Курсовая работа: Проектирование управляемого привода в электромеханических системах

Для обеспечения движения рабочей нагрузки по второй траектории наиболее подходящими приводами являются двигатели [1], приведенные в таблице 1.6.

Таблица 1.6

Серия двигателя	Тип двигателя	Pд ном Вт	рад/с	Uя ном, В	Iя ном, А	Rя, Ом	Jд, кг∙м2	Tяц, мс	mд, кг
2П	2ПБ90МУХЛ4	280	167.6	110	3.9	2.69	0.004	23.05	24
ДВИ	ДВИ-321–02	340	111	110	4.0	2.85	0.005	22.63	27

1.4 Выбор передаточного числа редуктора

Для определения передаточного числа редуктора привода используется графический метод, позволяющий просто учесть нежесткость механической характеристики двигателя.

. (1.23)

По уравнению требуемого момента на валу двигателя (1.23) строится график зависимости максимального значения момента  от передаточного числа редуктора i. На график наносят прямую, параллельную оси абсцисс, ограничивающую значения момента, допустимого на валу двигателя с учетом возможной перегрузки его по мощности:

, (1.24)

где  – номинальный момент выбранного двигателя.

Минимальное значение требуемого  достигается при передаточном отношении редуктора , которое обращает в ноль производную .

Если , то возможных значений  не существует, следует выбрать другой двигатель и повторить расчеты.

Выбранный диапазон возможных значений i корректируют, исходя из условия обеспечения требуемого максимального значения угловой скорости нагрузки :

 (1.25)

где – располагаемая скорость двигателя при максимальном требуемом моменте на его валу.

На другом графике строят механическую характеристику двигателя по уравнениям:

, (1.26)

где ,

.

Индексом ном обозначены номинальные параметры выбранного двигателя.

 – коэффициент потерь, вводимый для обеспечения запаса по скорости, рекомендуется выбирать .

Теперь найдем передаточное число редуктора для каждого выбранного двигателя.

 

1.4.1 Первый двигатель для первой траектории

Зависимость  имеет вид:

, (1.27)

Подставим данные двигателя сети ДВИ (таблица 1.5) в уравнение момента (1.27), получим зависимость максимального значения момента  от передаточного числа редуктора i:

,

.

Найдем значение номинального момента  по формуле:

. (1.28)

.

Используя (1.24) найдем :

.

При помощи программного пакета MathCad построим графики зависимости максимального момента (рис. 1.4), а также по формуле 1.26 механическую характеристику (рис. 1.5).

,

.

Выберем , тогда механическая характеристика двигателя примет вид:

,

,

.

Построим графики зависимости максимального момента и располагаемой скорости нагрузки от передаточного числа редуктора, и механическую характеристику двигателя.

Рис. 1.4. Зависимость максимального момента Рис. 1.5. Механическая и располагаемой скорости нагрузки характеристика двигателя от передаточного числа редуктора

Найдем граничные значения и , используя пакет MathCAD 2001:

.

При выборе конкретного значения передаточного числа i редуктора необходимо остановиться на минимально возможном значении из диапазона.

Для первого двигателя первой траектории выбираем .

 

1.4.2 Второй двигатель для первой траектории

Подставим данные двигателя серия СД (таблица 1.5) в уравнение момента (1.27), получим зависимость максимального значения момента  от передаточного числа редуктора i:

,

.

Найдем значение номинального момента  по формуле 1.28:

.

Используя (1.24) найдем :

.

При помощи программного пакета MathCad построим графики зависимости максимального момента (рис. 1.6), а также по формуле 1.26 механическую характеристику (рис. 1.7).

,

.

Выберем , тогда механическая характеристика двигателя примет вид:

,

.

Построим графики зависимости максимального момента и располагаемой скорости нагрузки от передаточного числа редуктора, и механическую характеристику двигателя.

Рис. 1.6. Зависимость максимального момента Рис. 1.7. Механическая и располагаемой скорости нагрузки характеристика двигателя от передаточного числа редуктора

Найдем граничные значения и , используя пакет MathCAD 2001:

.

Для второго двигателя первой траектории выбираем .

Проведя проверку на нагрев двигателей первой траектории, мы получили очень высокие значения передаточных чисел (, ). Выбор редуктора с таким передаточным отношением и при допустимой массе редуктора, не превышающей массу двигателя больше, чем в 2 раза, невозможен.

1.4.3 Первый двигатель второй траектории

По формуле 1.23 найдем зависимость :

,

Подставим данные двигателя серии 2П (таблица 1.6) в уравнение момента (1.27), получим зависимость максимального значения момента  от передаточного числа редуктора i:

,

.

.

Используя (1.24) найдем :

.

При помощи программного пакета MathCad построим графики зависимости максимального момента (рис. 1.8), а также по формуле 1.26 механическую характеристику (рис. 1.9).

,

.

Выберем , тогда механическая характеристика двигателя примет вид:

,

.

Построим графики зависимости максимального момента и располагаемой скорости нагрузки от передаточного числа редуктора, и механическую характеристику двигателя.

Рис. 1.8. Зависимость максимального момента Рис. 1.9. Механическая и располагаемой скорости нагрузки характеристика двигателя от передаточного числа редуктора

Найдем граничные значения и , используя пакет MathCAD 2001:

.

Для первого двигателя второй траектории выбираем .

Наиболее подходящим по своим параметрам из найденных в справочных источниках информации редукторов является червячный одноступенчатый редуктор 5Ч 80 [2].

Основные характеристики выбранного редуктора:

– максимальный передаваемый крутящий момент ;

– коэффициент полезного действия ;

– подводимая расчетная мощность ;

– масса ;

– передаточное отношение ;

– габариты .

Максимальный передаваемый крутящий момент на тихоходном (выходном) валу редуктора к валу двигателя

.                                       (1.29)

Так, как значение момента  больше, чем величина допустимого момента на валу двигателя , следовательно, редуктор подобран верно.

 

1.4.4 Второй двигатель второй траектории

Подставим данные двигателя серии ДВИ (таблица 1.6) в уравнение момента (1.27), получим зависимость максимального значения момента  от передаточного числа редуктора i:

.

Найдем значение номинального момента  по формуле 1.28:

.

Используя (1.24) найдем :

.

При помощи программного пакета MathCad построим графики зависимости максимального момента (рис. 1.10), а также по формуле 1.26 механическую характеристику (рис. 1.11).

,

.

Выберем , тогда механическая характеристика двигателя примет вид:

,

.

Построим графики зависимости максимального момента и располагаемой скорости нагрузки от передаточного числа редуктора, и механическую характеристику двигателя.

Рис. 1.10. Зависимость максимального момента Рис. 1.11. Механическая и располагаемой скорости нагрузки характеристика двигателя от передаточного числа редуктора

Найдем граничные значения и , используя пакет Mathcad 2001:

.

Для второго двигателя второй траектории выбираем .

Наиболее подходящим по своим параметрам из найденных редукторов является цилиндрический двухступенчатый редуктор 1Ц2У 100 [4].

Характеристики выбранного редуктора:

– максимальный передаваемый крутящий момент ;

– коэффициент полезного действия ;

– масса ;

– передаточное отношение ;

– габариты .

Максимальный передаваемый крутящий момент на тихоходном (выходном) валу редуктора к валу двигателя определим по формуле 1.29:

Поскольку значение момента  больше, чем допустимый момент на валу двигателя , следовательно, редуктор подобран верно.

 

1.5 Проверка двигателя привода на нагрев

Двигатель будет работать не перегреваясь, если среднее значение потерь его мощности в якорной цепи  за время рабочего цикла  не превышает потерь мощности в номинальном режиме :

. (1.30)

Среднее значение потерь мощности за время рабочего цикла  пропорционально квадрату среднего значения момента за названное время:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7