5. Выбор параметров винта и определение передаточного числа
Нам необходима динамическая грузоподъемность винта, удовлетворяющая наибольшей силе подачи стола. При этом винт должен выдерживать максимальную нагрузку. По этим условиям предварительно выбираем винт диаметром d01 = 50 мм и d02 = 25 мм, динамическая грузоподъемность С1 = 15 800 Н и С2 = 21 997 Н.
Далее выбирается шаг винта, который определяет передаточное отношение i «винт-гайка». Сравним расчеты при шаге винта τ1 = 6 мм и τ2 = 10 мм.
Частота вращения, соответствующая скорости быстрого хода
Угловая скорость рассчитывается по формуле
Передаточное отношение винт-гайки
Определим момент двигателя
КПД двигателя принимаем равным:
ηдв = 0,85.
Характеристики винтов:
Диаметр винта: d01 = 50 мм и d02 = 25 мм.
Шаг винта: τ1 = 6 мм и τ2 = 10 мм.
Жесткость винта: G1 = 910 Н/мкМ и G2 = 347 Н/мкМ.
Момент холостого хода: Мхх1 = 0,5 Н·м и Мхх2 = 0,08 Н·м.
Динамическая грузоподъемность: С1 = 15 800 Н и С2 = 21 997 Н.
Найдем момент инерции винта
,
где mv - масса винта, кг.
,
где Lv - длина винта, принимается 1,5 от длины перемещения стола.
Lv = 1,5 · 500 = 750 мм.
ρст = 7250 кг/м3.
Скорость двигателя подачи при скорости быстрого хода
Скорость двигателя подачи при рабочей скорости
Скорость двигателя подачи при 2500 мм/мин
. Выбор электродвигателя, комплектного электропривода
Момент максимальный
Момент трения двигателя (10% от момента двигателя максимального)
Mtr1 = 0,1 · Mmax1 = 0,1 · 15,137 = 1,514 Н·м.
Mtr2 = 0,1 · Mmax2 = 0,1 · 25,229 = 2,523 Н·м.
Приведем массу винта к массе стола
Момент трения двигателя и подшипников, приведенный к силе трения стола
Момент инерции двигателя (желаемый)
Jdvig = 7,3 · 10-4 кг/м2.
Масса двигателя и винта, приведенные к столу
Mvd1 = Mdvig1 + 800,535 + 3,936 = 4737 кг.
Mvd2 = Mdvig2 + 288,192 + 88,568 = 376,76 кг.
Принимаем двигатель с перегрузкой по моменту, и с номинальной скоростью примерно равной скорости быстрого хода.
Сравним два разных двигателя и выберем тот, который имеет лучший запас по скорости и усилию.
Двигатель 2ДВУ165L, его характеристики:
момент номинальный, Mnom1 = 23 Н·м;
максимальная частота вращения, Nmax1 = 2000 об/мин;
момент инерции, Jd1 = 69 · 10-4 кг/м2;
масса, mdvig2 = 23 кг.
Двигатель 2ДВУ215S, его характеристики:
номинальная частота вращения, Nmax2 = 2000 об/мин;
номинальное напряжение питания, Unom2 = 110 В;
момент номинальный, Mnom2 35 Н·м;
момент инерции ротора, Jd2 = 134· 10-4 кг/м2;
масса, mdvig2 = 38 кг.
Номинальная частота вращения двигателей
Определение силы подачи для двух двигателей
Fτ6 = Mnom1 · i1 = 23 · 1,047 · 103 = 24,09 · 103 Н.τ10 = Mnom2 · i2 = 35 · 628.319 = 21,99 · 103 Н.
Угловая скорость двигателей
Определение подачи двигателей при различных передаточных отношениях
Подставив полученные значения сил подачи Fτ6 и Fτ10 и соответствующие им подачи двигателей Vi1 и Vi2 в график зависимости скорости от силы можно сделать вывод, что значения силы и скорости в точке τ = 6 мм и в τ = 10 мм обеспечивают запас по скорости и больший запас по силе, но во второй точке запас по скорости выше, а также масса двигателя и винта, приведенные к столу в этой точке на порядок ниже. Окончательно принимаем двигатель 2ДВУ215S. Двигатель вентильный с постоянными магнитами, поэтому управление только по якорю
Мощность электродвигателя, примерно, Вт
Перегрузка двигателя по моменту с учётом момента трения и момента холостого хода в винте
Двигатель трёхфазный вентильный с редкоземельными магнитами со 120 градусной коммутацией
Максимальное напряжение преобразователя, В
Минимальное напряжение преобразователя, В
Номинальная частота вращения, об/мин
Напряжение номинальное, В
Напряжение номинальное принимаем Unom = 110 В
КПД двигателя, в долях ηd = 0,7.
Ток номинальный, А
Сопротивление якоря, Ом
Ток короткого замыкания, А
Поток номинальный,