5.2.6. Расчет мощности электродвигателя для автоматизированных приводов

Мощность электропривода можно определить в общем случае после составления и решения уравнения динамики привода (5.18). Однако для решения этого уравнения необходимо знать основные параметры электродвигателя: маховый момент (GD2)a и механиче­ скую характеристику двигателя Мд = /i(пд).

Так как эти параметры могут быть известны лишь после выбора конкретного двигателя, что, в свою очередь, может быть сделано лишь после определения потребной мощности, то решить задачу можно лишь приближенно. Приходится производить предварителЬ' ный выбор двигателя, используя данные ориентировочных расчетов на основании хотя бы приблизительных сведений о величине и ха­ рактере нагрузки. Иногда приходится ориентироваться на данные существующих приводов, работающих в аналогичных условиях.

Исходными данными для определения мощности привода ста­ билизатора являются:

1)данные о характере нагрузки: график нагрузки на объект, вре­ мя непрерывной работы, характеристики отдельных циклов и т. д.;

2)момент инерции нагрузки /„«;

3)статический момент на валу нагрузки Мив;

4)скорости и ускорения нагрузки или их максимальные значе-

В основе любой методики выбора двигателя лежат расчеты на допустимую мгновенную перегрузку по моменту и на нагрев.

Для электропривода наведения стационарных установок, где необходимо обеспечить требуемые максимальные значения соий и

е»б™,5 М0ЩН0СТЬ электродвигателя предварительно можно опреде­

По каталогу выбирается двигатель, мощность которого равна или несколько больше найденной. Затем по выражению (5.21) при известном моменте /д рассчитывается оптимальное передаточное число /оптВыбранный двигатель удовлетворяет требованиям по мощности, но может не удовлетворять требованиям по моменту и скорости, что проверяется по следующим двум условиям:

Методика выбора электродвигателя

Вначале определяют статическую мощность двигателя, необ­ ходимую для преодоления статического момента сопротивления объекта и обеспечения заданной наибольшей скорости наведения

номинальная мощность двигателя N д = (l,5 - 2)NCT(кВт), где ко­

эффициент запаса по мощности (1,5-2) учитывает динамичность на­ грузки.

В соответствии с полученной УУДНпо каталогу выбирается дви­

гатель и выписываются все необходимые параметры: напряжение и ток питания, скорости вращения, номинальный и пусковой момен­ ты, момент инерции ротора, КПД и др.

Передаточное число редуктора i определяют по двум форму­ лам. Так как максимальная скорость вращения объекта с о ^ дол­

жна обеспечиваться при номинальной скорости двигателя <вд , то

ттд„

ЗОсо,Обт

На основании статистических данных величину /, вычислен­ ную по этой зависимости, следует несколько завышать, так как двигатель, в случае уменьшения М ^ , может увеличивать скорость

пп„

ЗОоо.0бт На основании формулы (5.22) определяется оптимальное пере­

даточное число редуктора:

= 4, а2 +Ь2 + с2 d 2

В дальнейших расчетах используется то значение передаточно­ го числа, которое принято для проектирования.

Приведенный к валу двигателя статический момент сопротив­ ления объекта М„ определяется по формуле (5.12), а приведенный к валу двигателя момент инерции системы I определяется по фор­ муле (5.16). Если в результате проектирования редуктора будут из­ вестны моменты инерции и передаточные числа отдельных звень­ ев, то приведенный момент инерции системы может быть найден по формуле (5.15).

Как указывалось выше, двигатель подобран правильно и обес­ печивает работу без перегрева, если выполняется условие: момент двигателя номинальный Мд„ больше эквивалентного момента Мэ для всего цикла работы:

где М . - значение суммарного момента, снимаемое с графика нагрузки (рис. 5.29), построенного для каждого этапа (режима) работы двигателя в течение всего цикла;

t.- длительность времени соответствующего этапа (режима) работы двигателя.

Под этапами понимают режимы разгона, торможения, устано­ вившегося движения и перерывы в наведении. Следует отметить, что в перерыве наведения электропривод продолжает работать в режиме стабилизации с целью сохранения положения линии вы­ стрела наведенного орудия.

Для определения Мэ необходимо знать также параметры пере­ ходного процесса в течение всего цикла: время, путь, проходимый приводом за это время и т. д.

Время разгона гр и время торможения tTопределяются зависи­

Путь, проходимый двигателем привода за время разгона (тор­ можения), характеризуется соответствующими углами разгона и торможения:

Время установившегося режима работы привода при наведении объекта находится из условия: разгон двигателя, наведение объекта с определенной скоростью и торможение до полной остановки долж­ ны осуществляться за определенный угол Р поворота объекта.

Например, при переносе огня с максимальной скоростью со^ на угол Р время поворота объекта определяется выражением

С0„,

где а°6 и а°б - углы поворота объекта за время разгона и тормо­ жения двигателя, определяются через передаточные числа:

Аналогичными рассуждениями определяются времена всех этапов работы привода в течение всего цикла.

В каждом режиме действует своя совокупность моментов, свой суммарный момент М ъ для времени данного режима (рис. 5.29).

ния корпуса САУ на угол срср при повороте башни на 90° относи­ тельно продольной оси САУ.

Номинальная мощность двигателя должна составлять:

щ19000,75

5)Приведенный к валу двигателя момент инерции:

/ = /д +1,2/ б4- = 3-10‘3 + 1 ,2 ^ ^ = 8,L5 10-3HMC2

В формуле принят Т| = 1, так как в формуле (5.12) предвари­

тельно его значение приуменьшено.

6) Определение параметров переходного процесса двигателя. Среднее значение избыточного момента двигателя при разгоне:

где M n =3Mgn = 3-2,5 = 7,50Н м .

Среднее значение избыточного момента двигателя при тормо­ жении:

. « 4 ^2. М » ± 1 Л2« . 4 . 2 7 Н . м .

Время разгона двигателя до максимальной скорости заведения башни:

Соответствующие углы разгона и торможения на двигателе:

Время установившегося режима работы привода с максималь­ ной скоростью наведения определяется из условия: разгон двигате­ ля, наведение с максимальной скоростью и торможение должны осуществляться за 120° поворота башни при переносе огня:

Аналогично находится ^ =0,161 с .

Время разгона и торможения двигателя при средней наводоч­

го колебаниями корпуса САУ по формулам (5.28) и (5.29):

8) Проверка двигателя на отсутствие перегрева.

На основании данных о характере перегрузки и по извест­ ным параметрам переходных процессов строится график нагрузки (рис. 5.30). Из графика нагрузки видно, что суммарный момент нагрузки М г слагается из срединного, статического и динамиче­ ского моментов.

Значения суммарных моментов: при разгоне М, =6,28 Нм; при установившемся режиме М, = 3,05 Нм ; при торможении М } =

= 1,22 Нм ; при стабилизации башни без наведения М 4 = 2,01 Н м . Максимальный суммарный момент действует при разгоне. Величина эквивалентного момента определяется по формуле

(5.26):

М = 6,282 • 2,889 + 3,055 + 42,930 +1,222 + 2,175 + 2,102 + 312,006