Механические объекты управления
Рассмотрение и расчет систем автоматического управления следует начинать с механической части объекта управления. Объект управления – это, как правило, техническое устройство или технологический процесс, некоторые физические величины которого должны поддерживаться неизменными («регулирование») или изменяться целенаправленно по заданному закону («управление»)
С точки зрения электропривода объект управления, а точнее его механическая часть, характеризуются следующими параметрами:
суммарный приведенный момент инерции механизма;
общий к.п.д. механизма;
момент сопротивления механизма;
необходимый параметр управления (угол поворота, скорость вращения, ускорение, тяговая сила и т.д.).
Задачей инженера при расчете механики привода является правильная оценка указанных параметров, поскольку это – необходимое условие построения адекватной динамической модели машины. Все вышесказанное можно представить схемой, показанной на рис.1.
Рис. 1. Обобщенная функциональная схема электропривода.
Механическую часть электропривода можно представить идеализированно в виде динамической модели, все звенья которой являются «жесткими телами» с кинематическими связями без люфтов и зазоров.
В инженерных исследованиях и расчётах целесообразно применять обобщённые математические модели электромеханических систем (ЭМС). Такие модели создаются применением процедуры приведения.
Для получения приведённой модели движущие моменты, моменты сопротивления и инерционные массы должны быть пересчитаны таким образом, чтобы сохранились кинематические и динамические свойства исходной системы. При этом возможны два случая: приведение подобных видов движения с различными скоростями (один к другому) и приведение одного вида перемещения к движению другого вида.
Как правило, при вращательных движениях приводятся моменты, а при поступательных – силы.
В настоящей курсовой работе в качестве механизмов используются: привод конвейера, привод подъемного механизма и привод металлорежущего станка. Рассмотрим кинематические схемы каждого привода подробнее.
Кинематическая схема конвейера
Конвейеры получили широкое распространение на крупных промышленных предприятиях. Основные требования, предъявляемые к подобным конструкциям - плавность пуска и торможения, а также равномерность хода независимо от нагрузок, действующих на механизм.
Рис. 2. Кинематическая схема конвейера.
1 – двигатель; 2 –
редуктор цилиндрический (передаточное
число
);
3 – цепная передача (передаточное число
);
4 – лента конвейера (скорость движения
ленты
[м/с]
и диаметр барабана
[м]).
Требуемую скорость
вращения
(рис.1) для конвейера определяют с учётом
заданных значений
(скорость ленты) и
(диаметр ведущего барабана) как
.
Приведение этой скорости к валу двигателя, даёт
,
где
– передаточное число всего механизма.
Далее обычно определяют полезную мощность, необходимую для движения ленты конвейера,
,
где
[Н] – тяговая сила;
[м/с] – заданная скорость движения ленты
конвейера (указываются в техническом
задании).
Остается учесть к.п.д. отдельных частей механизма. Находим к.п.д. всего механизма как произведение к.п.д. отдельных частей схемы:
,
где
– к.п.д. цепной передачи;
–к.п.д. зубчатой
передачи;
–к.п.д. муфты.
Расчетная мощность двигателя не должна быть менее полной мощности, необходимой для движения ленты,
.
Момент инерции механизма конвейера приводится к валу двигателя на основе баланса кинетических энергий
,
Суммарный момент инерции при этом включает в себя и собственный момент инерции электродвигателя
.
Данные для расчёта мощности двигателя конвейера приведены в таблице 1.
Таблица 1. Данные для расчёта мощности двигателя конвейера.
-
№
V (м /с)
Dб (м)
i1
i2
F (Н)
Iмех
(кг*м2)
1
0,230
0,24
15
5
1500
0,35
2
0,235
0,25
15
5
1500
0,35
3
0,240
0,26
14
5
1500
0,34
4
0,245
0,27
14
5
1500
0,34
5
0,250
0,28
13
5
1500
0,32
6
0,255
0,29
13
4
1300
0,32
7
0,260
0,30
12
4
1300
0,31
8
0,265
0,31
12
4
1300
0,31
9
0,270
0,32
11
4
1300
0,30
10
0,275
0,33
11
4
1300
0,30
11
0,280
0,34
10
3
1100
0,29
12
0,285
0,35
10
3
1100
0,29
13
0,290
0,36
9
3
1100
0,28
14
0,295
0,37
9
3
1100
0,28
15
0,300
0,38
8
3
1100
0,27
16
0,305
0,39
8
2,5
1000
0,27
17
0,310
0,40
7
2,5
1000
0,26