Расчет кинематического привода калькулятор

Расчет ременной передачи

Ременная передача служит для передачи вращения посредством фрикционного взаимодействия приводного ремня со шкивами. Ременные передачи используют в приводах с максимальной мощностью порядка 50 кВт при скорости ремня до 50 м/с.

Преимуществом ременных передач является простота конструкции, плавность работы, невысокие требования к характеру режима работы, низкий уровень шумности, невысокая стоимость. Из недостатков можно отметить большие габаритные размеры, относительно высокие нагрузки на валы, непостоянство передаточного отношения (за исключением зубчатой ременной передачи), недолговечность ремня вследствие износа.

Ниже можно выполнить онлайн расчет двухшкивной плоскоременной передачи с приводными резинотканевыми ремнями. Задав необходимую частоту вращения приводного шкива, мощность и передаточное отношение, а так же подобрав приводной ремень в соответствии с ГОСТ 23831-79, можно вычислить размеры передачи, длину и ширину ремня, нагрузки на валы, а так же рассчитать долговечность привода.

Исходные данные:

f — частота вращения ведущего шкива, в оборотах в минуту;

P — мощность привода, в Ваттах;

d1 — диаметр ведущего шкива, в миллиметрах;

i — передаточное отношение;

z — число прокладок ремня (выбирается по таблице 1 ГОСТ 23831-79);

g — номинальная прочность прокладки (выбирается по таблице 1 ГОСТ 23831-79), в ньютонах/миллиметр ширины ремня;

θ — угол наклона линии центров передачи, градусах;

υ — толщина ремня (равна сумме расчетных толщин тканевых прокладок и наружных резиновых обкладок ремня), в миллиметрах.

РАСЧЕТ ПЛОСКОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ

Частота вращения шкива f, об/мин

Диаметр ведущего шкива d1, мм

Прочность прокладки g, Н/мм ширины

Угол наклона линии центров передачи θ, 0

Вращающий момент на ведущем валу Т, Н*м

Расчетный диаметр ведущего шкива d1расч, мм

Диаметр ведомого шкива d2, мм

Межосевое расстояние а, мм

Угол обхвата малого шкива α1, 0

Предварительное натяжение ремня F0, H

Натяжение ведущей ветви F1, H

Натяжение ведомой ветви F2, H

Напряжение от силы натяжения ремня σ1, МПа

Напряжение от центробежной силы σw, МПа

Максимальное напряжение в ремне σmax, МПа

Источник

Расчет кинематики привода

Проектирование машины любого типа начинается с расчета кинематики привода, после определения скоростей и нагрузок на рабочем валу. 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.

Составим расчетную схему привода конвейера. Допустим, у нас есть 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.

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Расчетную частоту (об/мин) вращения вала рабочего органа np находим по формуле:

где,
v — линейная скорость,м/с;
D — диаметр приложения тягового усилия (барабан, звездочка), м.

Тогда вращательный момент (Н·м) на валу рабочего органа, на валу барабана конвейера, будет равен:

где,
F — расчетное тяговое усилие, Н.

Вычисляем КПД всего привода η:

где,
η1, η2, η3 — КПД соответствующей передачи;
ηn — «коэффициент полезного действия» пары подшипников качения, а точнее потери на трение в подшипниковых опорах валов привода;
m — число промежуточных валов привода.

Коэффициенты полезного действия передач выбираем из представленной таблицы:

Общее КПД многоступенчатого редуктора можно взять из паспорта на редуктор.

Определяем расчетную мощность (кВт) 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 nдвс= 3000 об/мин легкие, малогабаритные, но передаточное число привода, как правило, получается очень большим и проблемно реализуемым. Электродвигатели с nдвс= 750 об/мин тяжелые, крупногабаритные, дорогие. Поэтому наиболее широко применяются электродвигатели с nдвс= 1000 и nдвс= 1500 об/мин.

По выбранному электродвигателю вычисляем асинхронную частоту (об/мин) вращения вала двигателя:

где,
s — скольжение эл/двигателя, %.

Асинхронная частота вращения вала обычно указана в паспорте на двигатель или в каталоге на двигатели.

Определяем расчетное передаточное число всего привода:

Теперь в соответствии с рекомендациями таблицы (или по факту), разбиваем передаточное число по ступеням.

Вычисляем фактическое передаточное число привода:

Отклонение передаточного числа (%) от расчетного вычисляем по формуле:

Отклонение не должно превышать 3…4%.

Фактический момент (Н·м) на валу рабочего органа будет равен:

где,
n — фактическое передаточное число, n = nдв/ u.

Для упрощения расчета и возможности подбора параметров передачи, можно воспользоваться расчетом, выполненным в виде таблицы MS Excel, который можно найти в сети.

Подобный расчет в виде библиотеки существует и в КОМПАС-3D, с возможностью выбора электродвигателя в конце расчета из каталога соответствующей библиотеки:

расчет грузовых винтов
пример выполнения чертежа ходового винта

Источник

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

2. Скорость перемещения ленты v в м/с вписываем

3. Значение диаметра барабана D в м заносим

Результаты расчетов:

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

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

Исходные данные:

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

КПД клиноременной передачи η1

КПД цилиндрического зубчатого закрытого зацепления η2

КПД цепной открытой передачи η3

Так как больше передач у нас в схеме нет, то η 4 и η5 четвертой и пятой передачи вводим соответственно

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

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 Nдвр

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

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

Наиболее широко применяются электродвигатели с nдвс =1000 и nдвс =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

Синхронную частоту вращения вала двигателя n двс в об/мин

Результаты расчетов:

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

в ячейке D20: =D18*(1-D19/100) =936

13. Определяем расчетное передаточное число всего привода up

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 ui

Передаточное число 1-ой передачи (клиноременной) u1

Передаточное число 2-ой передачи (закрытой зубчатой цилиндрической) u2

Передаточное число 3-ей передачи (открытой цепной) u3

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 u4 и u5

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

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.

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

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

12 комментариев на «Кинематический расчет привода»

Привет Саша. С удовольствием читаю твой сайт. И только одна мысль не покидает меня. Почему ты не создал этот сайт 30 лет назад. Как бы ты облегчил нашу студенческую жизнь. ))

Спасибо, рад тебя видеть на сайте.

Ты «забыл», Олег, что первые инженерные калькуляторы появились у нас на третьем курсе и стоили 350 рублей (3 зарплаты инженера), а о Excel в 1983 году даже Билл Гейтс еще не думал. А я тогда (как и мы все) ничего того о чем сегодня пишу не знал.

Александр! Вы и Ваш сайт для меня (и наверно не только для меня) просто кладезь ПОЛЕЗНОЙ информации. Некоторые моменты начал воспринимать проще. Большое спасибо за Ваш труд!

Пока только пробую,всегда считала в Мс.Спасибо

Спасибо за вашу работу, все доступно и понятно.

Превосходная таблица, очень информативное обьяснение!

Очень крутой блог, кладес инфы, очень крутой автор, человек знающий свое дело и умеющий обьяснять.

Но мне кажется в 10 пункте ошибка т к мощность двигателя Nдв нужно подбирать после расчета передаточного числа привода u, потому как момент который необходим для подсчета движка будет не тот который на барабане конвеера, а на ременной передаче. Он как раз и считается от полного кпд и передаточного числа привода . Поправте коль не прав знающие люди, т к автор походу врятли выйдет на связь

Александер, всё в расчете верно!

Расчетную мощность двигателя нужно не подбирать, а считать по моменту и частоте вращения на валу рабочего органа и КПД привода. А потом выбирать по ней двигатель. Т.к. частоты вращения двигателей дискретны, то придется пересмотреть разные двигатели с одной мощностью, но с разными оборотами, и, соответственно, с разными моментами. Привод при этом будет иметь разные значения суммарного передаточного числа.

Вначале считайте мощности на валах по данным на рабочем органе. Потом считайте подходящие варианты по частотам вращения валов и далее — моменты на валах.

Извините совсем запарился тут с расчетами, да Nдв = N вх вала = N вых вала привода (без учета кпд), это моменты и обороты у них будут отличаться на коэффециент редукции (передаточное число), а т к они изменяются соразмерно на мощность они не влияют. В этом была моя ошибка. Вам спасибо!

Если КПД=0,5 (привод, например, содержащий в составе червячный редуктор), то от вала двигателя до вала рабочего органа дойдет только 50% мощности двигателя!

Здравствуйте, благодарность вам за помощь в расчетах.

Подскажите , пожайлуста, у меня привод состоит из червячной, зубчатой и реечной передачи, мною был сделан расчет на усилие перемещения рейки 500 кг по расчетному моменту получилось что необходим двигатель на 550 Вт.

Необходимо ли пересчитывать все передачи, если закупаться будет двигатель на 1000 Вт с теми же оборотами (т е будет момент больше) если усилие на рейке будет так же не более 500 кг?

Если расчет выполнен верно, то ничего пересчитывать не нужно. Если усилие на рейке не превысит расчетное значение, то даже если поставите двигатель мощностью 10 КВт он будет выдавать тот же рабочий момент, что и 1 КВт. Но если рейку заклинит (усилие на рейке резко возрастет), то двигатель может переломать элементы привода.

Источник

Читайте также:  Установка шестерен привода тнвд камаз евро 2
Оцените статью
Авто Сервис