Меню

Определить мощность привода если известно кпд привода



Определение общего КПД привода

КПД привода определяется по формуле [1, с.4]:

,

где ηМ – КПД муфты, принимаем ηМ=0.98;
ηЗП – КПД закрытой передачи, принимаем ηЗП=0,97;
ηОП – КПД открытой передачи, принимаем ηОП=0.95;
ηП – КПД, учитывающий потери на трение в подшипниках, ηП=0.99 [1,табл.1.1,с.5]. Тогда:

Определение угловых скоростей валов. Расчет мощностей и крутящих моментов на валах I, II и III.

Определим угловые скорости w1, w2 и w3:

;

;

Найдем значения мощностей на валах. Мощность на валу III:

,

где TIII – крутящий момент на валу III. TIII=2480 Нм (по условию).

.

Мощность на валу II:

.

Мощность на валу I:

.

Определим требуемую мощность электродвигателя:

Далее вычислим моменты на валах привода:

;

;

(по условию).

Результаты энергокинематического расчета сведем в таблицу 1.1.

Таблица 1.1.Результаты энергокинематического расчета

№ вала u n, об/мин. w, с -1 Т, Нм Р, Вт
4.6 94.2 137.4 12939.8
195.6 20.5 606.2 12426.1
4.4
4.7 11686.7

Расчет цилиндрической косозубой передачи.

Проектировочный расчет передачи по контактной выносливости.

По условию твердость шестерен НВ1=290. Выберем сталь 40ХН, термическая обработка – улучшение [1,стр. 34,табл.3.3].

Так как в задании нет особых требований к твердости зубчатых колес, выберем материал со средним механическими характеристиками – сталь 40Х; термическая обработка – улучшение, твердость HB=290 МПа.

Допускаемые контактные напряжения:

, [1, с. 33]

где — предел контактной выносливости при базовом числе циклов.

[1,табл. 3.2, с.34].

КHL – коэффициент долговечности. При числе циклов нагружения больше базового, принимаем КHL = 1 для шестерни и колеса [с. 33].

[SH] — коэффициент безопасности, [SH] = 1.2 [1, с. 33].

Для косозубых колес расчетное допускаемое напряжение равно:

[1, с. 35]

Тогда расчетное допускаемое контактное напряжение

.

Требуемое условие контактной выносливости [sн]£1,23[sн2] – выполняется.

Коэффициент КНβ для симметричного расположения колес относительно опор принимаем равным: КНβ=1,08 [1, табл. 3.5,с. 39,]

Принимаем для косозубых колес коэффициент ширины венца по межосевому расстоянию ψbа = b/aw = 0.3 [1, с. 33].

Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев:

, [1, с.32]

где для косозубых колес Ка = 43 [1, с.32]

ТII – вращающий момент на валу колеса 2.

Ближайшее значение межосевого расстояния по ГОСТ 2185-66

Нормальный модуль зацепления принимаем по следующей рекомендации:

Принимаем по ГОСТ 9563-60: mn = 2 мм [1, с.36]

Примем предварительно угол наклона зубьев b = 15 о и определим числа зубьев шестерни и колеса [1, с.36]:

Читайте также:  Как улучшить мощность машины

Источник

Мощность привода

Скорости вспомогательных движений

Для повышения производительности станков во всех тех слу­чаях, когда вспомогательные движения не совмещены во времени с рабочими движениями, скорости вспомогательных движений целесообразно увеличивать. Точнее, скорость вспомогательных движений следует выбирать так, чтобы время перемещения на заданный путь было минимальным. С этой точки зрения увеличе­ние скорости целесообразно лишь до определенного оптимального значения. При дальнейшем увеличении скорости движения потери времени на переключение ускоренного движения на медленное или на остановку рабочего органа станка могут превысить выигрыш времени от увеличения скорости.

При расчете оптимальной скорости вспомогательных движений различных узлов станка следует учитывать следующие соображе­ния. Если предположить, что привод обладает высокой жесткостью, и влиянием его упругих перемещений можно пренебречь, то все погрешности выключения или переключения скорости быстрого перемещения связаны с ошибками системы управления, которые можно характеризовать разбросом (полем рассеяния) времени срабатывания Δ. Соответствующий разброс пути, проходимого узлом станка на быстрой скорости, должен быть скомпенсирован преждевременным переключением. Оставшийся путь узел проходит на медленной (ползучей) скорости, гарантирующей точный подвод за определенное время.

Если путь перемещения задан постоянным значением, как это имеет место, например, при подводе инструмента, то оптимальное значение скорости можно увеличивать путем повышения быстро­действия и точности срабатывания системы управления.

При заданной точности перемещения скорость быстрого хода может быть во многих случаях повышена методом двухступен­чатого понижения скорости в конце пути.

Для ускоренных перемещений может быть найден общий наиболее целесообразный закон изменения скорости во время перемещения по принятым за основу критериям оптимизации: минимуму времени на перемещение, ограничению допустимых скоростей и ускорений в конце пути и т. п.

Мощность двигателя в приводе станка расходуется на созда­ние рабочих сил и преодоление различных сопротивлений. Для электродвигателя в приводе станков мощность может быть представлена в виде

где N п — полезная мощность; N x — мощность холостого хода (при N п = 0); N доп — мощность на дополнительные потери.

Полезную мощность в приводе главного движения опреде­ляют силами и скоростями резания

кВт,

где Р z — тангенциальная составляющая силы резания, кгс;

v p — скорость резания, м/мин.

Полезная мощность, расходуемая в приводе подач станка,

где Q — тяговая сила, кгс; v s — скорость минутной подачи, мм/мин.

При расчете потребной мощности станков с высокой степенью универсальности следует учитывать вероятность использования полезной мощности при различных частотах вращений шпинделя во всем рабочем диапазоне. Статистические данные, собранные по основным типам станков общего назначения, свидетельствуют о том, что в реальных производственных условиях номинальная мощность электродвигателя используется различным образом на разных частотах вращений. Более полное использование мощности имеет место в средней части диапазона регулирования. При низ­ких скоростях резания полная мощность, как правило, не исполь­зуется.

Читайте также:  Des 3010g потребляемая мощность

Большое число данных по обследованию фактической загрузки станков общего назначения в реальных условиях дает основание считать, что в нижней трети диапазона регулирования мощность полностью не используется во всех типах станков (токарных, револьверных, карусельных, сверлильных, фрезерных и расточ­ных). Для тяжелых токарных и карусельных станков предложены зависимости, полученные опытным путем, которые рекомендуют номинальную мощность двигателя ограничивать значением допу­стимого момента на шпинделе, что соответствует линейному распределению полезной мощности по диапазону регулирования. То же самое имеет место в верхней части диапазона регулирования, поскольку большие скорости резания необходимы при чистовой окончательной обработке с малыми силами резания.

Мощность холостого хода в станках составляет значительную долю всей мощности двигателя и существенно увеличивается с повышением скорости (рис. 17).

Возрастание мощности холостого хода с увеличением частоты вращения валов кинематической цепи требует использования различных средств для уменьшения потерь в приводе быстроход­ных станков. Основными средствами такого рода являются сокра­щение кинематической цепи и уменьшение числа валов, переда­ющих вращение на шпиндель; применение сложенных структур привода; ограничение величины предварительного натяга в опорах; использование подшипников с малым трением; применение циркуляционной смазки с нормированной подачей смазочной жидкости или масляного тумана.

Рис. 17. Мощность холостого хода главного привода станков: 1 — токарно-револьверного; 2 — вертикально-фрезерного; 3 — то­карного

Мощность на дополнительные потери появляется при пере­даче полезной мощности за счет соответствующего увеличения нагрузок на передачи и опоры. Эта дополнительная потеря возрастает с увеличением полной передаваемой мощности и может быть выражена уравнением

,

где η — общий КПД привода, подсчитываемый по формуле

,

где η i — КПД конкретной передачи или опоры; α i — число однотипных передач с одинаковым КПД.

Дополнительные потери составляют обычно не более 10. 15% всей потребляемой мощности, что позволяет ими пренебречь при приближенных расчетах. Выбор мощности двигателя отно­сится к задачам на определение оптимального значения, если их рассматривать как задачи технико-экономические.

Оптимальную мощность привода определяют по критерию экономической эффективности на основе минимума тех приведен­ных затрат, которые зависят от выбора этой мощности. В общем случае все виды затрат, связанные с мощностью привода, можно условно представить в виде

где C 1 — затраты во время вспомогательных перемещений, когда потребляется мощность холостого хода N x; C 2 — затраты во время резания с неполным использованием номинальной мощности электродвигателя; С 3 — затраты во время резания с неполным использованием режимов резания из-за ограниченной мощности двигателя.

Читайте также:  Генератор постоянного тока независимого возбуждения мощностью рном

Существенно, что с увеличением мощности некоторые виды затрат (стоимость станка, затраты на электроэнергию) возра­стают, при этом уменьшаются и потери производительности (со­ставляющая С 3) от недоиспользования режимов резания. Эти противоположные тенденции приводят всегда к некоторому зна­чению номинальной мощности двигателя, обеспечивающей ми­нимум приведенных затрат.

Рис. 18. Оптимизация мощности двигателя главного привода по минимуму приведенных затрат для станков:

а — токарного с ЧПУ, б — для гаммы горизонтально-расточных (цифры обозначают диаметр шпинделя)

В качестве примера на рис. 18, а приведен график С = f ( N э), определяющий оптимальное значение мощ­ности главного привода токарного станка с высотой центров 200 мм оснащенного системой ЧПУ. В качестве исходной кривой распределения мощности принята зависимость, полученная на основе анализа множества деталей, обрабатываемых на станке подобного назначения. При расчете проанализирована возмож­ность изменения исходных данных в тех реальных пределах, которые могут иметь место при эксплуатации станка. Оказалось, что при изменении исходных данных в широких пределах опти­мальное значение мощности двигателя колеблется в пределах ±3,5 кВт; это соответствует всего лишь половине интервала ряда мощностей стандартных асинхронных электродвигателей, На рис. 18, б приведены кривые выбора оптимальной мощности двигателя привода главного движения гаммы горизонтально-расточных станков (на кривых указан диаметр шпинделя станка в мм).

Источник

Энергетический и кинематический расчет привода. Определение расчетной мощности привода

1 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

1.1 Определение расчетной мощности привода.

Расчетная мощность электродвигателя определяется по формуле ([1], 6.1)

, (1)

где – мощность на приводном валу конвейера, кВт;

– общий КПД привода ([1], 6.2),

– КПД муфты; ([1], таблица П2.1);

– КПД зубчатой передачи редуктора с цилиндрическими колесами; ([1], таблица П2.1);

– КПД открытой цепной передачи; ([1], таблица П2.1);

– КПД пары подшипников качения; ([1], таблица П2.1);

1.2 Выбор электродвигателя.

Ориентировочно требуемая частота вращения вала электродвигателя определяется по формуле ([1], 6.3)

где – наименьшее значение передаточного числа открытой передачи привода; ([1], таблица П2.3);

n – частота вращения на приводном валу конвейера; n=86;

– среднее значение передаточного числа редуктора привода; ([1], таблица П2.3);

По величине с учетом принимаем по ([1], таблица П2.2) электродвигатель 4A132S8.

За расчетную частоту вращения принимаем номинальную частоту вращения

где – синхронная частота вращения, об/мин; ;

s – коэффициент скольжения ([1], таблица П2.2);

Техническая характеристика принятого электродвигателя представлена в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика электродвигателя

Источник

Adblock
detector