6.Розрахунок параметрів механічної передачі

Перетворення обертального руху валу двигуна в поступальне робочого органу здійснюється по кінематичному ланцюгу редуктор - зубчате колесо - зубчата рейка.

Необхідний радіус приведення механічної передачі

де - номінальна швидкість двигуна;

Передавальне число редуктора

де D - діаметр ходового колеса

Отримане передавальне число редуктора округляється до нормованого числа.

Нормовані числа: 1,0; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4,0; 4,5; 5,0; 5,6; 6,3; 7,1; 8,0; 9,0 а також ці числа, помножені на 10 або 100. Бажано округляти до найближчого меншого числа. Тоді швидкість механізму на робочому ході буде дещо завищеною і її можна довести до заданої за рахунок невеликого зниження ЕРС перетворювача . Вважаємо, за для спрощення, що застосовуються передавальні числа відповідно 1,6…6,3; 8…50; 63…250. Приймаемо передавальне число редуктора 90

Це потребує використання трьохступенчастого редуктору

По співвідношенню швидкостей на зворотному і прямому ході механізму визначаєм припустиму максимальну швидкість двигуна

Перевіряємо можливість її реалізації виходячи з перевантажувальної здатності двигуна за швидкістю. Вважаємо, що максимальна швидкість досягається за рахунок ослаблення магнітного потоку.

Вплив сил тертя в механічній передачі враховуємо введенням розрахункового коефіцієнта корисної дії. Приймаємо, що номінальний ККД передачі відповідає завантаженню механізму на робочому ході.

Приймаємо, ɳзп = 0,97 – ККД однієї зубчатої пари або одного ступеня редуктора;

ККД передачі із урахуванням редуктора та зубчатої рейки

Втрати в редукторі так само, як і в багатьох інших механізмах, мають постійну складову як, не залежну від навантаження, і змінну складову av, залежну від навантаження. Співвідношення цих втрат зазвичай виражається коефіцієнтом K =1,2…1,5. Приймаємо коефіцієнт співвідношення постійних та змінних втрат K =1,2.

Коефіцієнти втрат визначаємо з виразів

ККД редуктора в режимі довільного навантаження менше номінального і залежить від коефіцієнта завантаження ϒ і співвідношення між aк і av

де

P - поточне значення потужності на робочому органі, кВт;

Рп -потужність прямого ходу, кВт

ККД редуктора в режимі прямого ходу

ККД редуктора в режимі зворотнього ходу

Потужність механізму при прямому ході, приведена до валу двигуна

Потужність механізму при зворотньому ході, приведена до валу двигуна,

Рис. 5. Діаграма статичної потужності механізму

7. Розрахунок діаграм навантажень електроприводу

Уточнюємо радіус приведення відповідно до обраного передавального числа редуктора

Т оді швидкість двигуна, яка необхідна для досягнення заданої швидкості прямого ходу столу.

Уточнене значення передавального числа редуктора дає можливість привести сили, що діють, і рухомі маси механізму до валу двигуна і побудувати уточнену діаграму навантаження. На відміну від діаграми статичної потужності уточнена діаграма навантаження M=f(t) містить ділянки, що відповідають динамічним режимам.

Значення статичного моменту на ділянках діаграми залежить від значення і характеру дії статичної сили, ККД редуктора, знаку швидкості і напряму потоку енергії. Для металорізального стругального верстату існують два значення статичного приведеного моменту.

1 . Момент прямого ходу при різанні

Тут ККД механічної передачі має найбільше, номінальне значення

2. Зворотний хід відбувається при меншій споживаній потужності, отже при погіршеному значенні ККД механічної передачі.

На зворотному ході, де двигун постійного струму працює з ослабленим магнітним потоком, збільшення струму якоря, а отже, і нагріву, враховується приблизно за виразами

Значення динамічного моменту залежить від заданого прискорення, приведеного моменту інерції, знаку швидкості і виду режиму (пуск, гальмування).

Сумарний приведений момент інерції приводу

де k j =1,1…1,2 – коефіцієнт, який враховує інерційність частин, що знаходяться на одному валу з двигуном;

Jдв - момент інерції двигуна, кгм;

Jм - момент інерції частин механізму, що обертаються, кгм;

mм - маса поступально рухомих частин механізму, кг

Динамічний момент на валу двигуна

де - кутове прискорення валу двигуна, 1/s.

Динамічний момент на валу двигуна при прискоренні на прямому ході

Динамічний момент на валу двигуна при уповільненні на прямому ході Динамічний момент на валу двигуна при прискоренні на зворотньому ході

Динамічний момент на валу двигуна при уповільненні на зворотньому ході

Діаграму навантаження будуємо як графіки швидкості двигуна ω(t), моменту статичного Мс(t), динамічного моменту Мдін(t) та сумарного моменту двигунаМ(t)=Мс(t)+Мдін(t). На діаграмі навантаження відображаються всі особливості циклуроботи механізму: ділянки розгону та гальмування, усталеного режиму, накидання та скидання навантаження. У випадку стругального верстату необхідно відобразити 8 характерних ділянок (рис. 6).