- •Федеральное агентство по образованию
- •Часть 3 «Правила составления и оформления расчетно-пояснительной записки»
- •Содержание
- •1.2.2 Состав курсового проекта по дисциплине
- •Введение
- •1 Состав и объем проекта
- •1.1 Дипломный проект
- •1.2 Курсовой проект
- •1.2.1 Состав курсового проекта по дисциплине «Расчет и
- •1.2.2 Состав курсового проекта по дисциплине «Подъемно-транспортные
- •1.2.3 Состав курсового проекта по дисциплине «Детали машин»
- •1.2.4 Состав курсового проекта по дисциплине «Оборудование отрасли»
- •2 Рекомендации к составлению отдельных разделов
- •2.1 Титульный лист
- •2.2 Задание на проектирование
- •2.3 Раздел «Содержание»
- •2.4 Раздел «Введение»
- •2.5 Раздел 1 «Обзор технологического процесса производства продукции»
- •2.5.1 Свойства сырья и конечного продукта
- •2.5.2 Обзор технологических линий производства продукции
- •2.5.3 Обзор машин или аппаратов аналогов
- •2.6 Раздел 2 «Технико-экономическое обоснование»
- •2.7 Раздел 3 «Описание проектируемой линии, машины или аппарата
- •2.7.1 Назначение линии, машины (аппарата)
- •2.7.2 Устройство линии, машины (аппарата)
- •2.7.3 Работа линии, машины (аппарата)
- •2.7.4 Техническая характеристика линий, машины (аппарата)
- •2.8 Раздел 4 «Определение функционально-технических параметров
- •2.8.1 Технологический расчет
- •2.8.2 Конструктивный расчет
- •2.8.3 Кинематический расчет
- •2.8.4 Энергетический расчет
- •2.8.5 Теплотехнический расчет
- •2.8.6 Специальные расчеты
- •2.9 Раздел 5 «Расчет на прочность с применением эвм»
- •2.9.1 Механические передачи
- •2.9.2 Разъемные и неразъемные соединения
- •2.9.3 Валы и оси
- •2.9.4 Муфты и подшипники
- •2.9.5 Исходные данные для проведения расчетов на прочность с
- •2.10 Раздел 6 «Безопасность и экологичность проекта»
- •2.11 Раздел 7 «Экономический расчет»
- •2.12 Раздел «Заключение»
- •2.13 Раздел «Список использованной литературы»
- •3 Общие требования к оформлению пояснительной записки
- •3.1 Оформление текста
- •3.2 Оформление формул
- •3.3 Оформление иллюстраций (рисунков)
- •3.4 Построение таблиц
- •3.5 Оформление примечаний
- •Список использованной литературы
- •Задание
- •Приложение г
- •Календарный рабочий план дипломного проекта
- •Федеральное агентство по образованию российской федерации
- •Приложение е
- •Форма листа специального задания к дипломному проекту
- •Курсовое и дипломное проектирование
- •Московский государственный университет технологий и управления Филиал гоу впо мгуту в г. Мелеузе
2.8.4 Энергетический расчет
Энергетический расчет сводится к определению мощности электродвигателя. Соответствующие рекомендации приводятся в учебной и научно-технической литературе. При расчете необходимо учитывать, кроме всех затрат энергии на полезную работу, также и потери различного рода (на сопротивление, на нагрев, на преодоление динамических нагрузок и т. д.).
По сумме всех затрат энергии определяется потребляемая мощность, в соответствии с которой по справочным материалам подбирается электродвигатель (надо указать его тип и характеристику, марку, частоту вращения вала).
Такой расчет проектируемой конструкции выполняют с целью выбора ее привода, определения его характеристик, обеспечивающих работоспособность и надежность конструкции с учетом потребного количества энергии. Расход потребной энергии зависит от скорости движения рабочего органа и значения результирующей силы, приложенной к нему при работе устройства. Результирующая сила складывается из многих сил, возникающих при работе технологической машины.
Силы сопротивления - это технологические силы, на преодоление которых затрачивается работа, необходимая для выполнения технологического процесса. Значение этих сил зависит от физико-механических свойств обрабатываемой среды, скорости и температурных режимов обработки, производительности машины, материала и формы рабочих органов и т. п. Правильно вычислить технологические силы чрезвычайно важно, так как от того, насколько точно будут соответствовать их исходные значения, принимаемые при расчетах, истинным нагрузкам при работе машины зависит качество ее функционирования. Обычно технологические силы определяют экспериментальным или расчетным путем на этапах предварительных исследований и проектирования конструкции и выдают конструктору в качестве исходных данных.
Силы непроизводственного сопротивления - это силы, на преодоление которых затрачивается дополнительная работа сверх той, которая необходима для преодоления полезного сопротивления. В основном непроизводственные силы связаны с преодолением сил трения в кинематических парах при перемещении жидких, сыпучих и газообразных сред.
Динамические силы - силы инерции, возникающие при движении элементов конструкции с ускорением. Их значение зависит от ускорения и массы подвижных деталей конструкции. Силы непроизводственного сопротивления и динамические силы обычно рассчитывают при конструировании устройства.
Все указанные силы во время работы конструкции, как правило, не остаются постоянными. За определенный промежуток работы (цикл) меняются их направление и величина. Поэтому очень важно установить тот момент времени, в который элементы конструкции оказываются нагруженными наибольшим суммарным усилием, на которое затем и выполняют энергетический и прочностной расчеты.
Чтобы вычислить наибольшую суммарную нагрузку, используют принцип Даламбера, сущность которого состоит в том, что к определенному звену механизма прикладывают все силы (статические и динамические). С учетом их значений и направления для полученной системы сил составляют уравнения равновесия, решая которые находят равнодействующую силу в данный момент работы конструкции. Зная равнодействующие силы для нескольких таких моментов, выбирают из них наибольшую.
Кроме того, следует учитывать, что во многих технологических машинах, перерабатывающих сельскохозяйственное сырье, пусковые нагрузки могут намного превысить номинальные силы, вычисленные для установившегося режима работы машины.
Поэтому значения номинальных сил необходимо умножить на поправочные коэффициенты, учитывающие особенности технологического процесса и физико-механических свойств обрабатываемой среды. Определенную таким образом наибольшую силу принимают в качестве исходной результирующей силы, которая служит основой для энергетического и прочностного расчетов конструкции.
Расчет потребной мощности предусматривает вычисление потребного количества энергии на ведущем валу устройства и на валу электродвигателя. Мощность на ведущем валу (кВт) определяют по формуле
Nвд = Nро, (2.10)
где Nро - мощность, потребляемая рабочим органом, кВт.
Структура формул для расчета мощности, потребляемой рабочими органами, зависит от характера их движения. Если рабочий орган совершает вращательное движение, то мощность (кВт) определяют по формуле
Npo= PωpR· 10-3, (2.11)
где Р - результирующая сила, Н;
ωp - угловая скорость рабочего органа, с-1;
R - радиус приложения силы, м.
При поступательном движении рабочего органа мощность (кВт) определяют по формуле
Npo=Pv · 10-3, (2.12)
где v - скорость линейного перемещения рабочего органа, м/с.
Часто в машинах кинематическая структура разветвляется для привода нескольких рабочих органов или транспортирующих устройств, в этих случаях мощности для их привода суммируются на валу, на котором начинает разветвляться кинематическая структура.
После определения потребной мощности на ведущих валах отдельных рабочих органов суммируют их значения и определяют потребную мощность электродвигателя (кВт) с учетом КПД передач привода по формуле
Nэд = ΣNвд/ηпр. (2.13)
При последовательном соединении передач общий КПД равен произведению частичных КПД, например
η = ηз ηч ηц. (2.14)
Значения КПД механических передач зависят от их вида и приводятся в справочной технической литературе. КПД некоторых механических передач приведены в таблице 2.3.
Мощности (кВт), передаваемые валами, часто характеризуют величинами вращающих моментов, необходимых для преодоления сил
N = Мвр ω· 10-3 (2.15)
или
N = Мвр (πn/30) · 10-3, (2.16)
где Мвр - вращающий момент на валу, Н·м;
ω - угловая скорость, с-1;
n - частота вращения вала, мин-1.
Таблица 2.3 – Примерные КПД некоторых механических передач
Тип передачи |
Обозначение |
В масляной ванне |
Открытая |
Зубчатая передача |
ηз |
0,95 - 0,97 |
0,93 - 0,94 |
Червячная передача с цилиндрическим червяком при числе заходов червяка |
ηч |
|
|
I заход |
|
0,70 – 0,75 |
0,50 |
II захода |
|
0,75 - 0,82 |
0,60 |
III – IV захода |
|
0,87 - 0,92 |
- |
Цепная передача |
ηц |
0,94 - 0,97 |
0,90 |
Фрикционная передача |
ηф |
0,90 - 0,96 |
0,70 - 0,88 |
Ременная передача |
ηр |
- |
0,88 - 0,94 |
Для одной опоры с подшипником качения |
ηпк |
- |
0,99 - 0,995 |
Для опоры с подшипником скольжения |
ηпс |
- |
0,98 - 0,99 |
Вычислив требуемую мощность электродвигателя, подбирают его типоразмер. Поскольку для рассчитываемого привода могут быть выбраны двигатели с разными значениями частоты вращения вала и соответственно различные передаточные механизмы, то рассматривают несколько вариантов кинематической структуры привода. Оптимальным признают вариант, отвечающий конкретным требованиям конструктивного исполнения и условиям эксплуатации проектируемой машины. При этом надо учитывать, что с повышением частоты вращения уменьшаются масса и габаритные размеры двигателя, снижается его стоимость, но при этом уменьшается ресурс, поэтому для привода общего назначения, если нет специальных указаний, предпочтительны двигатели с частотой вращения 1500 или 1000 мин-1.