3.2 Расчет динамических параметров привода и уточненная нагрузочная диаграмма

Так как t_ц=48,5с 10 мин, то делаем вывод, что выбранный ЭД будет работать в повторно-кратковременном режиме, когда как рабочие периоды, так и паузы не настолько длительны, чтобы превышения температуры всех частей двигателя могли достигнуть установившегося значения. Согласно циклограмме работы производственного механизма (см.рисунок 2.2) 3 рабочих участков следуют один за другим без простоя ЭП. Значит рационально выбирать повторно-кратковременный режим S5 с частыми пусками и электрическим торможением двигателя. Поскольку выбранный ДПТ допускает работу в режиме S5 только при частоте вращения n 0.5n_ном , то далее в расчетах будем подставлять вместо номинальной частоты величину n_уст=1500 об/мин (и соответственно угловую скорость вращения ω_уст в рад/с).

Зная номинальную частоту вращения предварительно выбранного двигателя, модем найти передаточное число для редуктора привода:

i= = ; (3.6)

i= =255.4.

Такое передаточное число можно реализовать только с помощью волнового зубчатого зацепления. Поэтому необходимо использовать волновой редуктор.

Теперь уже достаточно данных для приведения моментов к валу ЭД в соответствии с уравнением движения:

М=М_ст+М_дин , (3.7)

где М',M_ст',M_дин'- соответственно движущий, статический и динамический моменты, приведенные к входному валу двигателя

С учетом передаточного числа, приведенные нагрузочные моменты определяются следующим образом[6]:

М_ст= , (3.8)

М_дин= , (3.9)

где J-суммарный момент инерции ЭД;

t_ц- время разгон(пуска).

Суммарный момент инерции определяется как:

J=δJ_дв+ (3.10)

где δ-коэффициент, учитывающий момент инерции движущихся частей передаточного механизма (δ=1,1…1,3).

Преобразуем формулы (3.8), (3.9) для максимальных значений: = (3.11)

= =J . (3.12)

Для выбранного ЭД в режиме S5 коэффициент инерции принимается δ=2. Значит по формулам (3.10), (3.11), (3.12) получим:

J=2*9.44*10^-4+ =3.28*10^-3(кг*м²);

= =3,125 (Н*м) =3,28*10^-3* =0,34 (Н*м).

Для участков с переменной скоростью момент, приведенный к валу ЭД, в соответствии с уравнением(3.7) равен:

-при пуске M_max=3.465 Н*м;

-при торможении M_min=2.785 Н*м.

На основе последних результатов и диаграмм рисунка 2.2 строим уточненную нагрузочную диаграмму ЭП. На рисунке 3.2 изображены скоростная и уточненная нагрузочная диаграммы для статического, динамического и движущего моментов, приведенных к валу двигателя. Здесь введено обозначение М_уст= =3,13 Н*м-это значение приведенного момента в установившихся режимах работы.

Рисунок 3.2-Скоростная и нагрузочная диаграммы ЭП

3.3 Проверка двигателя

При выборе ЭД наиболее важным требованием является недопустимость его перегрева при достаточном запасе мощности. Это необходимо для эффективной производительности ЭП и построенной на его основе машины. Нагревание двигателя обусловлено двумя видами потерь - постоянными и переменными. Постоянство потерь условно: постоянными они принимаются в силу их незначительного изменения.

Постоянные потери не зависят от нагрузки, т.е. от тока ЭД. К ним относят: потери на гистерезис и вихревые токи в стали магнитопровода, механические на трение в подшипниках и щеток о коллектор в машинах постоянного тока, вентиляционные потери. В ДПТ и синхронных ЭД с электромагнитным возбуждением к постоянным потерям прибавляют потери в обмотках возбуждения. В электрических машинах существуют ещё и дополнительные потери, которые также принято относить к постоянным потерям.

Проверим ЭД методом эквивалентного момента. Этот метод применяется для двигателей, работающих с постоянным магнитным потоком(ДПТ независимого возбуждения и асинхронных двигателей, работающих при скольжениях, меньших критического). Условием правильного выбора ЭД по нагреву в данном случаем будет[6]:

М_экв М_ном, (3.13)

где М_экв - эквивалентный момент;

М_ном- номинальный момент двигателя, соответствующий техническим данным, но развиваемый в нашем случае при скорости вращения ωуст.

Для повторно-кратковременного режима работы определяются только моменты для рабочих участков:

М_экв= , (3.14)

где t_ц-время цикла работы ЭП;

M_i-приведенный момент на i-ом рабочем интервале;

ПВ_расч и ПВ_ст- соответственно расчетное и стандартное(15, 25, 40, 60%) значения продолжительности включения ЭП.

Расчетное значение продолжительности включения определяется через уже известные величины:

ПВ_расч= = ;

Выбранный двигатель является ДПТ закрытоко типа, поэтому берем следующие коэффициенты α₀=0,75 и β₀=0,5[6]

ПВ_расч= =16.2%.

Ближайшим из стандартных значений продолжительности включения к значению (ПВ=35%), приведенному в задании проекта, является ПВ_ст=40%.

Так как M_i=M_уст, то здесь получаем:

М_экв= = М_уст ; (3.15)

М_экв= 3.13 =0.21(Н*м).

Так же по уточненной нагрузочной диаграмме ЭП следует проверить перегрузочную способность двигателя:

M_max M_доп, (3.16)

где M_max-максимальное значение приведенного к валу двигателя момента.

Согласно уточненной нагрузочной диаграмме ЭП (см.рисунок 3.2) можем записать, что:

М_max= ; (3.17)

М_max=3,13+0,34=3,17 (Н*м).

В итоге получаем, что условия(3.13), (3.16) выполняются:

М_экв=0,21Н*м М_ном=1.7 Н*м

М_max=3.17 Н*м M_доп=8,5 Н*м

Можно сделать вывод о соответствии предварительно выбранного ЭД условиям работы проектируемого ЭП.