Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Донской Государственный Технический Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

PZ_KMM.docx

Скачиваний:

Добавлен:

01.05.2025

Размер:

1.26 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 44

2.2 Расчет требуемой мощности двигателя мехатронного модуля

Для мехатронного модуля поступательного движения требуемую мощность электродвигателя, Вт, определяют по формуле:

, (2.32)

где –усилие сопротивления на выходном звене мехатронного модуля, Н (суммарная осевая сила из проверочного расчета ШВП по контактным напряжениям);

– линейная скорость выходного звена мехатронного модуля, м/с;

– коэффициент полезного действия мехатронного модуля (из расчета геометрических параметров винта ШВП);

– коэффициент запаса, учитывающий влияние динамических нагрузок в период разгона и торможения, ;

2.3 Определение главных размеров статора и ротора асинхронного двигателя

Количество пар полюсов определяется по формуле:

, (2.33)

где – частота сети, ;

– синхронная частота вращения, ;

В таблице 4 представлены исходные данные для расчета.

Таблица 2.2 – Исходные данные для расчета асинхронного двигателя

Наименование заданных параметров и их условные обозначения	Значение
Номинальный режим работы	Продолжительный (S1)
Исполнение ротора	Короткозамкнутый
Требуемая мощность , кВт	0,37
Количество фаз статора	3
Способ соединения фаз статора
Частота сети , Гц	50
Номинальное линейное напряжение , В	220/380
Синхронная частота вращения , об/мин	1000
Степень защиты от внешних воздействий	IP44
Способ охлаждения	IC0141
Исполнение по способу монтажа	IM1001
Климатические условия и категория размещения	УЗ
Вероятность безотказной работы обмотки за наработку 10000 ч	0,9
Форма выступающего конца вала	Цилиндрическая
Способ соединения с приводным механизмом	Упругая муфта
Количество пар полюсов	3

Определяем предельно допустимое значение наружного диаметра сердечника:

Принимаем (в соответствии с таблицей 2.3).

Таблица 2.3 - Привязка высот оси вращения к мощности двигателя

h, мм	h₁, мм	h₂, мм	D_н1_max, мм	Δ_шт, мм	Ширина (мм) при однорядной штамповке
h, мм	h₁, мм	h₂, мм	D_н1_max, мм	Δ_шт, мм	резаных лент	рулонной стали
50	3	4	86	4	90	—
56	4	4	96	4	100	—
63	4	5	108	5	113	—
71	4	6	122	5	127	—
80	4	6,5	139	6	145	—
90	5	6,5	157	6	163	—
100	5	7,5	175	7	182	—
112	5	8,5	197	7	204	—
132	6	9,5	233	7	240	—
160	6	11,5	285	7	292	—
180	7	12	322	7	330	—
200	7	13,5	359	7	367	—
225	7	15	406	7	414	—
250	8	16	452	8	460	—
280	8	12	520	8	—	530
315	7	13	590	7	—	600
355	10	15	660	10	—	670
400	14	16	740	14	—	750
450	9	16	850	9	—	860

По рассчитанному значению из таблицы 2.3 выбираем соответствующее значение . Далее по таблице 2.4 определяем номинальную мощность . Учитывая , и выбираем .

Так как 0,186 кВт < 0.37 кВт, то мощности достаточно.

Таблица 2.4 – Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором исполнения по защите IP44, со способом охлаждения IC0141

, мм

(кВт) при синхронных частотах вращения, об/мин

(при 1500 об/мин)

3000

1500

1000

750

600

500

0,18

0,25

0,12

0,18

—

0,77

1,15

0,37

0,55

0,25

0,37

0,18

0,25

—

1,59

2,35

0,75

1,1

0,55

0,75

0,37

0,55

0,25

—

3,5

4,74

1,5

2,2

1,1

1,5

0,75

1,1

0,37

0,55

—

7,0

9,5

2,2

1,5

0,75

—

100

5,5

2,2

—

1,5

—

25,4

112

7,5

—

5,5

—

2,2

—

132

—

7,5

5,5

7,5

5,5

—

47,4

160

18,5

7,5

—

95,3

118

180

18,5

—

140

190

200

18,5

—

234,5

284

225

—

349

250

—

474

574

280

110

132

110

132

—

699

838

315

160

200

160

200

110

132

110

1018

1267

355

250

315

250

315

160

200

132

160

110

1592

2003

400

—

315

400

500

250

315

400

200

250

—

200

—

2006

2545

3183

450

—

630

800

—

500

630

—

315

400

500

250

315

—

200

250

—

4012

5094

—

Для определения одного из главных размером – внутреннего диаметра сердечника статора – используем зависимость . Для значения и определяется по формуле:

(2.34)

Расчетную мощность определяем по формуле:

, (2.35)

где – определяется по рисунку 2.1, ;

– определяется по рисунку 2.2, ;

– определяется по рисунку 2.3, ;

Рисунок 2.1 – Средние значения асинхронных двигателей

Рисунок 2.2 – Средние значения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (исполнение по защите IP44, способ охлаждения IC0141)

Рисунок 2.3 – Средние значения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (исполнение по защите IP44, способ охлаждения IC0141)

По значению определяем форму паза – трапецеидальная полузакрытая; тип обмотки – однослойная всыпная концентрическая.

Для определения второго главного размера – длины сердечника статора – по формуле (2.36) находим расчетную длину сердечника (с соответствующим округления до ближайшего целого значения).

, (2.36)

где – обмоточный коэффициент, принимаем ;

– электромагнитные нагрузки (определяются по рисунку 2.4 с учетом поправочных коэффициентов из таблицы 2.5).

Рисунок 2.4 – Средние значения (а), (б) при 2p = 3 и классе нагревостойкости F

Так как 2p = 6, то значения и необходимо умножить на поправочные коэффициенты и (таблица 2.5).

Получаем:

Округляем значение до ближайшего целого значения: .

Таблица 2.5 – Поправочные коэффициенты

Коэффициенты

Степень защиты, способ охлаждения

, мм

Коэффициенты при различных значениях 2p

10 и 12

(для )

IP44, IC0141

80 – 250

250 – 500

500 – 700

700 – 990

0,93

1,1

—

1,0

0,93

0,915

0,92

1,0

0,93

0,915

0,87

—

0,84

IP23, IC01

250 – 500

500 – 700

700 – 990

1,16

1,15

—

0,9

0,89

0,9

0,84

0,88

0,72

0,85

(для )

IP44, IC0141

80 – 250

250 – 700

700 – 990

1,0

0,96

—

1,0

1,04

0,96

1,2

1,04

0,94

—

1,04

0,92

IP23, IC01

250 – 700

700 – 990

0,98

—

1,02

0,97

1,02

0,94

1,04

0,925

Для степени защиты IP44, способа охлаждения IC0141 и отличное от 2p= 6 значение определяется по формуле и умножается на поправочный коэффициент :

(2.37)

Отношение целесообразно выбирать таким, чтобы оно приближалось к предельному отношению . В случае его превышения необходимо перейти на другую, большую стандартную высоту оси вращения и повторить расчет главных размеров и .

Таблица 2.6 - Количество пазов на полюс и фазу q₁при различных значениях h, мм

2p	Количество пазов на полюс и фазу q₁при различных значениях h, мм
2p	50 – 132	160 – 225	250 – 450
2	3; 4	5; 6	7; 8
4	2; 3	3; 4	4; 5
6	2; 3	3; 4	4; 5
8	1,5; 3	2; 3	3; 4
10	—	—	2; 3
12	—	—	2; 2,5

Для сердечника статора выбираем марку стали 2013 с коэффициентом заполнения .

Количество пазов сердечника статора определяется по формуле:

, (2.38)

где – количество фаз, ;

– количество пазов на полюс и фазу.

По таблице 2.6 выбираем количество пазов на полюс и фазу .

Сердечник ротора собирается из отдельных отштампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Марки стали и изоляционные покрытия такие же, как в статоре.

Наружный диаметр сердечника ротора (мм):

, (2.39)

где – воздушный зазор между статором и ротором, мм.

По таблице 2.7 в соответствии с h и 2p выбираем .

Таблица 2.7 - Рекомендуемые количества пазов z₂

h, мм	(мм) при различных значениях 2p
h, мм	2	4	6 и 8	10 и 12
50	0,25	0,25	0,25	—
56	0,3	0,25	0,25	—
63	0,35	0,25	2,25	—
71, 80	0,35	0,25	0,25	—
90	0,4	0,25	0,25	—
100	0,45	0,3	0,3	—
112	0,5	0,3	0,3	—
132	0,6	0,35	0,35	—
160	0,8	0,5	0,5	—
180	1,0	0,6	0,45	—
200	1,0	0,7	0,5	—
225	1,0	0,85	0,6	—
250	1,2	1,0	0,7	—
280	1,3	1,0	0,8	0,7
315	1,5	1,0	0,9	0,8
355	1,8	1,2	1,0	0,9
400	2,0	1,4	1,2	1,0
450	2,0	1,4	1,2	1,0

Для высот осей вращения внутренний диаметр листов ротора определяется по формуле:

(2.40)

Так как внутренний диаметр листов ротора в предлагаемой конструкции мехатронного модуля с ШВП ограничен наружным диаметром полого вала , при условии необходимо сделать соответствующий перерасчет, скомпенсировав указанное ограничение увеличением длины сердечника ротора.