6 Расчет пускового момента и коэффициента перегрузки электродвигателя механизма чистки дверей при пуске

Расчет пускового момента и коэффициента перегрузки электродвигателя при пуске производится путем составления динамической модели. Составление динамической модели это замена сложной кинематической схемы реальной машины или механизма одной точечной массой, которая совершает поступательное или вращательное движение.

Основными принципами составления динамической модели являются:

1. массивные узлы и элементы представляются недеформированными точечными массами;

2. массы упругих связей не учитываются;

3. массы всех элементов, которые совершают поступательное движение и моменты инерции всех элементов, совершающих вращательное движение, приводят к центру масс или оси одного элемента, который называется элементом приведения;

4. силы и моменты, которые действуют на различные элементы, приводят к точке, оси приведения;

5. жесткости различных элементов приводят к элементу приведения;

6. кинетическая энергия всех масс, которые движутся должны быть равны кинетической энергии элемента приведения;

7. мощность всех сил и моментов реальной машины должна быть равна мощности момента или сил элемента приведения;

8. работа сил и моментов должна быть равна при упругой деформации всех элементов реальной работе силы или момента элемента приведения.

Для определения пускового момента и коэффициента перегрузки электродвигателя при пуске требуется определить приведенный момент инерции динамической модели. В случае, когда сложная много массовая система приводится к элементу приведения, который совершает вращательное движение, приведенный момент инерции определяется по формуле:

,

Где I – момент инерции вращательного элемента;

ώ – угловая скорость вращающегося элемента;

m – масса, поступательно движущегося тела;

V – скорость, поступательно движущегося тела;

η – кпд привода.

Кинематической схемой механизма чистки дверей является схема, изображенная на рисунке 6.1, где 1 –электродвигатель, 2 – зубчатая муфта, 3 – вал-червяк, 4 – червячное колесо, 5 –звездочка, 6 – приводная звездочка, 7 – блок звездочек, 8 – каретка.

Рисунок 6.1 – Кинематическая схема механизма чистки дверей

Исходными данными для данной схемы являются следующие значения:

Fc=2249H – сила сопротивления движению (см. пункт “Определение мощности электродвигателя привода механизма чистки дверей”);

Fв=1000Н – ветровая нагрузка (принято);

n1=910 об/мин – частота вращения вала электродвигателя;

i=10,33 – передаточное число редуктора;

m=92,4кг – масса механизма;

tпуск=4с – время разгона машины (принято);

D=346.1мм – диаметр звездочки приводной роликовой цепи;

η=0,7 – кпд механизма.

Определяем меры инертности различных тел механизма

При поступательном движении мерой инертности тела является масса, а при вращении вокруг оси - момент инерции.

Так для элемента 1 – вала электродвигателя момент инерции равен:

I₁=0,076кг*м² (см. характеристика электродвигателя МТКВ 211-6);

кг*м²

кг*м²

кг*м² (принято)

кг*м²

кг*м²

кг*м²

_м8=92.4кг

Определяем скорости вращения элементов механизма:

Определим мощность электродвигателя привода:

Определим номинальный момент двигателя:

Изобразим графически динамическую модель:

Рисунок 6.2 – Динамическая модель механизма чистки дверей: w1- угловая скорость вала электродвигателя, Мпуск – пусковой момент, Мс.пр – момент сопротивления приведенный, Мпр.в – момент сопротивления от ветра.

Рассчитаем приведенный момент инерции I_пр динамической модели:

Рассчитаем приведенный момент сопротивления Мс.пр:

Для расчета пускового момента требуется определить приведенный ветровой момент:

Пусковой момент равен:

где момент, способствующий движению,

момент, противодействующий движению.

_{Из последнего уравнения следует:}

Одной из характеристик электродвигателя является коэффициент перегрузки:

, где [K] – допускаемый коэффициент перегрузки

Дополнительно найдем угол поворота вала двигателя за время пуска, угол поворота звездочки цепи и пройденный путь.

Угол поворота вала считается по формуле:

Что равняется следующему числу оборотов вала:

Угол поворота звездочки цепи определяется по формуле:

Т.е. число оборотов звездочки цепи во время пуска равняется 18,32.

_{Следовательно, путь пройденный кареткой}, установленной на цепи, за 4 секунды будет равен: