2. Методика вибору оптимальних параметрів приводу
Сучасними джерелами руху для переважної більшості машин та механізмів є електричні та теплові двигуни. Вони надовго зайняли цю технологічну нішу через свою незаперечну зручність в експлуатації. Проте за всіх своїх переваг одним із головних недоліків є порівняно висока швидкохідність, обумовлена законами термодинаміки і електромагнетизму. Це робить їх не цілком комфортними для використання безпосередньо людиною. Крім того, занадто великі швидкості та прискорення найчастіше шкідливі для механізмів, оскільки навантажують їх деталі високими силами інерції. Виникає необхідність дещо знизити швидкість руху виконавчих органів рівня, прийнятного для людського реагування. У ряді випадків буває необхідно заодно підвищити створювані двигунами крутні моменти.
Для досягнення цих цілей найкращими у всіх відношеннях є механічні передачі та, особливо, зубчасті редуктори.
Для зручності роботи та обслуговування здебільшого двигун, передачі, муфти та передавальний механізм приводу монтуються на загальній рамі (рис. 2.1).
Мал. 2.1. Загальна схема приводу механізмів
Проектування будь-якого пристрою починається з з'ясування його потрібних вхідних та вихідних параметрів. Вихідними параметрами приводу є частота обертання та крутний момент на вихідному (тихохідному) валу. Вони повинні забезпечувати характеристики того механізму, який наводиться двигуном через проектовані передачі.
Так, наприклад, якщо буде обертатися барабан, що рушить стрічку конвеєра, необхідно знати діаметр барабана, необхідну швидкість і тягове зусилля на конвеєрній стрічці; для обертання барабана підйомного крана – діаметр барабана, необхідну швидкість та вантажопідйомність каната,намотується на цей барабан; у разі приводу ланцюгової передачі – діаметр провідної зірочки, необхідну швидкість та силу натягу ланцюга.
За допомогою формул механіки такі три параметри (діаметр обертанняD, швидкість стрічки, ланцюга або тросаV, тягове зусилляQ) дозволяють обчислити:
− кутову швидкістьωі частоту обертанняnвихідного валу приводу
Коли відомі вихідні параметри приводу (потужність, частота обертання і момент, що обертає) необхідно з'ясувати, який двигун необхідний для обертання такого приводу.
Починати розрахунок слід з визначення необхідної потужності двигуна.
У редукторі, як і в будь-якому механізмі, частина потужності втрачається відповідно до втрат на тертя. Ці втрати враховуються коефіцієнтом корисної дії (ККД) приводуηприв. Потужність двигунаNдвповинна бути вищою як мінімум на величину втрат у приводі:Nдв=Nвих/ηприв.
При послідовному з'єднанні механізмів ККД машини обчислюється, як добуток ККД усіх ланок, а ККД редуктора - як добуток ККД усіх його ступенів. При паралельному з'єднанні механізмів та/або розгалужених щаблях редукторів враховуються пайові коефіцієнти розподілу потужності, і ККД машини обчислюється як сума творів пайового коефіцієнта на ККД кожної гілки.
Задаючи в попередніх розрахункахηприв= 0,75...0,8, необхідну потужність двигуна можна приймати на 25...30% вище вихідний потужності приводу.
Двигуни та муфти стандартизовані. Є великі номенклатури їх типорозмірів, що забезпечують, практично, всі сфери застосування.
Відміннозарекомендували себе асинхронні двигуни змінного струму. Вони прості у виробництві, при цьому невибагливі та надійні в експлуатації. Це особливо зручно для транспортних та дорожньо-будівельних машин, які можуть перебувати у дуже різноманітних погодних та експлуатаційних умовах. Габаритні та настановні розміри обраного двигуна (табл.2.1) будуть необхідні при компонуванні приводу.
Габаритні та настановні розміри асинхронних двигунів