Расчет привода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Техническое задание

Провести оценку качества технической системы при различных проектных параметрах элементов привода.

Рис. 1 - 1 - Электродвигатель, 2 - Ременная передача, 3 - Редуктор, 4 - Муфта, 5 - Звездочка тяговая конвейера

Тяговая сила цепи F = 4,3 кН

Скорость тяговой цепи v = 0,55 м/с

Шаг тяговой цепи p = 80 мм

Число зубьев звездочки z = 10

Выбор двигателей для привода

Определим мощность, которая должна быть реализована исполнительным органом в соответствии с техническим заданием. Т.к. тяговая цепь движется поступательно, то потребная мощность определяется по формуле:

[кВт]

Для подбора двигателя необходимо помнить, что часть его мощности будет потеряна на преодоление трения в элементах самого привода, что учитывается коэффициентом полезного действия привода. Поскольку схема привода представляет собой последовательно соединенные передачи различных типов:

Плоскоременная передача:

Цилиндрическая передача редуктора:

Потери в соединительных муфтах:

Потери в подшипниках:

Используем следующую формулу:

где - коэффициенты полезного действия передач, входящих в состав привода (значения берем из таблицы Приложения 1);

- число передач в исследуемом приводе.

Определим мощность на ведущем валу привода:

[кВт]

При подборе двигателя по мощности должно быть обеспечено условие:

По таблице в Приложении 3 выбираем соответствующие двигатели с номинальной мощностью 3,0 кВт:

- двигатель типа 90L2 с номинальной частотой 2840 об/мин и массой 28,7 кг;

- двигатель типа 100S4 с номинальной частотой 1435 об/мин и массой 36 кг;

- двигатель типа 112МА с номинальной частотой 955 об/мин и массой 56 кг;

- двигатель типа 112МВ8 с номинальной частотой 700 об/мин и массой 56 кг.

Анализ привода и назначение параметров отдельных передач

Для окончательного выбора одного наиболее рационального из представленных четырех двигателей необходимо провести сравнительный технико-экономический анализ привода при использовании каждого из них. С этой целью определим требуемое передаточное отношение всего привода в случае использования каждого из двигателей:

,

где nдвi - частота вращения двигателя с учётом скольжения силового поля в асинхронных двигателях. Эти значения также приведены в таблице приложения 3 как номинальная частота двигателя;

nТЗ - частота вращения тягового звена. Так как задан цепной конвейер, то частоту вращения тяговой звездочки nзв определим по формуле:

[об/мин],

где Dзв - диаметр делительной окружности тяговой звездочки [м], который по исходным данным может быть вычислен по формуле:

Для двигателя 90L2:

Для двигателя 100S4:

Для двигателя 112МА:

Для двигателя 112МВ8:

Передаточное отношение привода может быть реализовано через передаточные отношения отдельных передач, входящих в его состав. Учитывая известные ограничения на передаточные отношения отдельных передач, определим наибольшее значение для передаточного отношения привода:

Полученное значение показывает, что только для двигателя 112МА требуется передаточное отношение привода, превышающее максимальное значение. Но необходимо помнить, что использование больших значений передаточных отношений ведёт к техническому усложнению и повышению затрат. Таким образом для моего типа передач (ремень и редуктор) наиболее приемлемым является 112МВ8, так как при одинаковой массе с 112МА, номинальная частота меньше (700 об/мин, вместо 955 об/мин) и следовательно механизмы будут меньше, а двигатель стоить столько же.

Далее рассмотрим базовый вариант:

Двигатель 112МВ8.

Мощность двигателя 3,0 кВт.

Масса двигателя 56 кг.

Номинальная частота n = 700 об/мин.

Примем Uред = 5, так как это наиболее дешевый вариант.

Проверка уровня качества различных вариантов привода

В соответствии с «Методическими указаниями по оценке технического уровня и качества промышленной продукции» (РД 50-149-79) при оценке уровня качества, т.е. технического уровня однородных изделий следует использовать дифференциальный, комплексный или смешанный, а также интегральный методы.

Дифференциальный метод оценки качества технических изделий (технического уровня изделий) это квалификационный метод, который позволяет оценивать изделия по таким категориям качества как «превосходит», «соответствует» или «не соответствует» определенному (например, мировому) уровню качества аналогических изделий.

Интегральный показатель качества - итоговый комплексный показатель, характеризующий в наиболее общей форме эффективность работы изделия.

Данные методы не подходят нам, так как мы не имеем показатель, на который мы могли бы опираться для достижения необходимого уровня качества.

Комплексная оценка уровня качества предусматривает использование комплексного (обобщающего) показателя качества. Этот метод применяют в тех случаях, когда наиболее целесообразно оценивать ТУ сложных изделий только одним числом.

Комплексную оценку (технического уровня машин) по средневзвешенным показателям качества продукции применяют в тех случаях, когда затруднительно или невозможно определить главный, обобщенный показатель качества и его функциональную зависимость от исходных показателей качества.

Обычно используют средний взвешенный арифметический или средний взвешенный геометрический показатель качества.

Чтобы не усложнять рассматриваемую задачу большим числом показателей применяемых для оценки уровня качества технических изделий, используем в качестве примера лишь несколько из них.

Для того, чтобы оценить уровень качества привода с принятыми значениями параметров передач, необходимо выбрать критерий оценки. Поскольку для оценки качества мы будем рассматривать различные показатели, которые для нас одинаково важны, для решения данной задачи используем метод «средневзвешенного арифметического».

где n - число рассматриваемых параметров качества;

Ki - удельные показатели качества;

mi - весомость соответствующих показателей.

Расчет варианта с первым двигателем должен начинаться с базовых вариантов и заканчиваться при падении средневзвешенного показателя, то есть мы выбираем вариант, на который будем опираться в процессе расчета. Следующий вариант привода с другим двигателем рассчитывается с максимального передаточного отношения приводов и рассчитывается по тому же принципу.

При выборе последующих вариантов привода, мы должны руководствоваться с ценой самого привода, применяя это правило, если у нас несколько отношений. Например, мы имеем передачу, ценовой коэффициент которой составляет 4, а другой передачи 3,5. Мы должны учесть, что передаточное отношение более дешевой передачи мы можем понижать до тех пор, пока растет средневзвешенный показатель. Более дорогой показатель мы можем понизить только тогда, когда с более дешевым уже нет возможности получить показатель качества выше, чем все имеющиеся.

Не стоит забывать, что при расчете зубчатых передач, мы должны учитывать все требования ГОСТа по передаточным отношениям. Мы не можем изменить предпочтительные ряды для зубчатых передач в отличие от цепных и ременных.

Итак, подсчитаем для базового варианта средневзвешенный показатель уровня качества. При определении удельного показателя качества Kni за минимальное рекомендованное передаточное число для всех передач можно принять Umin = 2. Определим удельные показатели качества:

При определении удельного показателя KN в качестве значения Nном рекомендуется принимать номинальную мощность, указанную в характеристике двигателя 112МВ8. Удельный показатель выразим через мощность двигателя:

При определении удельного показателя Кд в качестве значения mmin принимается масса наиболее быстроходного двигателя из ряда требуемой мощности, то есть двигателя, имеющего Nном = 3000 об/мин.

SДВ - удельная стоимость единицы массы двигателя.

Рассмотрим связь удельных показателей массы передачи с её передаточным отношением. В качестве базового передаточного отношения для закрытых редукторов примем Uбаз = 5. В результате получаем выражение для определения удельного показателя качества редуктора по материалоемкости и себестоимости в следующем виде:

На основании полученных значений для различных передач определяют соответствующие показатели для всего привода с учётом рассматриваемого варианта разбивки передаточных чисел между «k» передачами. Полученные результаты являются средневзвешенными значениями показателей для данного варианта разбивки передач в приводе.

Получив значения всех показателей для рассматриваемого варианта разбивки передаточных чисел привода, можно переходить к определению средневзвешенного показателя уровня качества всего привода. Для этого назначим параметры весомости mi каждому из показателей. При назначении коэффициентов mi должно выполняться условие:

Назначим следующие весовые коэффициенты значения отдельных параметров качества:

;

;

;

.

Теперь можно вычислить средневзвешенный уровень качества всего привода:

Для повышения технико-экономических показателей привода необходимо выбрать более рациональные отношения отдельных передач, изменить передаточные числа передач.

Пусть

Тогда

Так как полученное значение показателя качества -0,0748 лучше ранее полученного значения -0,2268, переходим к рассмотрению следующего передаточного числа.

Примем

Тогда

Так как полученное значение показателя качества -0,12 хуже ранее полученного значения -0,0748, дальнейшее изменение передаточных значений передач не приведет к увеличению показателя качества.

Составим сводную таблицу полученных значений коэффициентов качества, которая поможет нам сравнить рассмотренные варианты.

Таблица результатов расчета

Из приведенных результатов расчета видно, что наивысшим показателем качества обладает вариант 2, следовательно, наиболее рациональным является привод с параметрами вышеуказанного варианта. Теперь можно составить техническое предложение на проектирование этого привода.

Техническое предложение на разработку элементов привода

привод передача качество изделие

Двигатель: - модель 112МВ8;

- мощность Nдв = 3,0 кВт;

- частота вращения n = 700 об/мин;

- масса двигателя 56 кг.

Общее передаточное отношение привода Uпр = 17,247

Передаточные отношения передач:

- редуктора Uред = 4,5;

- ременной передачи Uрем = 3,83.

Предлагаемые параметры привода повышают его технико-экономические показатели качества по сравнению с первоначальным вариантом:

Размещено на Allbest.ru