14.5 Выбор редуктора

Выбор редуктора осуществляется по параметрам выбранного двигателя и рассчитанным характеристи­кам: i = 10, Р_ном = 8 кВт, М_тр = 811, 42 Нм; а также геометрическим размерам проектируемого узла, если они указаны в задании.

Для мехатронной системы редуктор является конструктивным элементом, что необходимо учитывать при формировании массогабаритных параметров.

Выбираем редуктор цилиндрический двухступенча­тый горизонтальный с зацеплением Новикова типа 1Ц2У-160 с основными параметрами:

1. Крутящий момент на тихоходном валу, Нм:

• минимальный 750

• максимальный 1250

2. Передаваемая мощность, кВт

• минимальная 5,75

• максимальная 10,5

3. Допускаемая радиальная консольная нагрузка, приложенная к середине посадочной части тихоходного вала, Н:

• минимальная 1000

• максимальная 1450

4. Допускаемая радиальная консольная нагрузка, приложенная к середине посадочной части быстроходного вала, Н:

• минимальная 9000

• максимальная 12500

5. Номинальное передаточное число 10

6. КПД, %, не менее 97

7. Межосевое расстояние, мм 160

8. Частота вращения быстроходного вала, об/мин,

не более . 1800

15. Расчет широтно-импульсного преобразователя (шип)

15.1. Исходные данные для расчета

Рассчитаем транзисторный ШИП для управления двигателем постоянного тока ДПТ (типа 2ПФ160LУ4) по цепи якоря в динамическом режиме.

Данные двигателя:

• номинальное напряжение U_H = 220 В;

• номинальная мощность Р_н = 8000 Вт;

• номинальный ток якоря I_н = 43 А;

• номинальная частота вращения n = 1000 об/мин;

• момент инерции якоря двигателя J_дв = 0,65 кГ-м²;

• сопротивление якорной обмотки R_я =0,12 Ом;

• индуктивность якорной обмотки L_я = 2,2 • 10^-3.

Для получения линейных характеристик по каналу управления примем для ШИП симметричный закон коммутации силовых ключей ₀ = 0,5.

С учетом номинального напряжения U_H, потерь на силовых ключах в режиме насыщения AU_K и необходи­мости 20%-го запаса по напряжению, выбираем источ­ник питания с напряжением

U=1.2 • U_H+ 2 • U_k, (15.1)

где U_k — потеря напряжения на насыщенном силовом ключе, U_k = 5В.

U = 1,2 • 220 + 2 • 5 = 274 В.

Ток якоря двигателя в динамических режимах мо­жет превышать I_Н в 2,5-4 раза, поэтому расчетный ток. силового транзисторного ключа принимаем

I_Н = 4 • 43 = 172 А.

15.2 Выбор силовых полупроводниковых элементов

Выбираем для транзисторного ключа IGBT-модуль М2ТКИ-200-06 со следующими параметрами:

• напряжение коллектор-эмиттер, U_KT, В …………………………………….600

• напряжение насыщения коллектор-эмиттер, Uктнас, B…………………………. 2,2

• максимальный ток коллектора, I_kmax, A …………………………………….200

• импульсный ток коллектора, I_КИ, А ………………………………………..400

• время включения, t_вкл, с …………………………………………0,0710^-6

• время выключения, t_выкл, с ……………………………………….0,2210^-6

• мощность рассеяния на коллекторе, Р_рк, Вт……………………………………….. 1000

• тепловое сопротивление «переход-корпус»,R_теп, °С/Вт …………………………0,35

Выбираем диод, шунтирующий IGBT-модуль в соот­ветствии с [4,9], например, диод Д161-200 со следую­щими параметрами:

• действующий ток, I_VD, A…….…………………………………………………………200

• пороговое напряжение, U₀, В.... ………………………………………1,35

• динамическое сопротивление, R_VD, Ом …………………………………………0,002

• сопротивление при типовом охладителе и естественном охлаждении, R_VDT °С/Вт……0,55

• максимальная температура структуры, _рn, °С ……………………………………. 140