3 Розрахунок статичних та динамічних моментів робочої машини

В роботі потрібно за відомої кінематичної схеми робочої машини РМ скласти розрахункову схему, в якій моменти опору руху РМ (статичні моменти) та моменти інерції приведені до валу двигуна. Для цього необхідно вивчити кінематичну схему РМ, розібратись з принципом роботи механічної частини, уяснити його основну технологічну роботу та місця виділення втрат потужності в РМ і передачі.

Складові статичних моментів на валу РМ розраховуються згідно з виразами:

• момент сил тертя у підшипниках

M_тп = m₁•d_ш•μ_п•g /2; (6)

• момент сил тертя ковзання тіла по горизонтальній площині

M_т.ков = m•μ_к•g•D /2; (7)

• момент сил тертя котіння

M_т.кот = m•f•g; (8)

• момент сили тягару

M_ст = m•g•D /2; (9)

де m₁ – маса деталей та вузлів, що спираються на підшипники, кг;

d_ш – діаметр шийки валу або вісі, м;

μ_п – коефіцієнт тертя ковзання у підшипниках;

g = 9,81 м/с² – прискорення вільного падіння;

m – маса тіла, що рухається, маса деталей, що спираються на вузол котіння, маса вантажу, який підіймається або спускається, кг;

μ_к – коефіцієнт тертя ковзання тіла по горизонтальній площині;

f – коефіцієнт тертя котіння, м.

Для інтервалів руху з прискоренням необхідно розрахувати динамічну складову моменту на валу робочої машини механізму з урахуванням знака прискорення

М_{дин.р.м.} = [(m₁+m₂+…)•D²/4]• ε_р.м , (10)

де m₁, m₂,... – маси частин механізму, що рухаються поступово;

D - діаметр шківа (колеса, ролика, зірочки), що знаходиться на вихідному валу редуктора та перетворює обертання на поступальний рух робочого органу механізму, м.

Сумарний момент М_р.м. визначається як алгебраїчна сума статичної та динамічної складових моменту. Результати розрахунку розміщуємо у таблиці. За результатами розрахунку будуємо діаграму моментів на валу робочого органу механізму.

4 Розрахунок діаграми потужності на робочому органі механізму

та попередній вибір двигуна

Потужність, що розвиває робочий орган механізму, визначається з діаграм кутової швидкості та моменту

Р_р.м.= М_р.м.• ω_р.м., (11)

де Р_р.м.- потужність, Вт;

М_р.м. - сумарний момент, що розвиває робочий орган механізму, Н•м;

ω_р.м. – кутова швидкість робочого органу механізму, с^-1.

Діаграма потужності розраховується за точками. Результати розрахунку розміщуємо у таблиці. За результатами розрахунку будуємо діаграму потужності на валу робочого органу механізму.

Вибір двигуна містить в собі визначення швидкості та потужності двигуна. Вибір двигуна за швидкістю повинен за відомою кінематичною схемою робочої машини забезпечити необхідні швидкості технологічного процесу. Вибір потужності двигуна виконується за критерієм нагріву з наступною перевіркою за перевантажувальною спроможністю. При використанні критерію нагріву необхідне знання навантаження двигуна, яка залежить від параметрів двигуна. У зв’язку з цим необхідно спочатку виконати попередній вибір двигуна, розрахувати навантаження двигуна за заданих умов роботи електроприводу, а потім перевірити попередньо вибраний двигун за критерієм нагріву та перевантажувальній спроможності.

Попередній розрахунок потужності двигуна виконується наближено, тому що на даному етапі проектування невідоме повне навантаження двигуна. На основі початкових даних можливо достатньо точно розрахувати тільки статичні навантаження. Динамічні навантаження, які в значній мірі залежать від параметрів двигуна, досі ще невідомі.

Найбільш простий метод попереднього розрахунку потужності двигуна базується на врахуванні тільки статичних навантажень. Але такий розрахунок не може дати точний результат, отримується лише орієнтовне значення потужності двигуна, яке потрібно далі перевіряти.

Якщо задане допустиме прискорення робочого органу механізму, виникає можливість на етапі попереднього розрахунку потужності двигуна визначити не тільки статичні навантаження, але і частину динамічних навантажень, обумовлених зміною швидкості мас робочого механізму, що рухаються.

На етапі попереднього вибору двигуна використовуємо модифіковану діаграму потужності, в якій на ділянках розгону та гальмування приймаємо, що потужність постійна і дорівнює максимальному значенню потужності на цих ділянках.

Для повторно-короткочасного режиму роботи механізму S3 еквівалентна потужність визначається

Р_е = (ΣР²_і•t_і / Σt_р)^0,5, (12)

де Р_і, t_і - потужність для і-тої ділянки модифікованої діаграми потужності та час, протягом якого механізм розвиває цю потужність, відповідно, Вт, с;

Σt_р – сумарний час переміщення механізму в циклі, без урахування часу стоянки, коли струм в обмотках двигуна не протікає.

Відносний час роботи двигуна в циклі роботи механізму, відсотків

ПВ (%) = Σt_р •100/Тц. (13)

Номінальна потужність двигуна для режиму S3 вибирається

Р_н = α • Р_е • (ПВ / ПВ_ст)^0,5, (14)

де α = 1,1...1,5 - коефіцієнт завищення потужності, який враховує витрати потужності в неусталених режимах та втрати у передавальному пристрої;

ПВ, ПВ_ст. – реальне та найближче стандартне значення тривалості роботи двигуна, відповідно до якого вибирають каталожні дані двигуна. ПВ_ст. обирають з ряду значень: 15; 25; 40; 60; 100 %.

Двигун вибирають за каталогами. Технічні дані вибраного двигуна заносять у таблицю.