2.8 Енергетика керованого електропривода і вибір системи електропривода
2.8.1 Методичні вказівки до вивчення теми При вивченні даної теми необхідно, насамперед, ознайомитися з методикою вибору потужності і напруги перетворювачів керованих електроприводів. При виборі напруги слід пам’ятати, що в снові вибору найвигіднішої напруги лежить економічне порівняння вартості мережі і електрообладнання. Разом з тим важливу роль грають питання надійності роботи електричних установок і безпеки їх обслуговування. У багатьох випадках вибір напруги залежить від прийнятої системи електропостачання цеху або заводу, де установлюється електропривод.
Вибір роду струму і системи електропривода повинен проводитися на основі техніко-економічного зіставлення різних варіантів електропривода. Той чи інший тип електропривода слід вибирати в основному, виходячи з вартості електрообладнання, експлуатаційних витрат, а головне – ступеня виконання тих вимог, які пред’являються виконавчим механізмом. При проведенні таких зіставлень обов’язково необхідно ураховувати можливість збільшення продуктивності праці, спрощення конструкції робочої машини і підвищення її економічності.
2.8.2 Література: /2/ - гл. 10 (п.п. 10.1…10.5).
2.8.3 Питання для самоперевірки
Які техніко-економічні показники ураховуються при виборі та проектуванні систем електропривода?
У чому полягає послідовність проектування електропривода?
Порівняйте різні системи електропривода за їх вартістю.
На підставі яких міркувань проводиться вибір нерегульованого типу електропривода?
Які фактори впливають на вибір конструктивного виконання електропривода?
Розкажіть про методику оцінки і шляхах підвищення надійності електроприводів.
Які має перспективи і дає переваги застосування в електроприводі блоків систем регулювання?
Перелічіть основні шляхи подальшого розвитку автоматизованого електропривода.
3 Контрольне завдання
3.1 Варіант 1
1. Кінематична схема механізму підйому з електроприводом наведена на рис. 3.1, де 1 – двигун, 2 – гальмова муфта, 3..6 – зубчаста передача (редуктор), 7 – муфта, 8 – канатний барабан, 9 – канат, 10 – крюк, 11 – вантаж.
Р
исунок
3.1 – Кінематична схема (а) та механічна
характеристика (б) механізму підйому
2. Вихідні дані указані в табл. 3.1, де Ji., Ci – моменти інерції і жорсткості елементів обертання механічної частини; С – жорсткість одного погонного метра каната; Zi – число зубців шестерен та зубчастих коліс редуктора; mв – маса вантажу; mк – маса крюка; v – швидкість підйому чи опускання; Dб – діаметр барабана; l – висота підйому; ст – коефіцієнт корисної дії одного ступеня передачі; б – ККД барабана.
3. Визначити приведені до двигуна моменти інерції і жорсткості елементів кінематичної схеми, моменти статичного опору Мс при підійманні і опусканні вантажу, кутову швидкість обертання двигуна та побудувати вихідну розрахункову схему механічної частини, а також графік механічної характеристики механізму.
4. На підставі вихідної розрахункової схеми побудувати три- та двомасову динамічні системи з необхідними обґрунтуваннями.
5. Визначити коефіцієнт інерції двомасової системи та власні частоти мас і всієї системи на початку (l), усередині (l/2) і наприкінці (l/6) підйому.
Примітки: 1) масою каната знехтувати, вважаючи його лише пружним елементом; 2) вважати, що момент інерції кожної з напівмуфт, між якими розташований пружний елемент, дорівнює половині моменту інерції муфти; 3) ККД двигуна прийняти д=0,93.
Таблиця 3.1 – Вихідні дані
Підваріанти |
Параметри |
Елементи механічної частини |
Додаткові дані |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
||||
1 |
Ji , кгм2 |
3,5 |
0,1 |
0,25 |
0,5 |
0,25 |
0,5 |
1,0 |
7,0 |
С=7,6108 Н mв=1,4105 кг mк=65 кг v =1,2 м/с |
l=15 м ст=0,92 б=0,86 Dб=4,4 м |
Ci , Нм |
|
5,1106 |
|
|
|
|
4,5108 |
|
|||
Zi |
|
|
10 |
38 |
9 |
38 |
|
|
|||
2 |
Ji , кгм2 |
4,3 |
0,14 |
0,29 |
0,58 |
0,31 |
0,57 |
1,2 |
7,7 |
С=8,8108 Н mв=1,48105 кг mк=72 кг v =1,45 м/с |
l=19 м ст=0,945 б=0,85 Dб=4,7 м |
Ci , Нм |
|
5,9106 |
|
|
|
|
9108 |
|
|||
Zi |
|
|
14 |
57 |
12 |
46 |
|
|
|||
3 |
Ji , кгм2 |
5,1 |
0,18 |
0,33 |
0,66 |
0,38 |
0,64 |
1,4 |
8,57 |
С=1,02109 Н mв=1,56105 кг mк=79 кг v =1,55 м/с |
l=23 м ст=0,96 б=0,92 Dб=5,1 м |
Ci , Нм |
|
6,7106 |
|
|
|
|
1,8109 |
|
|||
Zi |
|
|
18 |
68 |
18 |
54 |
|
|
|||
4 |
Ji , кгм2 |
3,7 |
0,11 |
0,26 |
0,52 |
0,27 |
0,51 |
1,05 |
7,2 |
С=7,9108 Н mв=1,41105 кг mк=66 кг v =1,3 м/с |
l=16 м ст=0,93 б=0,87 Dб=4,4 м |
Ci , Нм |
|
5,3106 |
|
|
|
|
5108 |
|
|||
Zi |
|
|
11 |
45 |
10 |
40 |
|
|
|||
5 |
Ji , кгм2 |
5,5 |
0,2 |
0,35 |
0,7 |
0,41 |
0,66 |
1,5 |
8,8 |
С=1,42108 Н mв=1,53105 кг mк=82 кг v =1,57 м/с |
l=24 м ст=0,97 б=0,93 Dб=5,4 м |
Ci , Нм |
|
7106 |
|
|
|
|
2,2109 |
|
|||
Zi |
|
|
20 |
75 |
22 |
58 |
|
|
|||
6 |
Ji , кгм2 |
3,9 |
0,12 |
0,27 |
0,54 |
0,28 |
0,53 |
1,1 |
7,4 |
С=8,2108 Н mв=1,45105 кг mк=68 кг v =1,35 м/с |
l=17 м ст=0,935 б=0,87 Dб=4,45 м |
Ci , Нм |
|
5,5106 |
|
|
|
|
6108 |
|
|||
Zi |
|
|
12 |
50 |
10 |
42 |
|
|
|||
7 |
Ji , кгм2 |
4,5 |
0,15 |
0,3 |
0,6 |
0,33 |
0,59 |
1,25 |
7,9 |
С=9108 Н Mв=1,5105 кг Mк=75 кг v =1,5 м/с |
l=20 м ст=0,95 б=0,9 Dб=4,8 м |
Ci , Нм |
|
6,1106 |
|
|
|
|
1,2109 |
|
|||
Zi |
|
|
15 |
62 |
12 |
48 |
|
|
|||
8 |
Ji , кгм2 |
4,1 |
0,13 |
0,28 |
0,56 |
0,3 |
0,55 |
1,15 |
7,5 |
С=8,5108 Н mв=1,46105 кг mк=70 кг v =1,4 м/с |
l=18 м ст=0,94 б=0,85 Dб=4,5 м |
Ci , Нм |
|
5,7106 |
|
|
|
|
8108 |
|
|||
Zi |
|
|
13 |
52 |
12 |
44 |
|
|
|||
Закінчення табл. 3.1
Підваріанти |
Параметри |
Елементи механічної частини |
Додаткові дані |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
||||
9 |
Ji , кгм2 |
4,9 |
0,17 |
0,32 |
0,64 |
0,36 |
0,62 |
1,35 |
8,3 |
С=9,8108 Н mв=1,54105 кг mк=77 кг v =1,54 м/с |
l=22 м ст=0,96 б=0,915 Dб=5 м |
Ci , Нм |
|
6,5106 |
|
|
|
|
1,5109 |
|
|||
Zi |
|
|
17 |
67 |
16 |
52 |
|
|
|||
10 |
Ji , кгм2 |
4,7 |
0,16 |
0,31 |
0,62 |
0,35 |
0,6 |
1,3 |
8,1 |
С=9,5108 Н mв=1,52105 кг mк=74 кг v =1,52 м/с |
l=21 м ст=0,955 б=0,91 Dб=4,9 м |
Ci , Нм |
|
6,3106 |
|
|
|
|
1,4109 |
|
|||
Zi |
|
|
16 |
65 |
13 |
50 |
|
|
|||
11 |
Ji , кгм2 |
5,3 |
0,19 |
0,34 |
0,68 |
0,4 |
0,65 |
1,45 |
8,6 |
С=1,4109 Н mв=1,55105 кг mк=80 кг v =1,56 м/с |
l=23,5 м ст=0,96 б=0,925 Dб=5,2 м |
Ci , Нм |
|
6,9106 |
|
|
|
|
2109 |
|
|||
Zi |
|
|
19 |
73 |
20 |
56 |
|
|
|||
12 |
Ji , кгм2 |
5,7 |
0,2 |
0,36 |
0,72 |
0,42 |
0,68 |
1,55 |
9,0 |
С=1,45109 Н mв=1,51105 кг mк=84 кг v =1,58 м/с |
l=24,5 м ст=0,97 б=0,935 Dб=5,5 м |
Ci , Нм |
|
7,2106 |
|
|
|
|
2,4109 |
|
|||
Zi |
|
|
21 |
77 |
24 |
60 |
|
|
|||
3.2 Варіант 2
1. Кінематична схема механізму двокінцевого скіпового підйомника з електроприводом наведена на рис. 3.2, де 1 – двигун; 2 – з’єднувальна муфта з гальмом; 3, 4 – зубчаста пара редуктора; 5 – муфта; 6 – барабан; 7, 8 – канати; 9, 11 – направляючі шківи; 10, 12 – скіпи.
2. Вихідні дані указані в табл. 3.2, де Ji , Ci – моменти інерції і жорсткості елементів обертання механічної частини; С – жорсткість одного погонного метра каната; Zi – число зубців шестерні та зубчастого колеса; mн.с – маса навантаженого скіпа; mп.с – маса порожнього скіпа; v – швидкість підіймання (опускання); l – висота підйому; р – ККД редуктора; б – ККД барабана; Dб – діаметр барабана.
3. Визначити приведені до двигуна моменти інерції і жорсткості елементів кінематичної схеми, моменти статичного опору при підійманні (Мс.п) і опусканні (Мс.оп) вантажу, кутову швидкість обертання двигуна та побудувати вихідну розрахункову схему механічної частини, а також графік механічної характеристики механізму (див. рис. 3.2, б).
4. На підставі вихідної розрахункової схеми побудувати три- та двомасову динамічні системи з необхідними обґрунтуваннями.
Р
исунок
3.2 – Кінематична схема (а) та механічна
характеристика (б) скіпового підйомника
5. Визначити коефіцієнт інерції двомасової системи та власні частоти мас і всієї системи на початку підйому висотою l, усередині (l/2) і наприкінці його (0).
Примітки: 1) масами канатів знехтувати, вважаючи їх лише пружними елементами; 2) вважати, що момент інерції кожної з напівмуфт, між якими розташований пружний елемент, дорівнює половині моменту інерції муфти; 3) прийняти довжину каната 7 l7=60+l м, довжину каната 8 l8=60 м; 4) прийняти ККД двигуна д=0,97 та шківа ш=0,85; 5) прийняти діаметр шківа Dш=0,8Dб.
Таблиця 3.2 – Вихідні дані
Підваріанти |
Параметри |
Елементи механічної частини |
Додаткові дані |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
9, 11 |
|||||
1 |
Ji , кгм2 |
3 |
0,2 |
0,1 |
1 |
9 |
500 |
40 |
С=1,2109 Н mн.с=1,5104 кг mп.с=7,5102 кг
|
v =1,2 м/с l=150 м р=0,9 |
б=0,87 Dб=4 м |
Ci , Нм |
|
1,4107 |
|
|
1,4109 |
|
|
||||
Zi |
|
|
15 |
150 |
|
|
|
||||
2 |
Ji , кгм2 |
1,5 |
0,1 |
0,05 |
0,6 |
5 |
350 |
30 |
С=6108 Н mн.с=9103 кг mп.с=4,5102 кг
|
v =0,95 м/с l=115 м р=0,85 |
б=0,85 Dб=3,3 м |
Ci , Нм |
|
107 |
|
|
1,1109 |
|
|
||||
Zi |
|
|
15 |
120 |
|
|
|
||||
Закінчення табл. 3.2
Підваріанти |
Параметри |
Елементи механічної частини |
Додаткові дані |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
9, 11 |
|||||
3 |
Ji , кгм2 |
2,8 |
0,2 |
0,12 |
0,9 |
8,8 |
450 |
35 |
С=1,25109 Н mн.с=2104 кг mп.с=1,1103 кг
|
v =1,1 м/с l=145 м р=0,92 |
б=0,87 Dб=3,5 м |
Ci , Нм |
|
1,3107 |
|
|
1,6109 |
|
|
||||
Zi |
|
|
16 |
160 |
|
|
|
||||
4 |
Ji , кгм2 |
2,1 |
0,15 |
0,08 |
0,82 |
7,6 |
370 |
32 |
С=1,1109 Н mн.с=1,85104 кг mп.с=8102 кг
|
v =1,1 м/с l=115 м р=0,85 |
б=0,9 Dб=2,5 м |
Ci , Нм |
|
1,05107 |
|
|
1,25109 |
|
|
||||
Zi |
|
|
18 |
160 |
|
|
|
||||
5 |
Ji , кгм2 |
2,5 |
0,18 |
0,1 |
0,9 |
7,5 |
480 |
38 |
С=1,1109 Н mн.с=1,7104 кг mп.с=8102 кг
|
v =1,15 м/с l=133 м р=0,9 |
б=0,92 Dб=3 м |
Ci , Нм |
|
1,1107 |
|
|
1,2109 |
|
|
||||
Zi |
|
|
14 |
150 |
|
|
|
||||
6 |
Ji , кгм2 |
1,8 |
0,12 |
0,06 |
0,65 |
6 |
400 |
35 |
С=6108 Н mн.с=9,5103 кг mп.с=4102 кг
|
v =1,05 м/с l=125 м р=0,95 |
б=0,92 Dб=4,0 м |
Ci , Нм |
|
1,2107 |
|
|
1,4109 |
|
|
||||
Zi |
|
|
15 |
105 |
|
|
|
||||
7 |
Ji , кгм2 |
2,5 |
0,15 |
0,075 |
0,8 |
7 |
450 |
38 |
С=109 Н mн.с=1,2104 кг mп.с=6102 кг
|
v =1,1 м/с l=130 м р=0,89 |
б=0,85 Dб=3,7 м |
Ci , Нм |
|
1,2107 |
|
|
1,2109 |
|
|
||||
Zi |
|
|
17 |
170 |
|
|
|
||||
8 |
Ji , кгм2 |
3,3 |
0,23 |
0,11 |
1,2 |
10 |
500 |
42 |
С=1,3109 Н mн.с=1,6104 кг mп.с=8102 кг
|
v =1,3 м/с l=155 м р=0,95 |
б=0,92 Dб=4,5 м |
Ci , Нм |
|
1,4107 |
|
|
1,5109 |
|
|
||||
Zi |
|
|
15 |
115 |
|
|
|
||||
9 |
Ji , кгм2 |
2 |
0,12 |
0,06 |
0,7 |
6 |
400 |
35 |
С=8108 Н mн.с=104 кг mп.с=5,5102 кг
|
v=1 м/с l=120 м р=0,85 |
б=0,87 Dб=3,5 м |
Ci , Нм |
|
1,1107 |
|
|
1,3109 |
|
|
||||
Zi |
|
|
18 |
102 |
|
|
|
||||
10 |
Ji , кгм2 |
1,9 |
0,12 |
0,06 |
0,6 |
5,8 |
300 |
26 |
С=9108 Н mн.с=1,5104 кг mп.с=7102 кг
|
v =1,05 м/с l=110 м р=0,86 |
б=0,88 Dб=2,5 м |
Ci , Нм |
|
9,5106 |
|
|
1,5109 |
|
|
||||
Zi |
|
|
14 |
140 |
|
|
|
||||
11 |
Ji , кгм2 |
2,3 |
0,16 |
0,09 |
0,85 |
8 |
430 |
37 |
С=1,2109 Н mн.с=1,5104 кг mп.с=7102 кг
|
v =1 м/с l=120 м р=0,88 |
б=0,8 Dб=2,8 м |
Ci , Нм |
|
8,8106 |
|
|
1,3109 |
|
|
||||
Zi |
|
|
16 |
170 |
|
|
|
||||
12 |
Ji , кгм2 |
1,7 |
0,1 |
0,045 |
0,55 |
4,5 |
450 |
32 |
С=8,5108 Н mн.с=1,3104 кг mп.с=6,5102 кг
|
v =1,1 м/с l=118 м р=0,88 |
б=0,82 Dб=3 м |
Ci , Нм |
|
107 |
|
|
1,1109 |
|
|
||||
Zi |
|
|
15 |
140 |
|
|
|
||||
3.3 Варіант 3
1
.
Кінематична схема механізму переміщення
візка мостового крана з електроприводом
наведена на рис. 3.3, а,
де 1 – двигун; 2 – з’єднувальна муфта
з гальмом; 3…6 – редуктор; 7 – муфта; 8 –
візок; 9, 10 – колісні пари; 11 – канатний
барабан; 12 – канат; 13 – вантаж;
- кут повороту каната від вертикалі при
прискоренні візка; F12
– сила взаємодії мас візка і вантажу.
Рисунок 3.3 – Кінематична схема (а) та механічна характеристика (б) механізму переміщення візка мостового крана
2. Вихідні дані указані в табл. 3.3, де Ji , Ci – моменти інерції і жорсткості елементів обертання механічної частини; Zi – число зубців шестірнів та зубчастих коліс редуктора; m1 – маса візка; m2 – маса вантажу; v – швидкість переміщення візка; а – прискорення візка, що виникає на початку руху; l – довжина каната; Rк – радіус коліс.
3. Визначити приведені до двигуна моменти інерції і жорсткості елементів кінематичної схеми, у тому числі приведену жорсткість зв’язку між масами m1 і m2 , моменти статичного опору та взаємодії мас m1 і m2 для рівноприскореного руху, кутову швидкість обертання двигуна та побудувати вихідну розрахункову схему механічної частини, а також графік механічної характеристики механізму (див. рис. 3.3, б).
4. На підставі вихідної розрахункової схеми побудувати три- та двомасову динамічні системи з необхідними обґрунтуваннями.
5. Визначити коефіцієнт інерції двомасової системи та власні частоти мас і всієї системи.
Примітки: 1) жорсткість каната, що зв’язує вантаж з візком, прийняти безкінечно великою; 2) радіус цапф коліс Rц=0,25Rк; 3) коефіцієнт запасу, що ураховує збільшення опору руху при зрушенні візка з місця, kз=1,25; 4) критична швидкість к на рис. 3.3, б відповідає vк=0,05v; 5) коефіцієнт тертя качання f1=0,0065 м; 6) коефіцієнт тертя ковзання =0,08; 7) ККД редуктора р=0,83; 8) ККД двигуна д=0,95
Таблиця 3.3 – Вихідні дані
Підваріанти |
Параметри |
Елементи механічної частини |
Додаткові дані |
|||||||
1 |
2 |
3/5 |
4 |
6 |
7 |
9, 10 |
||||
1 |
Ji , кгм2 |
2,5 |
0,5 |
0,7/1,0 |
1,2 |
1,5 |
1,6 |
2,1 |
m1=1,5104 кг
|
а=0,22 м/с2 |
Ci , Нм |
|
1,5106 |
|
|
|
1109 |
|
m2=1,8104 кг |
l=4,5 м |
|
Zi |
|
|
16/16 |
90 |
100 |
|
|
v =0,7 м/с |
Rк=0,4 м |
|
2 |
Ji , кгм2 |
2,9 |
0,75 |
0,95/1,3 |
1,35 |
2 |
1,9 |
2,7 |
m1=1,7104 кг
|
а=0,28 м/с2 |
Ci , Нм |
|
1,8106 |
|
|
|
1,25109 |
|
m2=2,1104 кг |
l=5,4 м |
|
Zi |
|
|
22/26 |
105 |
125 |
|
|
v =0,82 м/с |
Rк=0,48 м |
|
3 |
Ji , кгм2 |
2,2 |
0,4 |
0,55/0,7 |
1 |
1,3 |
1,35 |
1,86 |
m1=1,3104 кг
|
а=0,19 м/с2 |
Ci , Нм |
|
1,2106 |
|
|
|
7108 |
|
m2=1,5104 кг |
l=4,1 м |
|
Zi |
|
|
10/12 |
80 |
85 |
|
|
v =0,62 м/с |
Rк=0,32 м |
|
4 |
Ji , кгм2 |
2 |
0,33 |
0,47/0,62 |
0,85 |
1,1 |
1,25 |
1,77 |
m1=1,2104 кг
|
а=0,15 м/с2 |
Ci , Нм |
|
1,05106 |
|
|
|
6,3108 |
|
m2=1,4104 кг |
l=3,7 м |
|
Zi |
|
|
7/9 |
70 |
85 |
|
|
v =0,53 м/с |
Rк=0,28 м |
|
5 |
Ji , кгм2 |
2,3 |
0,43 |
0,6/0,75 |
1,05 |
1,35 |
1,4 |
1,9 |
m1=1,35104 кг
|
а=0,2 м/с2 |
Ci , Нм |
|
1,3106 |
|
|
|
7,5108 |
|
m2=1,6104 кг |
l=4,3 м |
|
Zi |
|
|
12/15 |
83 |
88 |
|
|
v =0,65 м/с |
Rк=0,36 м |
|
6 |
Ji , кгм2 |
3 |
0,8 |
1/1,32 |
1,4 |
2,2 |
2,1 |
2,85 |
m1=1,75104 кг
|
а=0,3 м/с2 |
Ci , Нм |
|
1,85106 |
|
|
|
1,3109 |
|
m2=2,3104 кг |
l=5,7 м |
|
Zi |
|
|
26/30 |
110 |
130 |
|
|
v =0,84 м/с |
Rк=0,5 м |
|
7 |
Ji , кгм2 |
1,8 |
0,3 |
0,45/0,6 |
0,8 |
1,05 |
1,2 |
1,75 |
m1=1,1104 кг
|
а=0,14 м/с2 |
Ci , Нм |
|
106 |
|
|
|
6108 |
|
m2=1,35104 кг |
l=3,6 м |
|
Zi |
|
|
6/8 |
68 |
82 |
|
|
v =0,5 м/с |
Rк=0,26 м |
|
8 |
Ji , кгм2 |
2,1 |
0,35 |
0,5/0,65 |
0,9 |
1,2 |
1,3 |
1,8 |
m1=1,22104 кг
|
а=0,17 м/с2 |
Ci , Нм |
|
1,1106 |
|
|
|
6,6108 |
|
m2=1,45104 кг |
l=4 м |
|
Zi |
|
|
8/10 |
75 |
80 |
|
|
v =0,6 м/с |
Rк=0,3 м |
|
Закінчення табл. 3.3
Підваріанти |
Параметри |
Елементи механічної частини |
Додаткові дані |
|||||||
1 |
2 |
3/5 |
4 |
6 |
7 |
9, 10 |
||||
9 |
Ji , кгм2 |
2,8 |
0,6 |
0,8/1 |
1,25 |
1,65 |
1,7 |
2,3 |
m1=1,55104 кг
|
а =0,24 м/с2 |
Ci , Нм |
|
1,7106 |
|
|
|
1,1109 |
|
m2=1,9104 кг |
l=4,7 м |
|
Zi |
|
|
18/20 |
92 |
108 |
|
|
v =0,75 м/с |
Rк=0,42 м |
|
10 |
Ji , кгм2 |
2,9 |
0,7 |
0,9/1,2 |
1,32 |
1,82 |
1,85 |
2,5 |
m1=1,65104 кг
|
а =0,26 м/с2 |
Ci , Нм |
|
1,77106 |
|
|
|
1,2109 |
|
m2=2,05104 кг |
l=5 м |
|
Zi |
|
|
20/24 |
100 |
120 |
|
|
v =0,79 м/с |
Rк=0,46 м |
|
11 |
Ji , кгм2 |
2,4 |
0,45 |
0,65/0,8 |
1,1 |
1,4 |
1,5 |
2 |
m1=1,4104 кг
|
а =0,21 м/с2 |
Ci , Нм |
|
1,4106 |
|
|
|
8108 |
|
m2=1,7104 кг |
l=4,4 м |
|
Zi |
|
|
14/16 |
85 |
90 |
|
|
v =0,68 м/с |
Rк=0,38 м |
|
12 |
Ji , кгм2 |
2,85 |
0,63 |
0,85/1,05 |
1,3 |
1,7 |
1,77 |
2,4 |
m1=1,6104 кг
|
а =0,25 м/с2 |
Ci , Нм |
|
1,72106 |
|
|
|
1,15109 |
|
m2=2104 кг |
l=4,9 м |
|
Zi |
|
|
18/22 |
98 |
110 |
|
|
v =0,77 м/с |
Rк=0,44 м |
|
3.4 Варіант 4
1
.
Кінематична схема механізму переміщення
столу фрезерного (стругального) верстата
з електроприводом приведена на рис.
3.4, а,
де 1 – двигун; 2 – з’єднувальна муфта;
3…11 – зубчаста передача (редуктор); 12,
13 – вихідні вали редуктора; 14, 15 –
шестерні; 16 – стол із зубчастою рейкою;
Мс
– момент статичного опору; vp,x
– швидкість переміщення столу при
робочому і холостому ходах.
Рисунок 3.4 – Кінематична схема (а) та механічна характеристика (б) механізму переміщення столу фрезерного або стругального верстата
2. Вихідні дані указані в табл. 3.4, де Ji , Ci – моменти інерції і жорсткості елементів обертання механічної частини; Zi – число зубців шестірнів та зубчастих коліс редуктора; m – маса оброблюваної деталі; m0 – маса столу (без деталі); Fz – постійне зусилля різання; р – номінальний ККД редуктора; – коефіцієнт тертя ковзання столу по напрямлячах; рп , рп – відповідно радіус приведення і номінальний ККД зачеплень 14-16, 15-16 рейкової передачі.
3. Визначити приведені до двигуна моменти інерції і жорсткості елементів кінематичної схеми, момент статичного опору та побудувати вихідну розрахункову схему механічної частини, а також графік механічної характеристики механізму при робочому і холостому ходах столу (див. рис. 3.4, б).
4. На підставі вихідної розрахункової схеми побудувати три- та двомасову динамічні системи з необхідними обґрунтуваннями.
5. Визначити коефіцієнт інерції двомасової системи та власні частоти мас і всієї системи.
Примітки: 1) вважати, що момент інерції кожної з напівмуфт, між якими розташований пружний елемент, дорівнює половині моменту інерції з’єднувальної муфти; 2) прийняти = 0,15; р = 0,7; рп = 0,95; 3) масами валів 12,13 знехтувати.
Таблиця 3.4 – Вихідні дані
Підваріанти |
Параметри |
Елементи механічної частини |
Додаткові дані |
||||||||
1 |
2 |
3/4 |
5 |
6, 7 |
9, 10 |
8, 11 |
12,13 |
||||
1 |
Ji , кгм2 |
4 |
1,1 |
0,2 |
0,1 |
0,5 |
0,3 |
0,7 |
|
m=3103 кг
|
vp=1,5 м/с |
Ci , Нм |
|
1,6106 |
|
|
|
|
|
1,3109 |
m0=103 кг |
vx=3,5 м/с |
|
Zi |
|
|
10/15 |
8 |
16 |
10 |
25 |
|
Fz =2105 Н |
рп=0,3 м |
|
2 |
Ji , кгм2 |
4,7 |
1,24 |
0,28 |
0,17 |
0,7 |
0,44 |
0,85 |
|
m=3,6103 кг
|
vp=1,75 м/с |
Ci , Нм |
|
1,95106 |
|
|
|
|
|
1,5109 |
m0=1,16103 кг |
vx=4 м/с |
|
Zi |
|
|
16/20 |
14 |
22 |
18 |
32 |
|
Fz =2,5105 Н |
рп=4,1 м |
|
3 |
Ji , кгм2 |
4,3 |
1,2 |
0,24 |
0,14 |
0,65 |
0,4 |
0,8 |
|
m=3,4103 кг
|
vp=1,65 м/с |
Ci , Нм |
|
1,9106 |
|
|
|
|
|
1,45109 |
m0=1,12103 кг |
vx=3,8 м/с |
|
Zi |
|
|
12/18 |
11 |
19 |
14 |
29 |
|
Fz =2,3105 Н |
рп=0,37 м |
|
4 |
Ji , кгм2 |
3,2 |
1,02 |
0,13 |
0,066 |
0,44 |
0,22 |
0,6 |
|
m=2,3103 кг
|
vp=1,33 м/с |
Ci , Нм |
|
1,42106 |
|
|
|
|
|
1,06109 |
m0=8102 кг |
vx=2,8 м/с |
|
Zi |
|
|
9/14 |
7 |
11 |
10 |
18 |
|
Fz =1,7105 Н |
рп=0,23 м |
|
5 |
Ji , кгм2 |
4,2 |
1,15 |
0,22 |
0,12 |
0,6 |
0,35 |
0,75 |
|
m=3,3103 кг
|
vp=1,6 м/с |
Ci , Нм |
|
1,8106 |
|
|
|
|
|
1,4109 |
m0=1,1103 кг |
vx=3,7 м/с |
|
Zi |
|
|
12/17 |
10 |
18 |
12 |
28 |
|
Fz =2,2105 Н |
рп=0,35 м |
|
Закінчення табл. 3.4
Підваріанти |
Параметри |
Елементи механічної частини |
Додаткові дані |
||||||||
1 |
2 |
3/4 |
5 |
6, 7 |
9, 10 |
8, 11 |
12,13 |
||||
6 |
Ji , кгм2 |
3,5 |
1,08 |
0,16 |
0,075 |
0,48 |
0,26 |
0,64 |
|
m=2,6103 кг
|
vp=1,38 м/с |
Ci , Нм |
|
1,5106 |
|
|
|
|
|
1,2109 |
m0=8,5102 кг |
vx=3 м/с |
|
Zi |
|
|
8/14 |
6 |
12 |
8 |
21 |
|
Fz =1,75105 Н |
рп=0,26 м |
|
7 |
Ji , кгм2 |
4,1 |
1,15 |
0,21 |
0,11 |
0,55 |
0,32 |
0,73 |
|
m=3,1103 кг
|
vp=1,55 м/с |
Ci , Нм |
|
1,65106 |
|
|
|
|
|
1,33109 |
m0=103 кг |
vx=3,6 м/с |
|
Zi |
|
|
11/16 |
9 |
17 |
11 |
26 |
|
Fz =2,1105 Н |
рп=0,33 м |
|
8 |
Ji , кгм2 |
3,6 |
1,08 |
0,18 |
0,08 |
0,5 |
0,28 |
0,66 |
|
m=2,8103 кг
|
vp=1,4 м/с |
Ci , Нм |
|
1,5106 |
|
|
|
|
|
1,25109 |
m0=8102 кг |
vx=3,6 м/с |
|
Zi |
|
|
9/15 |
6 |
14 |
9 |
22 |
|
Fz =1,8105 Н |
рп=0,28 м |
|
9 |
Ji , кгм2 |
3 |
1,0 |
0,11 |
0,064 |
0,42 |
0,2 |
0,58 |
|
m=2,2103 кг
|
vp=1,3 м/с |
Ci , Нм |
|
1,4106 |
|
|
|
|
|
109 |
m0=7,7102 кг |
vx=2,75 м/с |
|
Zi |
|
|
9/15 |
8 |
15 |
9 |
18 |
|
Fz =1,6105 Н |
рп=0,22 м |
|
10 |
Ji , кгм2 |
4,5 |
1,22 |
0,26 |
0,15 |
0,68 |
0,42 |
0,83 |
|
m=3,5103 кг
|
vp=1,7 м/с |
Ci , Нм |
|
1,92106 |
|
|
|
|
|
1,48109 |
m0=1,14103 кг |
vx=3,9 м/с |
|
Zi |
|
|
14/18 |
12 |
20 |
16 |
30 |
|
Fz =2,4105 Н |
рп=0,4 м |
|
11 |
Ji , кгм2 |
3,4 |
1,04 |
0,15 |
0,07 |
0,46 |
0,24 |
0,62 |
|
m=2,4103 кг
|
vp=1,36 м/с |
Ci , Нм |
|
1,45106 |
|
|
|
|
|
1,08109 |
m0=8,2102 кг |
vx=2,9 м/с |
|
Zi |
|
|
8/12 |
7 |
11 |
9 |
20 |
|
Fz =1,72105 Н |
рп=0,24 м |
|
12 |
Ji , кгм2 |
3,8 |
1,12 |
0,2 |
0,09 |
0,53 |
0,31 |
0,68 |
|
m=2,9103 кг
|
vp=1,45 м/с |
Ci , Нм |
|
1,62106 |
|
|
|
|
|
1,28109 |
m0=9102 кг |
vx=3,4 м/с |
|
Zi |
|
|
10/16 |
7 |
15 |
10 |
24 |
|
Fz =2105 Н |
рп=0,3 м |
|
3.5 Варіант 5
1. Кінематична схема механізму головного руху токарного верстата з електроприводом наведена на рис. 3.5, а, де 1 – двигун; 2, 11 – з’єднувальні муфти; 3…10 – зубчаста передача (редуктор); 12 – шпіндель; 13 – заготівка; 14 - різець; vz , Fz – швидкість і сила різання; з.р, з.х - кутові швидкості обертання заготівки у прямому (різання) та зворотному (холостий хід) напрямках.
2. Вихідні дані указані в табл. 3.5, де Ji , Ci – моменти інерції і жорсткості елементів обертання механічної частини; Zi – число зубців шестірнів та зубчастих коліс редуктора; Fz - сила різання; mз , dз – маса та діаметр заготівки по окружності різання; - ККД однієї зубчастої пари.
Р
исунок
3.5 – Кінематична схема (а) та механічна
характеристика (б) механізму різання
токарного верстата
3. Визначити приведені до двигуна моменти інерції і жорсткості елементів кінематичної схеми, моменти статичного опору Мс при прямому та зворотному обертанні заготівки та побудувати вихідну розрахункову схему механічної частини, а також графік механічної характеристики механізму (див. рис. 3.5, б).
4. На підставі вихідної розрахункової схеми побудувати три- та двомасову динамічні системи з необхідними обґрунтуваннями.
5. Визначити коефіцієнт інерції двомасової системи та власні частоти мас і всієї системи.
Примітка: вважати, що момент інерції кожної з напівмуфт, між якими розташований пружний елемент, дорівнює половині моменту інерції муфти; ККД двигуна прийняти д=0,82.
Таблиця 3.5 – Вихідні дані
Підваріанти |
Параметри |
Елементи механічної частини |
Додаткові дані |
|||||||
1 |
2 |
3/4 |
5/6 |
7/8 |
9/10 |
11 |
12 |
|||
1 |
Ji , кгм2 |
2,5 |
0,15 |
0,18/0,25 |
0,2/0,3 |
0,25/0,4 |
0,3/0,5 |
1,1 |
1,5 |
Fz=2104 H mз=30 кг dз=0,1 м =0,98 |
Ci , Нм |
|
6106 |
|
|
|
|
9109 |
|
||
Zi |
|
|
6/18 |
7/20 |
6/20 |
7/22 |
|
|
||
2 |
Ji , кгм2 |
3,7 |
0,3 |
0,35/0,42 |
0,37/0,42 |
0,48/0,55 |
0,56/0,77 |
2,1 |
2,3 |
Fz=2,2104 H mз=33 кг dз=0,12 м =0,97 |
Ci , Нм |
|
5106 |
|
|
|
|
7109 |
|
||
Zi |
|
|
5/20 |
5/22 |
7/24 |
8/30 |
|
|
||
Закінчення табл. 3.5
Підваріанти |
Параметри |
Елементи механічної частини |
Додаткові Дані |
|||||||
1 |
2 |
3/4 |
5/6 |
7/8 |
9/10 |
11 |
12 |
|||
3 |
Ji , кгм2 |
2,8 |
0,2 |
0,22/0,28 |
0,26/0,38 |
0,3/0,42 |
0,37/0,55 |
1,6 |
1,8 |
Fz=2,1104 H mз=28 кг dз=0,09 м =0,99 |
Ci , Нм |
|
7106 |
|
|
|
|
8109 |
|
||
Zi |
|
|
6/25 |
7/30 |
8/35 |
7/45 |
|
|
||
4 |
Ji , кгм2 |
3,0 |
0,19 |
0,2/0,28 |
0,24/0,35 |
0,3/0,45 |
0,35/0,57 |
1,5 |
1,8 |
Fz=2,3104 H mз=33 кг dз=0,12 м =0,995 |
Ci , Нм |
|
7,5106 |
|
|
|
|
8,5109 |
|
||
Zi |
|
|
6/22 |
7/25 |
7/35 |
8/38 |
|
|
||
5 |
Ji , кгм2 |
3,7 |
0,28 |
0,33/0,46 |
0,4/0,5 |
0,45/0,57 |
0,55/0,75 |
2,2 |
2,4 |
Fz=2,5104 H mз=36 кг dз=0,14 м =0,965 |
Ci , Нм |
|
7,7106 |
|
|
|
|
8,7109 |
|
||
Zi |
|
|
5/18 |
5/22 |
6/20 |
6/25 |
|
|
||
6 |
Ji , кгм2 |
4,2 |
0,35 |
0,4/0,48 |
0,46/0,58 |
0,5/0,6 |
0,67/0,78 |
2,5 |
2,8 |
Fz=3104 H mз=40 кг dз=0,16 м =0,96 |
Ci , Нм |
|
8106 |
|
|
|
|
9,5109 |
|
||
Zi |
|
|
8/25 |
8/30 |
7/22 |
7/32 |
|
|
||
7 |
Ji , кгм2 |
3,2 |
0,21 |
0,24/0,3 |
0,28/0,4 |
0,33/0,48 |
0,4/0,6 |
1,8 |
2,0 |
Fz=2,4104 H mз=34 кг dз=0,13 м =0,998 |
Ci , Нм |
|
7,4106 |
|
|
|
|
7,7109 |
|
||
Zi |
|
|
10/18 |
9/17 |
10/22 |
12/24 |
|
|
||
8 |
Ji , кгм2 |
3,8 |
0,28 |
0,34/0,47 |
0,4/0,5 |
0,48/0,56 |
0,58/0,75 |
2,2 |
2,8 |
Fz=2,6104 H mз=38 кг dз=0,15 м =0,97 |
Ci , Нм |
|
8,4106 |
|
|
|
|
9,8109 |
|
||
Zi |
|
|
10/16 |
10/25 |
12/18 |
15/20 |
|
|
||
9 |
Ji , кгм2 |
4,4 |
0,35 |
0,4/0,5 |
0,45/0,55 |
0,5/0,58 |
0,68/0,72 |
2,5 |
2,8 |
Fz=3,4104 H mз=42 кг dз=0,18 м =0,955 |
Ci , Нм |
|
8,8106 |
|
|
|
|
1010 |
|
||
Zi |
|
|
12/18 |
10/20 |
15/17 |
16/25 |
|
|
||
10 |
Ji , кгм2 |
3,5 |
0,24 |
0,3/0,4 |
0,35/0,45 |
0,42/0,5 |
0,5/0,7 |
2,0 |
2,2 |
Fz=2,4104 H mз=33 кг dз=0,12 м =0,96 |
Ci , Нм |
|
7,5106 |
|
|
|
|
9109 |
|
||
Zi |
|
|
16/25 |
16/30 |
18/28 |
18/36 |
|
|
||
11 |
Ji , кгм2 |
2,8 |
0,18 |
0,16/0,22 |
0,18/0,28 |
0,3/0,44 |
0,35/0,55 |
1,05 |
1,35 |
Fz=2,2104 H mз=27 кг dз=0,095 м =0,98 |
Ci , Нм |
|
7,7106 |
|
|
|
|
8,8109 |
|
||
Zi |
|
|
8/14 |
9/20 |
8/22 |
9/30 |
|
|
||
12 |
Ji , кгм2 |
4,0 |
0,3 |
0,35/0,44 |
0,4/0,5 |
0,48/0,55 |
0,6/0,75 |
2,3 |
2,5 |
Fz=3,2104 H mз=40 кг dз=0,16 м =0,95 |
Ci , Нм |
|
107 |
|
|
|
|
1010 |
|
||
Zi |
|
|
9/15 |
10/22 |
9/24 |
10/25 |
|
|
||