мощностью 3 квт. Исходя из эквивалентной мощности можно выбрать двигатель мощностью 2,2 квт.
Пусть нам требуется электродвигатель с частотой вращения 1500 мин –1 (самая оптимальная частота вращения с точки зрения экономичности и рекомендуемая в курсовом проектировании). Для данных двигателей по каталогу отношение пускового момента к номинальному Тп / Тн = 2.
Требуемая пусковая мощность по графику нагрузки Nп = 1,3*2,47 = 3,21 квт.
Серийный электродвигатель мощностью 2,2 квт. обеспечит на пуске мощность
2,2*2 = 4квт. Таким образом мы имеем право выбрать двигатель мощностью
2,2 квт, но он будет перегружен на (2,47/2,2) -11.2% по номинальной мощности. Продолжительность включения нашего двигателя по заданию ПВ = 50% и значит допустима перегруза по номинальной мощности в пределах, указанных в таблице 15.2.
Таблица 15.2
| Продолжительность включения электродвигателя, ПВ % | Допустимая перегрузка по номинальной мощности для асинхронных двигателей серии АИР |
| 100% | 0% |
| 80% | 5% |
| 60% | 10% |
| 40% | 20% |
С учётом таблицы 15.2 мы окончательно имеем право выбрать электродвигатель мощностью 2,2 квт, хотя по расчёту требуется мощность 2,47 квт.
И далее в расчётах зубчатых или червячных передач в качестве расчётного можно принимать не номинальный вращающий момент, а эквивалентный.
Назначение передаточных чисел составляющих привода
В заданиях на курсовое проектирования привод, как правило состоит из нескольких механических передач: зубчатых, червячных, цепных, ремённых. Правильное назначение передаточного числа каждой передачи значительно упрощает последующую работу. В табл. 15.3 приведены передаточные числа для различных механических передач, рекомендуемые для курсового проектирования.
Таблица 15.3
| Наименование передачи | Передаточное число |
| Зубчатая цилиндрическая | 1-5 |
| Зубчатая коническая | 1-4 |
| Червячная | 8-40 |
| Цепная | 1-4 |
| Ремённая | 0,5-2,5 |
Общее передаточное число привода uр = nдв / nв = u1*u2*u3*… равно отношению частоты вращения электродвигателя к частоте вращения выходного звена ( звёздочки, шкива, барабана, ..) и равно произведению передаточных чисел, составляющих его передач. далее рекомендуется рассчитать по формуле (15.2) крутящие моменты с учётом КПД на каждом валу передачи и свести их в таблицу.