3.2 Расчет динамических параметров привода и уточненная нагрузочная диаграмма

Так как t_ц=48,5с 10 мин, то делаем вывод, что выбранный ЭД будет работать в повторно-кратковременном режиме, когда как рабочие периоды, так и паузы не настолько длительны, чтобы превышения температуры всех частей двигателя могли достигнуть установившегося значения. Согласно циклограмме работы производственного механизма (см.рисунок 2.2) 3 рабочих участков следуют один за другим без простоя ЭП. Значит рационально выбирать повторно-кратковременный режимS5 с частыми пусками и электрическим торможением двигателя. Поскольку выбранный ДПТ допускает работу в режиме S5 только при частоте вращения n0.5n_ном , то далее в расчетах будем подставлять вместо номинальной частоты величину n_уст=1500 об/мин (и соответственно угловую скорость вращения ω_уст в рад/с).

Зная номинальную частоту вращения предварительно выбранного двигателя, модем найти передаточное число для редуктора привода:

i==; (3.6)

i==255.4.

Такое передаточное число можно реализовать только с помощью волнового зубчатого зацепления. Поэтому необходимо использовать волновой редуктор.

Теперь уже достаточно данных для приведения моментов к валу ЭД в соответствии с уравнением движения:

М=М_ст+М_дин (3.7)

где М',M_ст',M_дин'-соответственно движущий, статический и динамический моменты, приведенные к входному валу двигателя

С учетом передаточного числа приведенные нагрузочные моменты определяются следующим образом[6]:

М_ст=, (3.8)

М_дин=, (3.9)

Где J-суммарный момент инерции ЭД;

t_ц- время разгон(пуска).

Суммарный момент инерции определяется как:

J=δJ_дв+(3.10)

где δ-коэффициент, учитывающий момент инерции движущихся частей передаточного механизма (δ=1,1…1,3).

Преобразуем формулы (3.8), (3.9) для максимальных значений: =(3.11)

==J.(3.12)

Для выбранного ЭД в режиме S5 коэффициент инерции принимается δ=2. Значит по формулам (3.10), (3.11), (3.12) получим:

J=2*9.44*10^-4+=3.28*10^-3(кг*м²);

==3,125 (Н*м)=3,28*10^-3*=0,34 (Н*м).

Для участков с переменной скоростью момент, приведенный к валу ЭД, в соответствии с уравнением(3.7) равен:

-при пуске M_max=3.465 Н*м;

-при торможении M_min=2.785 Н*м.

На основе последних результатов и диаграмм рисунка 2.2 строим уточненную нагрузочную диаграмму ЭП. На рисунке 3.2 изображены скоростная и уточненная нагрузочная диаграммы для статического, динамического и движущего моментов, приведенных к валу двигателя. Здесь введено обозначение М_уст==3,13 Н*м-это значение приведенного момента в установившихся режимах работы.

Рисунок 3.2-Скоростная и нагрузочная диаграммы ЭП

3.3 Проверка двигателя

При выборе ЭД наиболее важным требованием является недопустимость его перегрева при достаточном запасе мощности. Это необходимо для эффективной производительности ЭП и построенной на его основе машины. Нагревание двигателя обусловлено двумя видами потерь - постоянными и переменными. Постоянство потерь условно: постоянные они принимаются в силу их незначительного изменения.

Постоянные потери не зависят от нагрузки, т.е. от тока ЭД. К ним относят: потери на гистерезис и вихревые токи в стали магнитопровода, механические на трение в подшипниках и щеток о коллектор в машинах постоянного тока, вентиляционные потери[7].

Для определения перегревания двигателя, воспользуемся методом средних потерь: если

, то , (3.13)

где – средняя мощность потерь за цикл;

– номинальная мощность потерь;

– средняя температура перегрева;

– номинальная(допустимая) температура перегрева.

Средняя мощность потерь за цикл рассчитывается по нагрузочной диаграмме:

, (3.14)

где – суммарные потери энергии за цикл, при пуске ЭД (см. рисунок 3.2);

– суммарные потери энергии за цикл, при торможении ЭД (см. рисунок 3.2);

– потери энергии при вращении с постоянной скоростью за цикл;

– суммарное время пауз;

– суммарное время пуска;

– суммарное время торможения;

– суммарное время вращения с постоянной скоростью;

– коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения двигателя при отключении;

– коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения двигателя при пуске и торможении;

Потери энергии в ДПТ при пуске под постоянной нагрузкой М_уст определяются по формуле:

+Муст(ω0tп- (3.15)

где – установившаяся угловая скорость вращения ЭД.

Потери энергии за одно торможение электродвигателя:

. (3.16)

Потери энергии при вращении с постоянной скоростью за цикл:

, (3.17)

где – величина номинальных потерь;

– КПД двигателя при вращении с постоянной скоростью;

– номинальная мощность ЭД.

Вычисления:

[рад/с²];

[Дж];

[Дж];

;

[Вт];

[Вт].

Так как, можно сделать вывод, что выбранный двигатель проходит проверку по перегреву.