2.2 Выбор и расчет передаточной функции двигателя

В данной системе для приведения в действие насосов применим два одинаковых двигателя постоянного тока серии 2ПБ175МУХЛ3. /6, с.128 /.

Технические характеристики 2ПБ175МУХЛ3.

Номинальная мощность Р_ном, кВт 7,5.

Номинальное напряжение U_ном, В 220 ÷ 440.

Номинальная частота вращения двигателя n_ном, об/мин 1500.

Номинальный момент М_ном, Нм 1,96.

Ток якоря I_я, А 20.

Сопротивление якоря R_я, Ом 2,4.

Момент инерции двигателя J_дв, кгм³ 0,15.

Номинальный КПД η 0,875.

Принимается:

Частота вращения нагрузки n_н, об/мин 1500.

Момент инерции нагрузки J_н, кгм³ 8.

Передаточная функция ДПТ представляется как /10, с. 59/:

(2)

(электрической постоянной данного двигателя можно пренебречь).

Определим номинальную скорость вращения нагрузки:

(рад/с);

(рад/с).

Так как _ном = _треб, то выбранный двигатель по скорости проходит.

Определим конструктивные постоянные двигателя по ЭДС и по моменту:

(В·с/рад);

(Н·м/А).

Эквивалентный момент инерции:

(кгм²).

Механическая постоянная времени:

(с).

Коэффициент передачи двигателя:

.

Передаточная функция ДПТ:

. (3)

2.3 Выбор и расчет передаточной функции насоса

В данной системе смешивания растворов применим для перекачки жидкостей в смеситель два одинаковых насоса, с одинаковым расходом, так как это облегчает получение растворов определённой концентрации.

Известно большое количество типов насосов. В данную систему автоматического управления смешивания жидкостей мы выбираем наиболее оптимальный по техническим характеристикам перистальтический насос типа НП1, который предназначен для перекачивания химически активных (кислот, щелочей, органических растворителей и прочих) и нейтральных жидкостей.

Преимущества насоса:

- надежность, простота эксплуатации;

- единственная изнашивающаяся деталь – шланг – заменяется без демонтажа насоса через 500 ÷ 2000 часов работы в зависимости от свойств перекачиваемой среды;

- гладкая проточная часть, отсутствуют клапаны, карманы;

- не разрушается структура перекачиваемой среды;

- абсолютно герметичен, отсутствуют уплотнения;

- возможность реверсивной работы;

- самоочистка насоса изменением направления вращения;

- всасывание разлитой жидкости с горизонтальных поверхностей.

- микроконтроллерное управление.

Технические характеристики насоса.

Подача Q, м³/ч 13.

Напор, м 150.

Частота вращения электродвигателя, об/мин 1500.

Мощность, Вт 5000.

Рабочий объем, м³ 10^-2.

Расход рабочей жидкости, м³/с 13,8.

Наружный диаметр шланга, мм 8.

Внутренний диаметр шланга, мм 4,8.

Толщина стенки шланга, мм 1,6.

Масса, кг 105.

Габаритные размеры, мм 1045х500х500.

Насос представляет собой инерционное звено с передаточной функцией /10, с. 59/:

, (4)

где - коэффициент передачи насоса;

- коэффициент неравнозначности подачи жидкости;

α - угол зацепления (стандартный угол зацепления α =20°);

z - число зубьев шестерни (z=8);

- постоянная времени насоса, с;

V - рабочий объем, м³;

Q_Н - расход рабочей жидкости, м³/с.

Передаточная функция с учетом коэффициентов примет вид:

. (5)

2.4 Выбор и расчет передаточной функции смесителя

В качестве смесителя используем ферментер, специальный аппарат, представляющий собой закрытый цилиндрический сосуд со сферическим днищем и крышкой, снабженный мешалкой, контрольно-измерительными приборами. Ферментер должен быть прочен, корозионностоек, герметичен, надежен в эксплуатации; изготавливается из высококачественной нержавеющей стали.

В состав ферментера входят следующие части:

- бак;

- двигатель;

- заслонка;

- мешалка.

Следовательно, передаточная функция ферментера будет состоять из передаточных функций этих последовательно соединенных звеньев.

2.4.1 Расчет передаточной функции бака. Передаточная функция бака с жидкостью – это апериодическое звено первого порядка /10, с. 54/:

, (6)

где - коэффициент усиления; (7)

- постоянная времени; (8)

- входное давление;

g=10 м/с² – ускорение свободного падения;

р_атм = 10⁵ Па.

Основные технические характеристики разбавленного спиртового раствора.

Плотность , кг/м³ 1100.

Удельный вес , Н/см³ 12.

Максимальная высота подъема жидкости h₀, м 3,5.

Расход жидкости q, м³/ч 15.

Для расчета коэффициента усиления подставим соответствующие значения для воды в формулу (7), получим:

.

Для расчета постоянной времени подставим соответствующие значения для воды в формулу (8), получим:

.

С учетом рассчитанных коэффициентов передаточная функция бака примет вид:

. (9)