25.3.4. Расчет мощности электропривода механизмов с позиционной и ударной нагрузкой

Предварительный выбор мощности электродвигателя для различных кривошипно-шатунных механизмов производится по формулам (25.17 25.18, 25.19)

Можно определять эквивалентный момент и, исходя из требуемой скорости, определять мощность двигателя

кВт. (25.20)

Нагрузочные диаграммы ме-ханизмов определяются, исходя из предварительно выбранных пара-метров двигателя и маховика (рис.25.14б).

В

Рис.25.15. График нагрузки маховикового привода

ыбранному номинальному значению момента двигателя, обуславливающему хорошее использование двигателя по нагреву и по допустимой перегрузке двигателя, будет отвечать определенное зна-чение момента инерции маховика. Максимальный момент двигателя за время действия нагрузки при линейной механической характеристики двигателя определяется по формуле:

(25.21)

где: К_д - коэффициент перегрузки электродвигателя; Т_м - электромеханическая постоянная времени, с; М_ρμ - максимальное значение момента сопротивления.

Если принять, что начальный момент равен М_о, то из (25.21) следует:

(25.22)

где: J_Σ - суммарный приведенный момент инерции привода.

Решая (25.22) относительно J_Σ, получим:

(25.23)

Момент инерции маховика:

где: J_пр - приведенный момент инерции привода без учета маховика.

Если маховик установлен после ременной передачи, то реальный момент инерции маховика .

Для кузнечно–прессовых механизмов угол α_р по сравнению с полным циклом 2π составляет 5...10% и может не учитываться. В данном случае в течение рабочего периода работа по преодолению сил сопротивления совершается только маховыми массами и равна:

(25.24)

где: - неравномерность хода.

Момент инерции можно определить по формуле , а для реального графика.

Для проверки предварительно выбранного электродвигателя и расчетного момента инерции маховика строятся нагрузочная диаграмма М=f(t) и тахограмма электропривода.

Проверку и нахождение оптимального момента инерции маховика целесообразно проводить на ЭВМ, моделируя электромеханическую систему. Структурная схема кривошипно-шатунного механизма представлена на рис.23.7. При этом необходимо учесть, что масса шатуна приводится [4-24] частично (0,2...0,3)m_ш к поступательному движению и частично (0,8...0,7)m_ш к вращательной массе кривошипа. Структурная схема нерегулируемого асинхронного двигателя, отражающая передаточную функцию , может быть выражена на основе упрощенной формулы Клосса в диапазоне скоростей отдо, а при моделировании пуска для скорости отдоуравнениемМ= , где;- коэффициенты;M_п, M_мин, M_к – пусковой; минимальный и критический (максимальный) моменты двигателя; s_мин=0,7…0,75 – скольжение при минимальном моменте.

Для регулируемого электропривода по системе ПЧ-АД структурная схема может быть составлена на основании упрощенной формулы:

,

где: - жесткость механической характеристики;

- электромагнитная постоянная времени.

Структурные схемы приведены на рис.25.16а,б,в.

Рис.25.16. Структурные схемы асинхронного двигателя:

а – при работе на участке от ω=0 до ω= ω_к; б – при ауске двигателя; в – при частотном регулировании скорости

Критерием правильности выбора двигателя и момента инерции маховика является равенство скоростей и моментов двигателя в начале и конце цикла, а также равенство площадей, пропорциональных кинетической энергии, запасенной в массах привода при холостом ходе (+) и израсходованной при нагрузке (-). Эквивалентный момент приближенно можно определить

(25.25)

Повышение использования маховика, как видно из (25.24), приводит к большему выравниванию нагрузки, а, следовательно, к уменьшению номинального момента. Возрастание перепада скоростей достигается применением асинхронных двигателей с повышенным скольжением.

Электродвигатель кузнечно-прессовых механизмов с регулируемым числом ходов [4-6] выбирают, исходя из наибольшей мощности. Момент инерции маховика выбирают, исходя из наименьшего возможного значения скорости в диапазоне регулирования. Число ходов, при котором мощность двигателя и момент инерции достигает максимума, не совпадает. При регулировании с М=const мощность выбирают, исходя из максимального числа ходов n_x.макс, а момент инерции маховика – исходя из n_x.мин. Если регулирование числа ходов осуществляется с постоянной мощностью (А_рn_x=const), мощность и момент инерции находят, исходя из минимального числа ходов.

Уменьшение момента инерции маховика, если необходимо по конструктивным соображениям, достигается: увеличением частоты вращения маховика, применением электродвигателя с большим скольжением, использованием более мощного двигателя.