ВСТУП

Розрахунково-графічна робота з теми: «Розрахунок елементів азимутального привода радіолокаційної літакової антени» є формою самостійної роботи студентів. Будучи одним з методів опанування ними теоретико-практичних знань з курсу «Механіка» та «Механічні пристрої ЕА», вона допомагає вирішити наступні задачі:

– навчити студентів загальних методів дослідження і проектування механізмів, машин і приладів;

– навчити студентів розуміти загальні принципи реалізації руху за допомогою механізмів;

– навчити студентів системно підходити до проектування машин і механізмів, знаходити оптимальні параметри механізмів за заданими умовами роботи.

Особливістю цієї курсової роботи є поєднання суто теоретичних знань з практичним досвідом у розробці та проектуванні механізмів. Тому її виконання допомагає студентам набути навички роботи з довідковим матеріалом, каталогами, таблицями та гостуванням розмірів окремих деталей, оволодіти методикою підбору стандартних деталей та вузлів, які використовуються у механізмі, що проектується.

Для успішного виконання роботи необхідно чітко засвоїти послідовність проектованого розрахунку, осмислити роль кожного його етапу, технічну сутність розрахункових формул, а також фізичний зміст величин і коефіцієнтів, що входять до них. Таке осмислення дозволить усвідомлено вирішувати поставлену інженерну задачу, оптимізувати технічне вирішення у заданому напрямі.

1 ВИХІДНІ ДАНІ

Технічне завдання: спроектувати редуктор азимутального привода радіолокаційної літакової антени за наступними вихідними даними, занесеними до таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 – Вихідні дані

Кут огляду α, град	135
Швидкість огляду , град/с	120
Тривалість реверса, с	1,32
Статичний момент опору, приведений до вала двигуна Мс, Н·мм	12
Гарантійний термін роботи Т, год	14000

Вважати:

1. Режим роботи привода симетрично-реверсивний за графіком, а реверс двигуна здійснюється електронним блоком керування.

2. Приведений момент інерції усього привода може бути обчислений за формулою: J_П = 1,2J_R , де J_R – момент інерції ротора двигуна.

Виконати:

1. Підібрати двигун, вважаючи, що передаточне відношення усього привода лежить у межах 200 400, перевірити здатність двигуна забезпечити потрібне кутове прискорення ланок привода.

2. Розбити загальне передаточне відношення привода відповідно до умови: i₁₂ < i₂₃ < i₃₄ < i₄₅ , яка забезпечує мінімізацію моменту інерції редуктора.

3. Обчислити міжосьову відстань останнього ступеня зачеплення редуктора привода з урахуванням величини максимального потрібного рушійного моменту на валу двигуна. Коефіцієнт зовнішньої динаміки під час розрахунку взяти К_Д = 1,5.

4. Обчислити модуль третього ступеня уповільнення m₃ . Назначити інші модулі зачеплень, забезпечуючи умову: m₁ < m₂ < m₃ < m₄.

2 Підбір двигуна

Для підбору двигуна визначаємо діапазон обертів, у якому має обертатися його ротор.

Оскільки передаточне відношення всього привода має бути у межах і₁₅ = 200…400, то:

(2.1)

,

де n_дв – оберти вала двигуна (вхідна ланка); n_ск – оберти вала дзеркала антени (вихідна ланка).

(2.2)

Визначаємо оберти пристрою:

n_ск = (α/360)·60 = (120/360)·60 = 20 хв^-1.

Тоді діапазон обертів вала двигуна складатиме:

(2.3)

n_дв = і₁₅·n_ск = (200…400)·20 = 4000…8000 хв^-1.

З таблиць обираємо двигуни:

1. ДПМ-20-Н1-02 n_дв = 4500 хв^-1, М_ном = 1,0 Н·м

2. ДПМ-25-Н1-04 n_дв = 3800 хв^-1, М_ном = 1,8 Н·м

3. ДПМ-35-Н1-04 n_дв = 6000 хв^-1, М_ном = 20,0 Н·м

Перші два двигуни відкидаємо, оскільки їх номінальні моменти менші за статичний момент опору, який заданий у технічних умовах.

Оскільки привод рухається зі сталим кутовим прискоренням, то максимальний момент двигуна повинен бути більшим від головного моменту сил інерції привода, тобто повинна виконуватись умова:

(2.4)

,

М_ном > М

де М_max = 10М_ном – максимальний момент двигуна; J_пр = 1,2J_я – момент інерції привода, приведений до вала двигуна; ; ω_дв – кутова швидкість вала двигуна; ε = 2ω_дв / t_р – кутове прискорення ротора двигуна; t_р – тривалість реверса.

Робимо перевірку умови (2.4):

J_пр = 1,2·9·10^-6 = 10,8·10^-6 кг· ; ε = 2·2·π· (6000/60)/1.32 = 952 с^-2;

20·0,01 ≥ 10,8·10^-6 · 952, тобто 0,2 ≥ 0,0103, отже, умова (2.4) виконується.

З урахуванням вимог (2.1) і (2.4) вибираємо двигун ДПМ-35-Н1-04,

Технічні дані наведено у таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 – Технічні параметри двигуна ДПМ-35-Н1-04

Тип двигуна	Частота обертання, nдв, хв-1	Номінальний момент Мном, Н·мм	Максимальний момент Ммах, Н·мм	Момент інерції якоря Jя, кг·м2
ДПМ - 35 -Н1 - 04	6000	20,0	200	9·10-6

У випадку відсутності даних щодо моменту інерції ротора двигуна, його значення розраховуємо за формулою:

(2.5)

,

де m_я = m_дв/3; r_я = D_дв/4; m_дв – маса двигуна; D_дв – зовнішній діаметр.

Виконання умови (2.4) має велике значення, для нормальної експлуатаційної роботи двигуна, без його перевантажень, що забезпечить відповідність терміну роботи двигуна, терміну роботи всього редуктора азимутального привода радіолокаційної літакової антени. Також продовження терміна роботи двигуна прибере необхідність його заміни під час експлуатації (окрім випадків в яких пристрій використовуватиметься не за призначення), що в свою чергу зменшить собівартість агрегату під час його використання та обслуговування.

3 Перевірка режиму роботи двигуна

(3.1)

Потужність двигуна:

Р_дв = М_ном·ω_­дв = 0,02·(2π· (n_дв / 60));

Р_дв = 0,02·(2π· (6000 / 60)) = 12,56 Вт.

Для нормальної роботи двигуна його середній рушійний момент не повинен перевищувати номінальний. Отже, повинна виконуватись вимога:

(3.2)

М_ном ≥ М_ЕК.

Оскільки режим роботи двигуна не постійний, то його середній момент визначається так званим еквівалентним моментом:

(3.3)

,

де М_дві – рушійний момент двигуна в і-ті фази циклу; t_і – тривалість і-х фаз циклу; t_ц = Σt_i – тривалість усього циклу.

Щоб перевірити умови, будуємо циклограму кутових швидкостей вала двигуна. Оскільки цикл симетричний, то:

• тривалість прискорення t₁ = t_р/2 = 1,32/2 = 0,66 с;

• тривалість огляду t₂ = α/α’ = 135/120 = 1,125 с;

• тривалість гальмування t₃ = t₁ = 0,66 с;

• t₁ = t₄; t₂ = t₅; t₃ = t₆.

Тривалість циклу:

t_ц = 0,66 + 0,66 + 0,66 + 0,66 + 1,125 + 1,125 = 4,89 с.

Відповідно до циклограми швидкостей обчислюємо циклограму моментів.

Динамічний момент у періоди пуску та реверсу визначається за формулою:

(3.3)

М_д = J_п·ε.

Динамічний момент дорівнює за модулем головному моменту сил інерції, що діють на привод під час реверсування, тобто:

М_Д = 10,8·10^-6·952 = 0,0103 Н·м = 10,3 Н·мм.

Рушійні моменти в інтервалі часу t₁-t₆ для М_c = 12 Н·мм (за завданням) будуть:

М_дв1 = М_д + М_с =10,3+12 = 22,3 Н·мм;

М_дв2 = М_с = 12 Н·мм;

М_дв3 = М_с - М_д = 12-10,8 = 1,7 Н·мм;

М_дв4 = - М_д - М_с = -10,3-12 = - 22,3 Н·мм;

М_дв5 = - М_с = - 12 Н·мм;

М_дв6 = М_д- М_с = 10,3-12 = - 1,7 Н·мм.

Для симетричного циклу з трьома парами (шістьома), попарно однаково навантажених ділянок можна записати:

(3.5)

Підставляючи отримані дані у (3.5), одержуємо , тобто умова (3.2) для вибраного двигуна виконується.

В зв`язку з цим можливо стверджувати, що роботи двигуна відповідає його нормальній експлуатації, тому що М_ном ≥ М_ЕК.

Щоб побудувати циклограму моментів скористаємося такими часовими проміжками, як тривалість прискорення, тривалість огляду, тривалість гальмування та рушійними моментами в інтервали часу М_дв1, М_дв2, М_дв3 .

Так як цикл симетричний, то реверсні значення будуть симетричним відображенням пускового півперіода відносно осі часу на своїх часових проміжках,які повторюються за такою закономірністью:

t₁ = t₄; t₂ = t₅; t₃ = t_6.

Рисунок 3.1 – Циклограма моментів