4Предварительный расчет мощности электродвигателя и его выбор

Таким образом, в результате расчетов по вышеприведенным формулам коор­динаты нагрузочных диаграмм на рисунках 3.1 и 3.2 получают конкретные значения, позволяющие рассчитать среднеквадратичное значение момента за цикл работы.

Для нагрузочной диаграммы на рисунке 3.1:

. (4.1)

Для нагрузочной диаграммы на рисунке 3.2:

. (4.2)

Выражения (4.1) и (4.2) применимы как для реверсивных, так и для неревер­сивных механизмов, так как знаки моментов на отдельных участках работы меха­низма при определении среднеквадратичного момента не имеют значения.

Фактическая относительная продолжительность включения определяется из выражений:

, (4.3)

, (4.4)

где – длительность цикла работы, с,

– число включений двигателя в час (дается в задании на проектирование).

Имея значение среднеквадратичного момента производственного механизма за цикл, ориентировочную требуемую мощность двигателя можно определить по со­отношению:

, (4.5)

где – скорость рабочего органа механизма ( или ), которая будет обеспечена электродвигателем при номинальных значениях напря-

жения, частоты и магнитного потока,

– номинальное значение продолжительности включения, ближайшее к фактическому ,

– коэффициент, учитывающий величину и длительность динамических нагрузок электропривода, а также потери в механических передачах и в электродвигателе.

Для нагрузочной диаграммы на рисунке 3.1 =1.5-2.0, а для нагрузочной диа­граммы на рисунке 3.2 =1.3-1.5.

Теперь выбирается двигатель подходящего по условиям эксплуатации конст­руктивного исполнения. Причем его номинальная мощность при должна быть не­сколько больше , полученной из выражения (4.5).

В пояснительной записке должны быть приведены все каталожные данные выбранного двигателя.

Затем определяется передаточное число редуктора:

, (4.6)

где – номинальная угловая скорость выбранного электродвигателя.

Редуктор можно выбрать по справочнику, учитывая определенное передаточ­ное число, номинальную мощность и скорость двигателя, а также режим работы ме­ханизма, для которого этот редуктор предназначен.

Такой выбор редуктора является весьма примитивным и годным разве что для механизмов типа лебедки. Реально редуктор проектируется для конкретного рабо­чего механизма и является его неотъемлемой частью, органично связанной и с элек­тродвигателем и с рабочим органом. Поэтому, если выбор редуктора не оговорен особо в задании на проектирование, в пояснительной записке можно ограничиться лишь определением его передаточного числа.

5Расчет приведенных статических моментов, моментов инерции и коэффициентов жесткости системы электрический двигатель – рабо­чая машина

Для того чтобы можно было рассчитать статические и динамические характе­ристики электропривода, необходимо все статические и динамические нагрузки при­вести к валу двигателя. При этом должны учитываться не только передаточное число редуктора, но и потери в редукторе, а также постоянные потери в двигателе.

Потери в редукторе учитываются кпд редуктора , значение которого бе­рется либо из справочника [7], либо дается в задании на проектирование.

Потери холостого хода двигателя (постоянные потери) можно определить, приняв их равными переменным потерям в номинальном режиме работы:

, (5.1)

где – номинальный кпд двигателя.

Если величина в каталоге не дается, ее можно определить по выражениям:

а) для двигателей постоянного тока

, (5.2)

б) для двигателей переменного тока

. (5.2а)

Момент постоянных потерь двигателя

. (5.3)

Таким образом, приведенные к валу двигателя статические моменты системы электродвигатель – рабочая машина на каждом участке работы рассчитываются по формулам:

, , (5.4)

если двигатель в установившемся режиме работает в двигательном режиме.

Если же двигатель в установившемся режиме работает в генераторном ре­жиме (активная нагрузка), то эти моменты рассчитываются по формулам:

, . (5.5)

Суммарный приведенный к валу электродвигателя момент инерции системы электродвигатель – рабочая машина состоит как бы из двух составляющих:

а) момент инерции ротора (якоря) двигателя и связанных с ним элементов электропривода, вращающихся с той же скоростью, что и двигатель,

б) приведенный к валу двигателя суммарный момент инерции движущихся исполнительных органов рабочей машины и связанных с ними движущихся масс, задействованных в технологическом процессе данного рабочего механизма (перемещаемых в рабочем цикле заготовок, грузов и т.п.).

Таким образом, суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции при прямом и обратном ходах определяется по выражениям:

, , (5.6)

где – момент инерции якоря (ротора) двигателя,

– коэффициент, учитывающий наличие на быстроходном валу других элементов электропривода, таких как муфт, тормозного шкива, редуктора и т.п. (Для механизмов, представленных в задании на курсовое проектирование, ко­эффициент =1.5),

, – приведенный к валу двигателя суммарный момент инерции движущихся исполнительных органов, и, связанных с ними масс рабочей машины при прямом и обратном ходах:

, . (5.7)

Для того чтобы получить представление о влиянии упругих механических связей на переходные процессы системы электродвигатель – рабочая машина в зада­нии на курсовое проектирование дается крутильная жесткость , отнесенная к рабо­чему валу, или линейная жесткость поступательно движущегося рабочего органа механизма.

Приведенную к валу двигателя жесткость упругой механической связи опре­деляют через значение крутильной жесткости:

, (5.8)

или через значение линейной жесткости:

. (5.9)