4.2 Розрахунок пасової передачі приводу стенду

Розрахунок пасової передачі приводу стенду перевірки генераторів здійснювали за методикою Чернавського [16]. Розрахунок виконаний на комп'ютері з використанням редактора "Microsoft Excel". Результати розрахунків наведено в додатку Б.

Силові параметри передачі були визначені вище:

потужність на шківі генератора Р_{мех. г.} = 872 Вт.

Крутний момент на ведучому валу електродвигуна визначаємо [12]:

, (4.12)

где η_ген – коефіцієнт корисної дії генератора, η_ген = 0,86; [12]

n₁ – частота обертання вала електродвигуна, с^-1 [12]:

, (4.13)

где ξ – коефіцієнт пружного ковзання пасової передачі;

n_г – частота обертання вала генератора, с^-1:

i – передавальне відношення пасової передачі.

Діаметр шківа генератора вибираємо рівним d_Г = 100 мм [17] . Тоді діаметр шківа електродвигуна визначиться:

= 100 1 =100 мм. (4.14)

Міжосьову відстань вибираємо рівну:

а = 400 мм.

Розрахунок міжосьової відстані не виконували згідно використовуваної методики оскільки мається натяжна ролик, який забезпечить необхідний кут обхвату шківа.

Розрахункова длина ременя визначається за формулою:

. (4.15)

мм.

Приймаємо по ГОСТ 1284.1-80 стандартне значення довжини ременя L = 1250 мм. [12] Незначне збільшення довжини ременя компенсується натяжним роликом.

Уточнюємо величину міжосьової відстані:

мм. (4.16)

Для роботи в передачі приймаємо вузький клиновий ремінь перетином УА (ГОСТ 1284.2-80), [12] з розмірами перерізу: ширина b = 13 мм, висота h =10 мм.

Окружна швидкість ременя [12]

^м/_с. (4.17)

Максимальна окружна швидкість ременя [12]

^м/_с. (4.18)

Отримана швидкість не перевищує максимально допустиму для вибраного перерізу ременя (V_max ≤ 40 м/с).

Для визначення здатності навантаження передачі приймаємо вихідну довжину ременя рівну : L₀ = 1700 мм. [12]

Допустиму передану потужність на один ремінь визначаємо за формулою: [12] =1,52  0,82  0,95  1,0 = 1,18 кВт,

(4.19)

где Р₀ - вихідна потужність, що допускається для передачі одним ременем,

Р₀=1,52 кВт; [12]

С_α – коэффіцієнт угла охвата, для  =120 С_α = 0,82; [12]

С_L – коэффіцієнт, враховує вплив довжини ременя, при L_р = 1400 мм С_L = 0,95; [12]

С_Р – коефіцієнт режиму роботи, приймаємо С_Р = 1,0. [12]

Розрахункова кількість ременів:

. (4.20)

Приймаються кількість ременів для роботи в передачі z = 1.

Розрахунок, виконаний з використанням програми з розрахунку механічних передач на основі редактора «Exсеl», наведений у додатку Б.

Ескіз шківа представлений на малюнку 4.2. Розміри шківа електродвигуна і натяжного ролика визначали за ГОСТ 20889-88, [18]: =34; h=12,7 мм; l_p=11 мм; h₀=3,3 мм; f=12,5 мм; b₁=12,8 мм.

Ширина шківов М = 2  f = 2 12,5 = 25 мм. (4.21)

Зовнішній діаметр шківа D_e = d₁ = 2h₀ = 100+2  3,3=106,6 мм. (4.22)

Шківи виконують з чавуну СЧ15, [18]. Шорсткість робочих поверхонь обода шківів Ra ≤ 2,5 мкм.

Рисунок 4.2 – Эскіз шківа

4.3 Розробка схеми регулювання і стабілізації швидкості обертання шківа генератора

При розробці схеми регулювання і стабілізації швидкості обертання шківа генератора виходили з того, що обертання має здійснюватися у всьому діапазоні робочих швидкостей і стабілізуватися повинна не швидкість обертання двигуна, а швидкість обертання генератора. Крім того, для завдання швидкості обертання необхідна надійне її вимір.

Принципова електрична схема визначення частоти обертання шківів двигуна і генератора представлена ​​на малюнку 4.3.

Схема визначення частоти обертання шківа функціонує наступним чином . Світлодіод VD1.1 і фотодіод VD1.2 суміщені у вигляді єдиного датчика , що працює на принципі відображення світлового потоку від поверхні виробу. Датчик закріплений біля торцевої поверхні шківа генератора. По радіусу , з відповідним положенням датчика щодо центру вала шківа , наноситься на половині периметра світловідбивною фарбою . Інша частина периметра шківа залишається неокрашенной - темного кольору. При відображенні світлового потоку від пофарбованої поверхні , фотодіод виробляє електрорушийну силу на рівні 0,4 В , а при відображенні від неокрашенной поверхні - менше 0,06 В. Таким чином , при обертанні шківа на виході датчика виробляються імпульси П -подібної форми , частота яких відповідає частоті обертання шківа . Частота на виході реєструється комбінованим приладом М890F , до складу якого входить частотомір з наступними характеристиками:

діапазон виміру, Гц 0…2 10⁴

чутливість, не гірше, В 0,1

похибка вимірювання, не більше, % 0,5

Резистор R1 служить для установки рівня «чорне - біле». Датчик встановлюється біля торцевої поверхні шківа генератора, внаслідок чого фіксується і стабілізується частота обертання шківа генератора.Стабілізатор частоти обертання ведучого шківа (малюнок 4.4) працює таким чином. Сигнал від датчика частоти обертання надходить на вхід

Рис.4.4 Схема стабілізатора частоти обертання ведучого шківа

компаратора, зібраного на операційному підсилювачі А1, де перетвориться в стабілізовані по амплітуді знакозмінні коливання. На виході А1 сигнал надходить на конденсатор С2, який виконує роль частотно залежного ємнісного опору:

X_C = 1/(2πfC)

Діодами VD1, VD2 здійснюється детектування сигналу, і накопичення електричного потенціалу на конденсаторі С3, причому його величина знаходиться в прямій залежності від частоти коливань, а отже, і від частоти обертання шківа.

На операційному підсилювачі А2 зібраний фазообертач з лінією затримки R9-C6 і R8-C4, функціональне значення якого - перетворити напівсинусоїдальну форму імпульсів напруги живлення двигуна в форму, близьку до пилкоподібної з постійним зростанням амплітуди протягом усього напівперіоду коливання і різким його падінням наприкінці напівперіоду . Резистором R9 налаштовується інтенсивність і лінійність наростання амплітуди , а діодом VD3 забезпечується різкий спад амплітуди в кінці кожного напівперіоду коливань . Резистором R6 встановлюється швидкість обертання шківа .Електронний ключ , зібраний на транзисторах VT4 , VT5 і тріністоре VD6 забезпечує надійне включення в конкретний момент полупериода ланцюга живлення двигуна постійного струму.Принцип стабілізації полягає в тому , що із зростанням частоти обертання шківа збільшується напруга на конденсаторі С3 , збільшуючи тим самим поріг спрацьовування компаратора А2 , знижуючи шпаруватість імпульсів включення і діюче значення струму живлення двигуна. При досягненні встановленої швидкості обертання шківа або при її незначному перевищенні , струм через двигун стабілізується на рівні, достатньому для підтримки цієї швидкості або знижується при перевищенні встановленого рівня.