2.3 Выбор насоса
Насос - гидравлическая машина, служащая для преобразования энергии приводного двигателя в механическую энергию потока жидкости и ее перемещения в полость высокого давления.
В устройствах и системах гидроавтоматики применяются поршневые (кривошипные и кулачковые) и роторные объемные насосы.
Поршневые насосы, обычно нерегулируемые, применяют для приводов в прессах, так как они могут работать при давлении свыше 400 кг/см2.
Для целей автоматизации и в технике регулирования используют роторные насосы постоянной и регулируемой производительности.
Роторным насосом называют объемный насос, в котором жидкость вытесняется из перемещаемых рабочих камер в результате вращательного или сложного движения вытеснителей относительно статора. Для насосов этого типа характерно бесклапанное распределение жидкости.
Насосы переменной производительности применяются для мощностей от сотен ватт до нескольких тысяч киловатт. У насосов переменной производительности рабочий объем может изменяться от нуля до некоторого максимального значения, а у насосов с реверсивной подачей поток жидкости может также менять и свое направление.
Остановим свой выбор на насосе постоянной производительности. Они более просты и дешевы и применяются в гидропередачах и системах автоматики с дроссельным или струйным регулированием перемещения исполнительных механизмов и для вспомогательных целей.
Шестеренный насос постоянной производительности с шестернями внешнего зацепления работает следующим образом: при вращении шестерен в определенном направлении жидкость переносится зубьями из камеры всасывания в камеру нагнетания.
Технические характеристики шестеренного насоса типа НШ10Е [3]:
- рабочий объем, м3 10-2;
- расход рабочей жидкости, м3/с 13,8;
- давление нагнетания, МПа 12;
- частота вращения, об/мин 1500;
- мощность насоса, кВт 6;
- КПД объемный 0,92.
Насос представляет собой инерционное звено с передаточной функцией
, (9)
где - коэффициент передачи насоса; (10)
- коэффициент неравнозначности подачи жидкости;
α - угол зацепления (стандартный угол зацепления α =20°);
z - число зубьев шестерни (z=8);
- постоянная времени насоса, с; (11)
V - рабочий объем, м3;
QН- расход рабочей жидкости, м3/с.
Передаточная функция с учетом коэффициентов примет вид:
. (12)
2.4 Выбор двигателя
Выбран двигатель постоянного тока серии 2ПБ175МУХЛ3 с паспортными данными:
- номинальная мощность Рном, кВт 7.5;
- номинальное напряжение Uном, В 220-440;
- номинальная частота вращения двигателя nном, об/мин 1500;
- номинальный момент Мном, Нм 1.96;
- ток якоря Ia, А 20;
- сопротивление якоря Ra, Ом 2.4;
- момент инерции двигателя Jдв, кгм3 0.15;
- масса двигателя m, кг 207;
- номинальный КПД η 0.875;
- частота вращения нагрузки nн, об/мин 1500;
- момент инерции нагрузки Jн, кгм3 8.
Передаточная функция ДПТ представляется как:
(13)
Определим номинальную скорость вращения нагрузки:
(рад/с); (14)
(рад/с); (15)
(рад/с). (16)
Т. к. ном = треб, то выбранный двигатель по скорости проходит.
Определим конструктивные постоянные двигателя по ЭДС и по моменту:
(В·с/рад); (17)
(Н·м/А). (18)
Эквивалентный момент инерции:
(кгм2). (19)
Электрическая и механическая постоянные времени:
(с). (20)
Коэффициент передачи двигателя:
. (21)
Передаточная функция ДПТ:
. (22)