3 Выбор и проверка электродвигателя

3.1 Расчёт мощности двигателя

Для выбора двигателя необходимо рассчитать его требуемую номинальную мощность, исходя из нагрузочной диаграммы механизма (т.е. временной диаграммы моментов или сил статического сопротивления механизма на его рабочем органе). По рассчитанной мощности затем выполняется предварительный выбор двигателя . Рассмотрим расчёт мощности двигателя для сталкивателя блюмов.

Построим нагрузочную диаграмму сталкивателя блюмов (график статических усилий перемещения штанг). Расчёт времени участков цикла на этапе предварительного выбора двигателя выполняем приблизительно, т.к. пока нельзя определить время разгона и замедления (суммарный момент инерции привода до выбора двигателя неизвестен).

Пониженная скорость штанг:

V_пон = К_пон ∙ V_пр = 0,5 ∙ 0,35 = 0,175м/с, (1)

где V_пон – пониженная скорость штанг, м/с;

К_пон – кратность пониженной и рабочей скоростей штанг;

V_пр – скорость прямого хода штанг, м/с.

Скорость обратного хода штанг:

V_обр = К_обр ∙ V_пр = 2 ∙ 0,35= 0,7 м/с, (2)

где К_обр – кратность обратной скорости и рабочей скорости штанг.

Усилие перемещения штанг на холостом ходу:

F_хх = 2∙m_ш gμ_р = 2∙1200∙ 9,81 ∙ 0,06 = 1411 Н, (3)

где F_хх – усилие перемещения штанг на холостом ходу, Н;

m_ш – масса штанг, кг;

g – ускорение свободного падения (g=9,81 м/с2);

μ_р – коэффициент трения штанги о рольганг.

Усилие при толкании заготовки:

F_т = m_мgμ_м + F_хх = 1411 + 2000 ∙9,8∙0,5= 11211 Н, (4)

Время толкания (приблизительно):

t_т = L_т / V_пр = 4,5 / 0,35= 12,86 с, (5)

где t_т – время толкания, с;

L_д – путь толкания, м.

Время подхода штанг к заготовке (приблизительно):

t_п = L_п / V_пон = 1,5 / 0,175 = 8,6 с, (6)

где t_п – время подхода штанг к заготовке, с;

L_п – путь подхода штанг к заготовке, м.

Время возврата штанг (приблизительно):

t_обр = L_п+ L_т / V_пон = 6 / 0,7 = 8,6 с, (7)

Время работы в цикле (приблизительно):

t_р = t_п + t_т + t_обр = 8,6 + 8,6 0,94 + 12,86 = 30,06 с, (8)

где t_р – время работы в цикле, с.

Время паузы в цикле (приблизительно):

t₀ = t_р ((100/ПВ)-1) = 30,6∙1,08 = 32,565 с, (9)

где t₀ – время паузы, с.

Исходя из расчетов строится нагрузочная диаграмма, рис.3.

Рис. 2. Нагрузочная диаграмма механизма

Эквивалентное статическое усилие за время работы в цикле:

(10)

где F_экв – эквивалентное статическое усилие за время работы в цикле, Н.

При расчете требуемой номинальной мощности двигателя предполагаем, что будет выбран двигатель, номинальные данные которого определены для повторно-кратковременного режима работы и стандартного значения продолжительности включения ПВN=40%. Номинальной скорости двигателя должна соответствовать скорость обратного хода штанг, которая является максимальной скоростью в заданном рабочем цикле. Такое соответствие объясняется тем, что принято однозонное регулирование скорости, осуществляемое вниз от номинальной скорости двигателя.

Расчетная мощность двигателя:

(11)

где Р_рас – расчетная мощность двигателя, кВт;

K_з – коэффициент запаса (примем Kз = 1,1).