3. Расчет привода исполнительных механизмов

3.1 Расчет электропривода

Электрический привод широко применяется в оборудовании – в машинах. Обычно в приводе используют асинхронные трехфазные электродвигатели единой серии. Выбор типа электродвигателя зависит от характера воспрещаемой машиной полезной нагрузки и развиваемого двигателем моменте в зависимости от скорости ведущего вала машины и двигателя. Мощность электродвигателя устанавливается по нагрузочной диаграмме механизмов. В зависимости от характера нагружения различают три основных режима работы электродвигателей: длительный, повторно-кратковременный и кратковременный.

Расчет мощности электродвигателя, работающего при периодически меняющейся нагрузке на главном валу машины (самый сложный), следует производить в следующей последовательности.

1.. Строится нагрузочная диаграмма машины (механизма)

M_c=f(t), N_c=f(t),

где M_c -момент технологического сопротивления в рабочем органе;

N_c - мощность технологического сопротивления на рабочем органе,

Для упрощения расчетов непрерывное изменение момента сопротивления в течение цикла на нагрузочной диаграмме представляют в виде ступенчатого графика, характеризующегося величиной момента M_i и длительностью t действия нагрузки в каждой ступени (рис. 10).

2. Рассчитывается эквивалентный момент и эквивалентная мощность нагрузки

M_э=; N_э= M_эw/_м,

где w - угловая скорость ведущего звена механизма;

_м - к.п.д. механизма (машины).

3. Определяется скорость вращения вала электродвигателя

w_дв=wi_n,

где i_n - передаточное отношение привода.

4.Определяются приведенные к валу электродвигателя

а) эквивалентная мощность

N_п=N_э/

где - к.п. д. привода.

б) максимальный момент нагрузки

M_{max пр}= M_max/i_n

в) пусковой момент нагрузки (в случае если двигатель включается в работу под нагрузкой)

M_{пуск пр}=(1,3M_n/ i_n)+I_прw/t_n

где 1,3M_n -повышенный на 30% пусковой статический момент;

I_пр - приведенный к валу электродвигателя момент инерции машины;

t_n - время разгона электродвигателя до номинальной скорости.

5. По найденным значениям w_дв и N_э выбирается электродвигатель.

Мощность электродвигателя должна быть N_дв N_{э пр}.

6.Выбранный электродвигатель проверяется по перегрузочной способности, для чего из справочника берутся следующие паспортные данные двигателя – номинальная мощность – N_н и перегрузочная способность (M_max/M_н) паспортная.

По номинальной мощности N_н рассчитывается номинальный момент M_н.

Считается, что двигатель удовлетворяет требованиям по перегрузке, если выполняется условие

0.8(Mmax/Mн)папортнаяМmax пр/ Mн .

7. Если двигатель пускается под нагрузкой, следует производить проверку по пусковой способности с учетом возможного снижения напряжения сети на 10%.

0,9(Мn/Mн)паспортнаяМпуск пр/Мн.

3.2 Расчет гидропривода

В сильно нагруженных машинах пищевой промышленности широкое распространение получил гидропривод, благодаря целому ряду преимуществ перед электромеханическим приводом. Работа гидропривода основана на преобразовании и передаче энергии в гидравлической системе.

Гидропривод состоит из следующих структурных элементов: первичного преобразователя электрической энергии в гидравлическую (гидронасосы), системы трубопроводов, системы управления, вторичных преобразователей гидравлической энергии в механическую (силовые гидромоторы, гидроцилиндры).

В качестве рабочей жидкости следует применять минеральные масла: индустриальное 12,20,30,60; веретенное АЧ; турбинное 22,30,46,57.

Промышленностью выпускаются гидронасосы различного типа. Наибольшее распространение имеют шестеренчатые и лопастные,

Выбор типа насоса для проектируемого привода производится прежде всего из требований обеспечения необходимых давления жидкости и ее расхода.

Для системы трубопроводов следует выбирать стальные, медные трубки или армированные резиновые шланги.

В зависимости от выбранной схемы привода следует выбирать силовые гидроцилиндры одностороннего или двустороннего действия.

Расчет гидроцилиндров сводится к определению его геодезических размеров и параметров рабочей жидкости (расход, давление).

Расход жидкости Q. , необходимый для перемещения поршня цилиндра с заданной скоростью V

Q=(D²/4_ц)V,

где _ц =0.95-0,97 -объемный к.п.д. цилиндра;

D - диаметр гидроцилиндра.

Эффективное движущее усилие, возникающее на поршне

T_n=(D²/4)P,

где Р -давление рабочей жидкости;

-механический к.п.д. гидроцилиндра;

=0.95

Порядок проектирования гидропривода:

1. Составляется принципиальная схема гидропривода.

2. По технологическим усилиям, приведенным к штоку гидроцилиндра и предварительно выбранному давлению в гидросистеме определяют диаметр силового цилиндра.

3. По заданной величине перемещения рабочего органа с учетом передаточного отношения механизма определяет длину хода поршня силового цилиндра.

4. По каталогу выбирают ближайший стандартный цилиндр и производят уточнение кинематической цепи исполнительного механизма и давления в поршневой полости.

5. Рассчитывается необходимей расход жидкости для перемещения поршня с требуемой скоростью по найденному времени срабатывания механизма в период холостого и рабочего ходов.

6. Подбирается стандартный гидронасос и аппаратура управления.

Расчет приводов технологических машин дается в литературе (2), (5).