E. Michlowicz: IMW  W03: Dobór napędu w układach elektromechanicznych UEM
WYKA
AD 3
DOBÓR NAP
DU W UKA
ADACH
ELEKTROMECHANICZNYCH (UEM)
1. Schemat typowego układu napędowego
ELEMENT
A

CZ
CY
A
A

S P UR
S S
NAP
D
PRZEKA
ADNIA URZ
DZENIE
ROBOCZE
Przekładnia (zębata) - reduktor
Silnik
UR
Urządzenie robocze
Sprzęgła
Należy dobrać:
- silnik (moc, rodzaj napędu, prędkość obrotowa),
- sprzęgła (wymiary, moment, kojarzenie czop  piasta),
- reduktor (rodzaj, wymiary, przełożenie, moc efektywna, prędkość
obrotowa wału wejściowego),
- inne (np. wały łączące, hamulce, bębny hamulcowe).
1
E. Michlowicz: IMW  W03: Dobór napędu w układach elektromechanicznych UEM
Mechanizm jazdy wciągarki
1  silnik,
2 - sprzęgło hamulcowe wkładkowe
wraz z hamulcem,
3 - przekładnia zębata zamknięta,
4 - sprzęgło zębate przybębnowe,
5  bęben,
6 - krążek wyrównawczy,
7  lina,
8  zblocze hakowe.
Mechanizm podnoszenia wciągarki
2
E. Michlowicz: IMW  W03: Dobór napędu w układach elektromechanicznych UEM
2. Moc napędu, dobór elementów układu UEM
� [s-1]
M [Nm]
v [m/s]
m [kg]
F [N]
Podstawowe zależności:
Siła F = m g [kg m/s2], [N]
Moment siły M = F R [Nm] ; R [m]  ramię działania siły,
v [m/s]  prędkość liniowa,
� [s-1]  prędkość kątowa;
ponadto: v = � R,
często:
prędkość w ruchu obrotowym podawana jest jako n[obr/s], [obr/min]
zależność: � = 2 Ą n/60 tj. � = Ą n/30 Ł� n[obr/min]
MOC w ruchu obrotowym: P = M � [W]; [Nm/s]
MOC w ruchu postępowym: P = F v [W]; [Nm/s]
3
E. Michlowicz: IMW  W03: Dobór napędu w układach elektromechanicznych UEM
2.1. DOBÓR SILNIKA
Podstawowy dobór  ze względu na charakter pracy:
silnik do pracy ciągłej S1 (np. przenośniki),
silnik do pracy dorywczej S2 (np. młyny),
silnik do pracy przerywanej S3 (np. dz
wignice, wózki).
Następnie:
1. Dla obliczonego zapotrzebowania mocy Pobl
2. Przyjętej prędkości obrotowej n lub kątowej �
Dobieramy z katalogu silnik:
Psil e" Pobl
Oznaczenie silnika  wg kart katalogowych producenta;
np. SUDg&
2.2. DOBÓR PRZEKA
ADNI
a
Podstawowy dobór  rodzaj przekładni
(najczęściej reduktor);
- przekładnia zębata,
- przekładnia cięgnowa (pasowa, łańcuchowa),
- przekładnia cierna.
Następnie:
1. Dla obliczonego przełożenia i , (i = nczynne/nbierne; nsil/nurz_rob)
2. Przyjętej prędkości obrotowej (silnik) n,
3. Obliczonej mocy efektywnej Pef ,
4
E. Michlowicz: IMW  W03: Dobór napędu w układach elektromechanicznych UEM
Pef = f * Psil ;
gdzie: f  współczynnik obciążenia (np. f=od 1 do 4; wg katalogu)
Dobieramy z katalogu przekładnię:
Pprzek e" Pef = f Psil
Oznaczenie przekładni  wg kart katalogowych producenta,
np. 2N  250  24  02 &
2.3. DOBÓR MOTOREDUKTORA & & wg wybranego katalogu (np. NORD)
2.4. DOBÓR SPRZ
GA
A
Podstawowy dobór  rodzaj ze względu na charakter pracy
(sztywne, elastyczne; rozłączne, nierozłączne)
Następnie:
1. Dla obliczonego momentu skręcającego (oporu) M wyznaczamy:
Mobl = k M ,
Gdzie: k (1-2)-współczynnik obciążenia  wg katalogu.
2. Przyjętej prędkości obrotowej n,
Dobieramy z katalogu sprzęgło na moment:
Msprz e" Mnom
Oznaczenie sprzęgła  wg kart katalogowych producenta,
np. SPRZ
GA
O Z
BATE JEDNOSTRONNE 250  30/38  70/80
Bardzo istotne:
odpowiednie kojarzenie połączenia wały(czopy)  piasty (otwory);
5
E. Michlowicz: IMW  W03: Dobór napędu w układach elektromechanicznych UEM
tzn. średnica wewnętrzna jednej części sprzęgła musi być równa
średnicy czopa współpracującego z tą piastą;
np. d1sil = D1 sprz ; a d2red = D2 sprz
dodatkowo trzeba znać zasady:
- redukcji sił,
- redukcji momentów sił,
- redukcji momentów bezwładności.
PRZYKA
ADY DOBORU ELEMANTÓW NAP
DU
Przykład 1:
DOBÓR ELEMENTÓW NAP
DU
przenośników taśmowych
Schemat układu:
1  krążniki nadawowe, 2  taśma, 3  bęben zwrotny, 4  krążniki dolne, 5  bęben
napędowy,
H  wysokość podnoszenia, L  długość przenośnika taśmowego, ą  maksymalny kąt
pochylenia przenośnika
& & & & & & & & & & & & & & & & & ..
OBLICZENIE SIA
Y POCI
GOWEJ
P = Pg + Pd = CfLg * [( q + 2qt ) cos + qog + qod ] + gqL1 sin [ N ]
gdzie :
g [ m/s2 ] - przyspieszenie ziemskie,
L1 [ m ] - długość pochyłej części przenośnika,
C=f ( L ) - współczynnik zależny od długości przenośnika,
f - współczynnik oporów tarcia.
6
E. Michlowicz: IMW  W03: Dobór napędu w układach elektromechanicznych UEM
Masa liniowa warstwy materiału transportowanego
q = Qo / ( 3.6 v t ) [ kg / mb. ]
Masa liniowa taśmy
dla B [mm ] oraz przyjętej wstępnie liczby przekładek ip w taśmie :
PRZYJ
Ć qt [ kg/mb ]
Rozstawienie zestawów krążników na trasie wg odpowiednich tabel
PRZYJ
Ć :
- ZESTAW GÓRNY
l g [ mm ] - rozstaw w górnej części ,
l gn [ mm ] - rozstaw w miejscu nadawy.
- ZESTAW DOLNY
l d [ mm ] - rozstaw w dolnej części
- ODLEGA
OŚĆ OSTATNIEGO ZESTAWU OD B
BNA NAP
DOWEGO
l b [ mm ]
Przyjęcie liczby zestawów krążników.
- zestawy nadawowe ( przyjąć długość nadawy L n [ m ] )
i n = L n / l gn [ sztuk ]
- zestawy nośne górne
i g = [ L - ( L n + l b ) ] / l g [ sztuk ]
- zestawy dolne
i d = L / l d [ sztuk ]
3.5. Dobór krążników
- górne :
l =.. .. [ mm ] - długość ,
d =.... [ mm ] - średnica ,
mg =.... [ kg ] - masa ,
I kg = ..... [ kgm2 ] - masowy moment bezwładności ,
- nadawowe :
l =.. .. [ mm ] - długość ,
d =.... [ mm ] - średnica ,
mn =.. .. [ kg ] - masa ,
I kn = ..... [ kgm2 ] - masowy moment bezwładności ,
7
E. Michlowicz: IMW  W03: Dobór napędu w układach elektromechanicznych UEM
- dolne :
l =.. .. [ mm ] - długość ,
d =.... [ mm ] - średnica ,
md =.... [ kg ] - masa ,
I kd = ..... [ kgm2 ] - masowy moment bezwładności ,
Masa liniowa krążników górnych
q og = z * ( i n m n + i g m g ) / L [ kg / mb ]
gdzie : z [ szt. ] - liczba krążników w jednym zestawie górnym
Masa liniowa krążników dolnych
q od = ( i d * m d ) / L [ kg / mb. ]
stąd SIA
A POCI
GOWA => P = .......... [ N ]
DOBÓR SILNIKA NAP
DOWEGO
Moc napędowa na wale silnika i dobór silnika:
N = P v t / 1000 [ kW ]
stąd, zapotrzebowanie mocy silnika :
N sil = N / [ kW ]
gdzie :
- sprawność mechanizmu napędowego
Dobrano silnik elektryczny ....jaki..... do pracy ciągłej (S1):
oznaczenie : .........................
o parametrach :
N = ........... [ kW ]
ns = ........... [ obr/min ]
I s = ........... [ kgm2 ]
& & & katalog wytwórcy& & & & & & ..
DOBÓR PRZEKA
ADNI ( zębata lub pasowa i zębata )
Prędkość obrotowa bębna napędowego
60 * v t
n b = -------------------- [ obr / min ]
Ą * D
gdzie :
v t [ m / s ] - prędkość taśmy,
D [ m ] - średnica bębna napędowego.
Przełożenie i R przekładni:
8
E. Michlowicz: IMW  W03: Dobór napędu w układach elektromechanicznych UEM
n s
i R = i PP * i PZ = ---------
n b
gdzie :
i PP - przełożenie przekładni pasowej ( dobór wg katalogu ),
i PZ - przełożenie przekładni zębatej ( dobór wg katalogu ).
dla:
i = &
N sil = ..
& .
Dobrano przekładnię zębatą uniwersalną o oznaczeniu:
& & & & & & & & & & & ..
parametry:
katalog, strona www&
Sprawdzenie silnika na czas rozruchu
warunek :
t r ( kilka - kilkanaście ) sekund
I zred ns
t r = --------- * ------------- [ s ]
9.55 Mrsr - Mo
gdzie :
I zred [ kgm2 ] - moment bezwładności układu zredukowany na wał silnika,
ns [ obr / min ] - prędkość obrotowa silnika,
Mrsr [ Nm ] - moment rozruchowy silnika ( średni ),
Mo [ Nm ] - moment oporów ruchu ustalonego zredukowany na wał
silnika,
Moment oporów M o ruchu ustalonego ( na wale silnika )
P * D
M o = ------------------ [ Nm ]
2 * iR *
gdzie :
- całkowita sprawność układu
Moment bezwładności układu ( zredukowany na wał silnika )
I zred = m * [ I p + I o + m 1 * ( I s + I sp ) ] [ kgm2 ]
gdzie :
I p - moment bezwładności od mas w ruchu postępowym,
I o - moment bezwładności zestawów krążników,
9
E. Michlowicz: IMW  W03: Dobór napędu w układach elektromechanicznych UEM
I s - moment bezwładności wirnika silnika,
I sp - moment bezwładności sprzęgła
m - współczynnik uwzględniający masy wirujące bębnów
m = ( 1.03 - 1.05 ),
m1 - współczynnik uwzględniający masy wirujące przekładni
m1 = 1.1 - jedna przekładnia,
m1 = 1.2 - dwie przekładnie.
Moment bezwładności od mas w ruch postępowym
9.55 2 * L * ( 2 qt + q ) * v t2
I p = --------------------------------------------- [ kgm2 ]
* ns2
gdzie : L [ m ], q [ kg / m ] , q t [ kg / m ] , v t [ m / s ]
Moment bezwładności od zestawów krążników
[ z * ( i g * I kg + i n * I kn ) + i d * I kd ] * nk2
I o = --------------------------------------------------------------- [ kgm2 ]
* ns2
gdzie :
z - ilość krążników w zestawie,
I kg , I kn , I kd [ kgm2 ] - momenty bezwładności krążników górnych,
nadawowych i dolnych,
n k - prędkość obrotowa krążników :
60 * v t
n k = -------------------- [ obr / min ]
Ą * d k
gdzie : d k [ m ] - średnica krążnika.
DOBÓR SPRZ
GIEA

Najczęściej stosuje się sprzęgła :
- kabłąkowe ( elastyczne ),
- rozruchowo - przeciążeniowe - hydrokinetyczne -
( w przenośnikiach dużej mocy ).
Zasady doboru ( wg katalogów lub norm ) :
- moment nominalny sprzęgła
M nom M op * k 1 * k 2 * k 3 [ Nm ]
gdzie :
M op - moment oporu przenośnika w ruchu ustalonym
na wale sprzęgła
k 1 , k 2 , k 3 - współczynniki przeciążenia ( wg norm ) :
k 1 = ( 1.0 - 2.0 ) - wsp. zależny od rodzaju napędu i typu urządzenia,
k 2 = ( 0.9 - 1.25 ) - wsp. zależny od czasu pracy sprzęgła ( na dobę ),
k 3 = ( 1.0 - 1.80 ) - wsp. zależny od liczby włączeń sprzęgła ( na godzinę ).
10