2880

тора.

Для рассматриваемого трехзвенного планетарного механизма

(рис.4.12), в котором колесо 1 является опорным, колесо 2 - сателлитом, зве-

но Н - водилом, имеем мгновенный центр вращения Р, вокруг которого вра-

щается колесо 2, обегая неподвижное колесо 1. Из рассмотрения (рис.4.12)

для скорости v02 точки О2, являющейся общей для колеса и и водила Н, име-

ем :

где:

2 - угловая скорость колеса 2,

H - угловая скорость водила.

Следовательно, передаточное отношение от колеса 2 к водилу i2н равно

где:

i21 - передаточное отношение при неподвижном водиле.

По классификации планетарных передач проф. В.Н. Кудрявцева такой механизм имеет индекс К-Н. Для него известно, что допускаемая величина момента М12 на центральном колесе определяется, как:

где:

b - рабочая ширина зубчатого венца,

d1 - диаметр делительной окружности колеса 1,

Сk - коэффициент контактных напряжении, равен меньшему из двух значений Ck1 и Сk2 соответственно для шестерни и колеса:

Сk1 Ckв1K p1 ;

Сk 2 Ckв2 K p2 ;

Ckв - выбирается по таблицам, например для твердости рабочих поверх-

ностей зубьев НВ 200, Ckв = 103,8 Н/см2,

Кр - также выбирается по соответствующим графикам, например для твердости рабочих поверхностей меньших НВ 350 и числу циклов 100 мил-

лионов, Кр = 0,9;

k = 1 для некоррегированных передач,

S - угол зацепления в торцовом сечении,

Д - профильный угол исходного контура,

Кнk=1+( н-1) к,

к - определяется по графикам, например, для НВ 200 и окружной ско-

передач с = 147 0000 Н/см2, - угол в радианах перекоса зубьев в плоскости зацепления ,

qc - величина удельной нагрузки, приходящейся на единицу ширины зубчатого венца.

Из формулы для момента найдем величину d1

Хотя данный тип передачи наиболее прост в изготовлении, монтаже,

надежен в работе, имеет К.П.Д. до 0,997, очень малые габариты и вес, в

принципе возможно применение и других типов планетарных передач, таких как 2К - Н, К - Н - V, ЗК, с - I замкнутых и 2К - V.

4.3. Расчет тормозов В качестве приводов тормозов используются обычно электромагниты

переменного тока, рассчитываемые по известным методикам. В случае при-

менения орбитального привода для бытовых приборов допустимо использо-

вание ручного выключения. Предпочтительны тормоза дискового типа, об-

ладающие хорошими компоновочными характеристиками. В этом случае момент трения Мт определяют по формуле:

Мт Ffrср

F - сила нажатия,

f - коэффициент трения,

ют D1/D2=2..1,5.

Для уменьшения силы нажатия и габаритов возможно применение многодисковых тормозов.

Увеличение F ограничено допускаемым средним удельным давлением

[Р] на трущихся поверхностях:

Интенсивность износа зависит от удельной мощности трения: aт=Pfv<[aт]

где v - средняя скорость скольжения.

Для увеличения срока регулировки тормозов большое значение име-

ет правильный выбор пружин. Основным типом является винтовая ци-

линдрическая пружина сжатия. Можно выбрать пружину из некоторого клас-

са, исходя из следующих заданных величин: - рабочий ход числа циклов до

разрушения, наружного диаметра D, V0 - наибольшей скорости перемеще-

ния подвижного конца, Q1 - силы при предварительной деформации, Q2 -

силы при рабочей деформации. Силу Q3 при максимальной деформации рас-

считывают по формуле

Q3 1Q2

где - относительный инерционный зазор, находящийся в пределах

0,05 0,25.

Далее производится проверка на отсутствие соударений витков от сил инерции

V0 / Vkp < 1,

Где

Vkp - критическая скорость.

Потеря устойчивости не происходит, если высота пружины Н

Н(D - d),

где d - диаметр проволоки.

При больших высота должна быть

Н0 / D0 (Н0 / D0)пр = 2,62 / v ,

где Н0 и D0 - высота и диаметр в свободном состоянии,

v - коэффициент, зависящий от способа крепления концов пружины.

5. Динамический расчет Оценим возможности применения орбитальной машины в исполни-

тельном приводе. Конструктивное исполнение при этом может отличаться от показанного на рис.4.5. В частности, целесообразно применение полых алю-

миниевых роторов для уменьшения момента инерции, дополнительного внутреннего статора для компенсации уменьшения потока. Кроме того,

иными являются и критерии выбора передаточного отношения. Так, соглас-

но, например данный выбор эквивалентен точечной задаче в координатах

момент - мощность - приемистость. Если окажется, что точка, изображаю-

щая заданный динамический режим лежит в пределах располагаемого мо-

мент - энергетического пространства или может быть приведена в него при изменении передаточного числа редуктора, то заданный режим будет выпол-

нимым.

Орбитальная машина обладает повышенными динамическими характе-

ристиками вследствие реализации фактически многодвигательного сое-

динения. При этом возможно как дифференциальное (соединение вала цен-

тральной шестерни с дополнительным двигателем), так и жесткое много-

двигательное соединение, поскольку каждый ротор - сателлит может рас-

сматриваться как отдельный двигатель. Параметры эквивалентного двигате-

ля записываются в виде:

Рm и Pm1 - максимальные полезные текущие механические мощности,

Пm и Пm1 - максимальные приемистости по скорости,

Тдв и Тдв1 - электромеханические постоянные времени.

Данная система параметров справедлива для пониженной скорости.

Для основной скорости динамические параметры определяются для сос-

тавного ротора в целом.

После завершения всех расчетов целесообразно провести оконча-

тельный поверочный расчет привода с выбранными статором, роторами и механической частью. На рис.4.13 приведены расчетные и эксперимен-

тальные характеристики орбитального привода, собранного на базе стато-

ра АЕР - 16 - УЧ номинальной мощностью 180 Вт, частота вращения 142 р/с,

К.П.Д. 52 %, коэффициент мощности 0,66, пусковой ток 12 А, номиналь-

ный ток 2,2 А, отношение пускового момента к номинальному 1,15, отноше-

ние максимального момента к номинальному 1,7 и двух роторов КД - 50 - УЧ с внешним диаметром 43,8 мл, длиной активной части 53 мм, длиной пакета

40,5 мм. Дополнительно изготовленными деталями являются фланцы ротора и тормозное устройство.

Кроме того, в состав привода входит цилиндрическая зубчатая пара с передаточным отношением, равным пяти. Нагружение машины производи-

лось с помощью электромагнитного моментомера. Пуск осуществлялся так-

же как н у двигателя AEP-16, с помощью пусковом обмотки. На рис.4.13 по-

казаны следующие механические характеристики:

1 - пониженная скорость, сплошная линия - эксперимент, пунктирная -

расчет,

2 - основная скорость, сплошная линия - эксперимент, пунктирная -

расчет,

3 - характеристика штатного двигателя с обычным ротором.

Контроль скорости производился тахогенератором на базе микрома-

шины ДПМ - 25.

По результатам рассмотрения экспериментальных и расчетных харак-

теристик можно сделать следующие заключения. Как при работе составного ротора при заторможенных составляющих роторах на основное скорости, так и при работе на пониженной скорости наблюдается уменьшение момента по сравнению со штатным ротором. Это вызвано как увеличением числа воз-

душных зазоров, так и уменьшением числа и размеров стержней - ротора.

Кроме этого, лишь относительно небольшая часть стержнем расположена на радиусе основного ротора, остальные удалены от этого радиуса и сообщают составному ротору на основной скорости гораздо меньшим момент из-за уменьшения плеча. Эти же причины вызывают и увеличение тока холостого хода на 30-35% по сравнению с паспортными данными. В свою очередь, это увеличивает перегрев двигателя, особенно в период пуска. В этом связи представляется целесообразным выполнение обмотки статора проводом меньшего сечения, что позволит ликвидировать перегрев. Для увеличения номинального момента можно перейти на большим типоразмер основного статора и составных роторов.

Таким образом, данные приводы, как и приводы с многоскоростными полюсопереключаемыми двигателями, обладают повышенными массой и га-

баритами по сравнению с односкоростными. Однако преимуществом орби-

тального электропривода является использование обычного однообмоточно-

го статора, что резко уменьшает трудоемкость обмоточных работ и создает предпосылки широкой унификации с асинхронными машинами массовых се-

рии и уменьшения как стоимости привода, так и эксплуатационных издер-

жек.

5.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Радии В.И., Брускни Д.Э, Зорохович А.Е. Электрические машины.

Асинхронные машины. - М. Высшая школа, 1988.

2. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями.

А.С. Курбасов. НА. Ротанов. 10.Г Быков. В.В. Литовченко - М.: Транспорт,

1991.

3. Домбровский В.В., Зайчик В.М. Асинхронные электродвигатели. -

Л.: Энергоатомиздат, 1990.

4. Харитонов А.М. Многоскоростные электродвигатели в промышлен-

ном электроприводе. - М.: Энергия. 1971.

5. Обмотки электрических машин. В.Н. Зимин, М.Я. Каплан, А.М. По-

мей и др. - Л.: Энергия. 1975.

6. Жерве Г.К, Обмотки электрических машин. — Л.: Энергоатомиздат,

1989.

7. Асинхронные электродвигатели серии 4А Справочник / Э.А. Крав-

чик, М.И. Шлафф, В.И. Афонин. Е.А. Со-боленская. — М.: Энергия, 1982.

8. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические ми-шины. ч. 2. —

М.: Энергия, 1971.

9. Винокуров ВА., Попов ДА. Электрические машины железнодорож-

ного транспорта. — М.: Транспорт. 1986.

10.Вольдек А.И. Электрические машины. — Л.: Энергия. 1966.

11.Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. — М.: Энергия,

1980.

12. Костенко М.П. Электрические машины. Специальная часть. — М.;

Л.: Госэнергоиздат, 1949.

13. Даннлевич Я.Б., Кошарский Э.Г. Добавочные потери в электриче-

ских машинах. — М.; Л.: Госэнергоиздат. 1963.

14.Шуйский В.П. Расчет электрических машин. — Л.: Энергия, 1968.

15.Унифицированная серия асинхронных электродвигателей «Интерэ-

лектро» / Под ред. В.И. Радина. — М.: Энергоатомиздат, 1991.

16.Копылов И.П. Проектирование электрических машин. — М.: Энергия, 1980.

17.Попов СД. Трехфазная полюсопереключаемая обмотка. — В тематическом сборнике трудов «Силовые и информационные электромеханические устройства». — М.: Изд-во Московского авиационного ин-та, 1989.

18.Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм. рядов и произведений. — М.: Наука, 1971.

19.Дартау А. А. Общая методика составления схем многофазных двухскоростных обмоток. — Электричество, 1970, №3

20.Дартау А. А. К вопросу о составлении схем многофазных полюсопереключаемых обмоток. — В кн.: Электрические машины малой мощности. Л.: Наука, 1970.

21.Дартау А. А. Усовершенствование обмоток многоскоростных асинхронных двигателей.—Электричество, 1979, № 6.

22.Захаров М. К., Радимов И. Н. Теория и метод построения полюсно-

модулированных обмоток. — Электротехника, 1973, № 1.

6. СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1.Критерии оценки полюсопереключаемых статорных обмоток трех-

фазных многоскоростных асинхронных двигателей

2.Оценка качества многоскоростных обмоток электродвигателей

3.Орбитально-планетарный электропривод с внешними магнитными системами.

4.Двухскоростной орбитальный электропривод

4.1.Геометрический и компоновочный расчеты.

4.2.Электромагнитный расчет.

4.3.Тепловой и вентиляционный расчеты

4.4.Механические расчеты

4.5.Динамический расчет

5. Список литературы