2.4 Выбор электродвигателя

Электродвигатель является ключевым звеном исполнительной части системы автоматического регулирования. Его выбор производится исходя из надежности, определяемой тем или иным режимом работы. По этому поводу можно выделить определенный типоразмер двигателя - АИР180S4, который обеспечивает безотказное функционирование при заданных условиях.

Он обладает большим сроком службы, низкой стоимостью.

Технические характеристики асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором АИР180S4 представлены ниже:

Номинальная мощность, кВт 22.

Номинальная частота вращения, об/мин 1500.

КПД, % 90,5.

Коэффициент мощности 0,86.

Номинальный ток при 380 В, А 60,7.

Номинальный момент, Нм 144.

Отношение пускового момента к номинальному 1,7.

Отношение пускового тока к номинальному 6,9.

Отношение максимального момента к номинальному 2,6.

Динамический момент инерции ротора, 0,16.

Масса, кг 170.

Сопротивление якоря, Ом 0,007.

Индуктивность якоря, мГн 74.

Момент инерции нагрузки, кгм² 0,3.

Передаточная функция электродвигателя имеет вид:

, (9)

где - обобщенный коэффициент усиления электродвигателя (10)

- постоянная времени электродвигателя, с; (11)

- показатель колебательности электродвигателя. (12)

Обобщенный коэффициент усиления:

(12)

где - моментная постоянная электродвигателя, Н·А^-1; (13)

- постоянная противоЭДС, В·с/рад, (14)

R_a=0,007 омическое сопротивление якоря, Ом;

k_v= 2,4·10 ^{– 4} - коэффициент вязкого трения, Н·с/рад;

=20 - угловая частота вращения вала электродвигателя, рад/с.

Постоянная времени электродвигателя:

(16)

где =5 - приведенный к валу электродвигателя момент инерции вращающихся частей и исполнительного механизма, Н·м·с²;

где L_a=74*10^-3 индуктивность якоря электродвигателя, Гн.

Показатель колебательности электродвигателя:

, (19)

Подставляя значения параметров, получим передаточную функцию электродвигателя:

2.5 Выбор редуктора

Редукторы цилиндрические одноступенчатые – РЦО являются приводами общего назначения и предназначены для изменения крутящих моментов и частоты вращения в различных машинах и механизмах.

В редукторах предусмотрены: картерная непроточная и централизованная проточная системы смазки; цилиндрическая форма входного и выходного валов; возможность подсоединения приборов и автоматики.

Редукторы используются для работы в следующих условиях: нагрузка постоянная и переменная, одного направления и реверсивная; вращение валов в любую сторону, частота вращения входного вала до 1800 об/мин; температура внешней среды от минус 40°С до плюс 50°С; неагрессивная среда, повышенная запыленность и влажность.

В ходе обзора редукторов РЦО выбрана модель РЦО-100. Его отличают компактные размеры, малый вес.

Технические характеристики редуктора РЦО-100 представлены ниже.

Номинальный крутящий момент на выходном валу, кН·м 0,3.

Габаритные размеры, мм 345х174х235.

Масса, кг 45.

Передаточной функцией редуктора является обратная величина его передаточному отношению:

, (22)

где i – передаточное отношение редуктора.

, (23)

где - частота вращения пропеллера, об/мин;

- частота вращения вала двигателя, об/мин.

Следовательно, передаточное число редуктора:

. (24)

Таким образом, передаточная функция редуктора:

(25)

2.6 Выбор пропеллера

Вентилятор (или пропеллер) радиальный (центробежный) ВР132-30-6.3 принадлежит к классу вентиляторов с колесами барабанного типа. Вентилятор отличается меньшими габаритными размерами и массой по сравнению с аналогами (например, В-Ц14-46 и АВДм-3,5.2-01).

Передаточная функция пропеллера запишется в виде:

. (26)

Причем коэффициент усиления:

(кг/об), (27)

где - производительность установки, кг/с,

- частота вращения пропеллера вентилятора, об/с.

Следовательно, передаточная функция пропеллера:

(28)

2.7 Выбор смесителя

Смесительный агрегат предназначен для приготовления асфальтобетонной смеси, путем смешивания каменных материалов с битумом и минеральным порошком, которые дозируются в необходимых пропорциях в соответствии с рецептурой замеса.

Технические характеристики смесителя описаны ниже.

Емкость, м³ 4.

Диаметр выгрузного отверстия, мм 500.

Высота до выгрузного отверстия, мм 1000.

Габаритные размеры, мм 2100х2100х3589.

Объект регулирования является устойчивым звеном первого порядка, и его передаточную функцию найдем по формуле:

. (29)

Коэффициент передачи будет равен:

(м/кг), (30)

где h = 3,589 – высота смесителя, м;

V = 4 – объем смесителя, м³;

ρ₃ = 1500 - плотность битума, кг/м³

Постоянная времени объекта регулирования найдем по формуле:

, (31)

где A=V/p₃=1,5 - площадь горизонтального сечения смесителя, м².

В результате получим:

(с). (32)

Получим передаточную функцию:

2.8 Выбор датчика температуры

Для корректной работы системы и поддержания заданной температуры в смесителе, необходимо использование датчика температуры.

Так как система работает в нормальных условиях, то измерение большого перепада температур не требуется. На основании этого выбираем датчик температуры цифровой ЦР 8002.

Технические характеристики прибора.

Погрешность прибора, С⁰ ±1,0.

Дискретность показаний измерителя, не более 0,1 ^*С.

Предел измеряемых температур, С⁰ от -50 до +500.

Сопротивление нагрузки для выходного токового сигнала 1-200 Ом.

Относительная влажность воздуха, % 30 ÷ 95.

Постоянная времени прибора , с 25.

Масса прибора, кг не более 0,3.

Число чувствительных элементов 1.

Напряжение питания, В От 195 до 253.

Передаточная функция датчика температуры будет иметь вид:

(34)