2. Расчетная часть

2.1. Предварительный выбор мощности электродвигателя

Для приводов, работающих в продолжительном номинальном режиме с постоянной нагрузкой, значение мощности двигателя выбирается ближайшим большим к расчетной мощности нагрузки Р_с = М_с _с. Этот выбор является окончательным.

При повторно-кратковременном номинальном режиме в период работы двигателя входит время его пуска t_П и время торможения t_Т. Так как длительность этих процессов зависит от данных двигателя (его момента инерции, пускового и тормозного моментов), то точно определить необходимую мощность двигателя сразу невозможно. Вначале ее можно найти приближенно, пренебрегая временем переходных процессов. График работы механизма М_с = f(t) показан на рис.3.

М

М_с1

t

t_p1

t₀₁

t_p2

t₀₂

M_c2

Рис. 3. Нагрузочная диаграмма механизма.

Пользуясь обобщенным методом эквивалентного момента, находят эквивалентный момент М_э, Н ^. м:

М_{э =}

Отношение постоянных потерь к переменным вначале можно принять  = 0,8; коэффициент ухудшения охлаждения для двигателей с самовентиляцией ₀ = 0,2  0,3 , а для двигателей с принудительной вентиляцией ₀ = 0,9  0,95; КПД редуктора _р = 0,95.

По эквивалентной мощности двигателя Р_э = М_э _м можно предварительно выбрать из каталога ближайший по мощности двигатель (см. прил. 1) по условию Р_н  Р_э.

2.2. Выбор электродвигателя по угловой скорости

Для приводов с длительным режимом работы при выборе передаточного числа не имеет значения длительность переходных процессов, и выбор двигателя по скорости определяется его весогабаритными показателями, стоимостью и коэффициентом полезного действия.

При частых пусках и торможениях, как известно, оптимальное передаточное число i будет определено выбором такого электродвигателя найденной ранее мощности, при котором произведение J_д i² будет наименьшим (или, что то же, запас кинетической энергии J_д _д²/2 будет наименьшим). Поэтому для выбора двигателя по скорости выписывают из каталога все двигатели данной серии с мощностью, ближайшей большей по отношению к расчетной; указывают их моменты инерции и значения J_д i² (или J_д _д²/2), а затем выбирают двигатель.

2.3. Расчет уточненного графика нагрузки и проверка предварительно выбранного электродвигателя

Далее при повторно-кратковременном режиме определяют время пуска и торможения. При этом допускается ток (и момент двигателя), больший номинального в k_м раз. Кратность максимального тока (момента) k_м следует брать по данным каталога, а при отсутствии таких данных можно принять k_м = 22,5. Так как при пуске и торможении не удается все время поддерживать максимальное значение тока, то учитывается коэффициент заполнения графика тока k_i = I_ср / I_max , где I_ср и I_max - среднее и максимальное значение тока. Для нормально отлаженной системы k_i = 0,8  0,85.

Так как моменты двигателя пропорциональны соответствующим токам, то в периоды пуска и торможения момент двигателя будет равен М_п = М_т = k_i ^. k_м ^. М_н.

Время пуска t_П, с, и время торможения t_Т, с, как известно, определяются соответственно по формулам:

t_п =

tт =

где J´ и J´´- суммарные моменты инерции, приведенные к валу двигателя при пуске и торможении кг ^. м², а М´_с- приведенный момент сопротивления Н ^. м.

J´ = J´´= J_д +

М´_с=

У точненный график момента, приведенного к валу, двигателя, и график угловой скорости механизма показаны на рис. 4.

Рис. 4. Уточненный график момента и график угловой скорости двигателя.

Время работы с установившейся угловой скоростью определяется по формуле:

t_у = t_p - .

Эквивалентный момент на валу электродвигателя определяется по формуле:

М_э =

Коэффициент формы k_ф – это отношение эквивалентного значения тока (момента) за данное время к его среднему значению (можно принимать k_ф = 1,05).

Коэффициент  принимается средним за время пуска и торможения:

 = .

Теперь следует определить коэффициент потерь по данным предварительно выбранного двигателя. Переменные потери при номинальной нагрузке для двигателей постоянного тока можно найти по номинальному току и сопротивлению цепи якоря

,

где R_Я75 – полное сопротивление цепи якоря, приведенное к рабочей температуре 75 ^С, Ом.

R_Я75 = R_я к_т, где к_т - температурный коэффициент. Для машин малой и средней мощности к_т = 1,24, для машин большой мощности к_т = 1,32.

Учитывая, что в номинальном режиме К.П.Д. , можно найти потери мощности в двигателе при номинальной нагрузке .

Отсюда постоянные потери . Таким образом, указанным выше способом может быть определено значение .

Эквивалентная мощность Р_э = М_э _д не должна превышать номинальную.

После этого необходимо проверить двигатель:

1. на механическую перегрузку из условия

М`_сmax  M_max (M_max = _max М_ном - максимальный момент, _max = 2 – 2,5 – перегрузочный коэффициент).

2. и по условию надежности пуска:

1,2 М´_сmax  М_п, где М_п – пусковой момент.

Если двигатель не проходит проверку, выбирается следующий больший двигатель. Повторную проверку по эквивалентной мощности делать нет необходимости.