Меню

Формула для расчета мощности привода



Кинематический расчет привода

Кинематический расчет привода любого функционального назначения является первым этапом проектирования машины или установки после определения скоростей и нагрузок на рабочем валу. На основании определенных ранее силовых и скоростных параметров рабочего органа машины…

…на этом этапе составляется кинематическая схема привода, производится разбивка общего передаточного числа по ступеням передач и выбирается соответствующий двигатель.

Так как кроме числа оборотов вала электродвигатель характеризуется еще одним важнейшим параметром – мощностью, то параллельно кинематическому расчету привода на этом этапе ведется также общий «мощностной» расчет, который заключается в определении мощности электродвигателя и КПД всего привода.

Рассмотрим пример. Запускаем MS Excel или OOo Calc и начинаем решение задачи.

Кинематический расчет привода ленточного конвейера в Excel.

Составляем расчетную схему привода конвейера. Допустим, у нас есть в наличии на складе цилиндрический одноступенчатый зубчатый редуктор подходящих размеров, который желательно применить в проектируемом приводе. Добавляем клиноременную передачу между двигателем и редуктором и цепную передачу между редуктором и барабаном. Получившаяся кинематическая схема показана на рисунке ниже.

Обычно вал электродвигателя с быстроходным валом редуктора соединяют муфтой или ременной передачей. Тихоходный вал редуктора с валом рабочего органа соединяют муфтой или цепной передачей. Это обусловлено скоростными и силовыми возможностями указанных передач и элементов привода.

Дальнейшая работа будет построена по принципу диалога. Ввод исходных данных будет чередоваться с получением и анализом промежуточных результатов.

Исходные данные:

Проектируемый конвейер должен иметь следующие характеристики:

1. Тяговое усилие F в Н записываем

в ячейку D3: 2500

2. Скорость перемещения ленты v в м/с вписываем

в ячейку D4: 0,480

3. Значение диаметра барабана D в м заносим

в ячейку D5: 0,240

Результаты расчетов:

4. Вычисляем расчетную частоту вращения вала рабочего органа n p в об/мин

в ячейке D6: =60*D4/(ПИ()*D5) =38,2

5. Находим вращательный момент на валу рабочего органа – на валу барабана конвейера – T p в Н*м

в ячейке D7: =D3*D5/2 =300

Исходные данные:

6. Коэффициенты полезного действия передач η i выбираем из представленной выше таблицы и записываем соответственно:

КПД клиноременной передачи η 1

в ячейку D8: 0,95

КПД цилиндрического зубчатого закрытого зацепления η 2

в ячейку D9: 0,97

КПД цепной открытой передачи η 3

в ячейку D10: 0,90

Так как больше передач у нас в схеме нет, то η 4 и η 5 четвертой и пятой передачи вводим соответственно

в ячейку D11: 1,00

Читайте также:  Подбор трехфазного автомата по мощности калькулятор

в ячейку D12: 1,00

7. «Коэффициент полезного действия» пары подшипников качения η п, а точнее потери на трение в подшипниковых опорах валов привода заносим

в ячейку D13: 0,99

8. Количество промежуточных валов привода m вводим

Результаты расчетов:

9. Вычисляем КПД всего привода η

в ячейке D15: =D8*D9*D10*D11*D12*D13^(D14+1) =0,805

10. Определяем расчетную мощность электродвигателя N двр

в ячейке D16: =D7*ПИ()*D6/30/D15/1000 =1,491

Выбор электродвигателя:

Для приводов различного назначения широкое применение находят асинхронные трехфазные электродвигатели из-за небольшой стоимости и высокой надежности. Широко распространены двигатели с синхронными частотами вращения вала 750, 1000, 1500 и 3000 об/мин.

Электродвигатели с n двс=3000 об/мин легкие, малогабаритные, но передаточное число привода, как правило, получается очень большим и проблемно реализуемым.

Электродвигатели с n двс=750 об/мин тяжелые, крупногабаритные, дорогие.

Наиболее широко применяются электродвигатели с n двс=1000 и n двс=1500 об/мин.

Попробуем выбрать по расчетной мощности электродвигатель 4A90L6 ГОСТ 19523-81.

11. Характеристики выбранного электродвигателя берем в ГОСТ 19523-81 и заносим соответственно:

Мощность электродвигателя N дв в КВт

в ячейку D17: 1,50

Синхронную частоту вращения вала двигателя n двс в об/мин

в ячейку D18: 1000

в ячейку D19: 6,4

Результаты расчетов:

12. Вычисляем асинхронную частоту вращения вала двигателя n дв в об/мин

в ячейке D20: =D18*(1-D19/100) =936

13. Определяем расчетное передаточное число всего привода u p

в ячейке D21: =D20/D6 =24,504

Разбивка передаточного числа привода по ступеням:

14. В соответствии с рекомендациями таблицы (диапазоны и ряды), из которой мы брали значения коэффициентов полезного действия в начале нашего расчета в п.6, назначаем передаточные числа ступеней u i

Передаточное число 1-ой передачи (клиноременной) u 1

в ячейке D22: 2,000

Передаточное число 2-ой передачи (закрытой зубчатой цилиндрической) u 2

в ячейке D23: 5,000

Передаточное число 3-ей передачи (открытой цепной) u 3

в ячейке D24: 2,500

Рассматриваемый расчет в Excel позволяет рассчитывать приводы с пятью передачами. Обычно этого хватает с лихвой! Так как передач у нас в схеме три, то для четвертой и пятой передачи вводим u 4 и u 5

в ячейку D25: 1,000

в ячейку D26: 1,000

По теме разбивки передаточного отношения редукторов стоит посмотреть статью «Передаточное число привода».

Результаты расчетов:

15. Фактическое передаточное число привода u рассчитываем

в ячейке D27: =D22*D23*D24*D25*D26 =25,000

16. Отклонение передаточного числа от расчетного ∆ в % вычисляем

в ячейке D28: =(D27/D21-1)*100 =2,0

Отклонение не должно превышать 3…4%!

17. Фактическое число оборотов вала рабочего органа n в об/мин считаем

в ячейке D29: =D20/D27 =37,4

Читайте также:  Записать способы компенсации реактивной мощности

18. Фактический момент на валу рабочего органа T в Н*м вычисляем

в ячейке D30: =30*D17*D15/ПИ()/D29*1000 =308

Расчет в Excel завершен, кинематический расчет привода ленточного конвейера выполнен. Можно переходить к расчетам передач, входящих в привод. О том, как это сделать рассказано в статьях:

О правилах цветового форматирования ячеек листа Excel, которые применены в статьях этого блога, можно почитать на странице « О блоге ».

Для получения информации о выходе новых статей и для скачивания рабочих файлов программ прошу Вас подписаться на анонсы в окне, расположенном в конце статьи или в окне вверху страницы.

Прошу уважающих труд автора скачивать файл после подписки на анонсы статей!

Ссылка на скачивание файла: kinematicheskiy-raschet-privoda (xls 41,5 KB).

Источник

Кинематический расчет привода — практическая работа

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

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:

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

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

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

Таблица 1.1. Средние значения коэффициентов полезного действия элементов привода

Источник

Как рассчитать потребляемую мощность двигателя

В этой статье мы разберем, что такое мощность трехфазного асинхронного двигателя и как ее рассчитать.

Понятие мощности электродвигателя

Мощность – пожалуй, самый важный параметр при выборе электродвигателя. Традиционно она указывается в киловаттах (кВт), у импортных моделей – в киловаттах и лошадиных силах (л.с., HP, Horse Power). Для справки: 1 л.с. приблизительно равна 0,75 кВт.

На шильдике двигателя указана номинальная полезная (отдаваемая механическая) мощность. Это та мощность, которую двигатель может отдавать механической нагрузке с заявленными параметрами без перегрева. В формулах номинальная механическая мощность обозначается через Р2.

Читайте также:  Теоретические основы производственных мощностей предприятия

Электрическая (потребляемая) мощность двигателя Р1 всегда больше отдаваемой Р2, поскольку в любом устройстве преобразования энергии существуют потери. Основные потери в электродвигателе – механические, обусловленные трением. Как известно из курса физики, потери в любом устройстве определяются через КПД (ƞ), который всегда менее 100%. В данном случае справедлива формула:

КПД в двигателях зависит от номинальной мощности – у маломощных моделей он может быть менее 0,75, у мощных превышает 0,95. Приведенная формула справедлива для активной потребляемой мощности. Но, поскольку электродвигатель является активно-реактивной нагрузкой, для расчета полной потребляемой мощности S (с учетом реактивной составляющей) нужно учитывать реактивные потери. Реактивная составляющая выражается через коэффициент мощности (cosϕ). С её учетом формула номинальной мощности двигателя выглядит так:

Мощность и нагрев двигателя

Номинальная мощность обычно указывается для температуры окружающей среды 40°С и ограничена предельной температурой нагрева. Поскольку самым слабым местом в двигателе с точки зрения перегрева является изоляция, мощность ограничивается классом изоляции обмотки статора. Например, для наиболее распространенного класса изоляции F допустимый нагрев составляет 155°С при температуре окружающей среды 40°С.

В документации на электродвигатели приводятся данные, из которых видно, что номинальная мощность двигателя падает при повышении температуры окружающей среды. С другой стороны, при должном охлаждении двигатели могут длительное время работать на мощности выше номинала.

Мы рассмотрели потребляемую и отдаваемую мощности, но следует сказать, что реальная рабочая потребляемая мощность P (мощность на валу двигателя в данный момент) всегда должна быть меньше номинальной:

Если необходимо рассчитать потребляемую активную мощность, используем следующую формулу:

Р1 = 1,73 · U · I · ƞ

Именно активную мощность измеряют счетчики электроэнергии. В промышленности для измерения реактивной (и полной мощности S) применяют дополнительное оборудование. При данном способе можно не использовать приведенную формулу, а поступить проще – если двигатель подключен в «звезду», измеренное значение тока умножаем на 2 и получаем приблизительную мощность в кВт.

Расчет мощности при помощи счетчика электроэнергии

Этот способ прост и не требует дополнительных инструментов и знаний. Достаточно подключить двигатель через счетчик (трехфазный узел учета) и узнать разницу показаний за строго определенное время. Например, при работе двигателя в течении часа разница показаний счетчика будет численно равна активной мощности двигателя (Р1). Но чтобы получить номинальную мощность Р2, нужно воспользоваться приведенной выше формулой.

Источник