Московский Энергетический Институт (Технический Университет)

ЦП РГИ «МЭИ-Фесто»

Курсовой проект по курсу: Электромеханические системы

Тема: Следящая система

Вариант № A-11

Студент: Савичев А.М.

Группа: ФМ-1-07

Преподаватель: Хризолитова С.А.

Москва

2011

Содержание:

1. Исходные данные……………………………………………………...……………………...3

2. Выбор типоразмера двигателя и расчет редуктора…..……………………………………..4

3. Расчет усилителя мощности………………….....…………………....………………………9

4. Расчет коэффициента усиления разомкнутой системы, электромеханической постоянной времени двигателя и запаса по фазе нестабилизированной системы………………………………………………………………………………………….12

5. Составление передаточной функции разомкнутой стабилизированной системы, определение ее параметров, построение ЛАЧХ и вычисление запаса по фазе и

показателей качества переходного процесса…...…………………………………………….18

6. Определение параметров предварительного усилителя…………………………………..21

7. Принципиальная схема, частотные характеристики, результаты оценок переходного процесса и ошибок системы при моделировании режимов подачи на вход ступенчатого значения угла, равномерной и синусоидальной заводки………………….…………………25

8. Библиографический список…………………………………………………………………29

1. Исходные данные

Таблица 1.

N	нм, р/с	нм, р/с2	Мнс, Нм	Jн∙10-3, кгм2	tР, c	ск, град	д, град
А11	1.36	10.5	2.49	108	0.1	1.5	2

_нм - наибольшая скорость вращения исполнительного вала при равномерной заводке и амплитуда скорости при синусной заводке;

_нм - амплитуда ускорения исполнительного вала при синусной заводке;

М_нс - статический момент сухого трения на исполнительном валу;

J_н - момент инерции нагрузки исполнительного вала;

_ск - сумма статической и кинетической погрешностей при равномерной заводке со скоростью _нм;

_д - динамическая погрешность при синусной заводке при амплитудных значениях скорости  _нм и ускорения _нм;

_ip - КПД i-ступени редуктора (_ip = 0.97), для предварительной оценки числа редуктора КПД редуктора принимаем _p = 0.8;

_з  > /4 - запас по фазе разомкнутой системы;

t_р - максимально допустимое время регулирования;

% - максимальная величина перерегулирования < 15%;

Серия двигателей – ЭМ-М; f = 400 Гц;

УМ – двухтактный транзисторный усилитель в классе В;

ИУ – бесконтактные сельсины БД-160А и БС-155А в трансформаторном режиме.

f = 400 Гц, K_и = 40 В/рад;

Тахогенератор СЛ-М, К_тг = В∙с/рад, J_тг = кг∙м²;

Тип коррекции: жесткая обратная связь.

2. Выбор типоразмера двигателя и расчет редуктора

Требуемая мощность на валу двигателя оценивается из следующих соотношений:

_Вт

_Вт

_Вт

Рассчитаем среднюю требуемую мощность:

_Вт

Ближайший типоразмер двигателя с номинальной мощностью P_н > P_треб : ЭМ-8М, однако он впоследствии оказался не достаточно мощным, поэтому был выбран ЭМ-15М.

Таблица 2. Технические данные двухфазного асинхронного двигателя ЭМ-15М

Тип	Uн , B	Рн , Вт	Mп10-3 , Нм	н , р/с	Jя 10-8 кгм	Rу , Oм	xу , Oм	D , мм
ЭМ-15М	80	15.2	58.9	670	345	55.2	70.0	4

Номинальные значения момента и скорости приближенно определяются из следующих соотношений:

Линеаризованная механическая характеристика двигателя для скоростей определяется по формуле:

,

где

Найдем коэффициент а и подставим полученное значение:

Диапазон возможных значений передаточного числа редуктора i_p определяется корнями уравнения i_p1 , i_p2:

Получаем, что допустимое передаточное число редуктора может быть выбрано из условия:

26.1 < i_p < 512.73;

Выбираем i_p = 250

Допустимое передаточное число редуктора должно удовлетворять трём условиям, обеспечивающим нормальную работу двигателя:

1. Условие по скорости:

2. Условие по моменту:

3. Условие по перегреву:

Редуктор с тремя парами зацеплений схематично изображён на рис. 1.

Рис.1

Для минимизации приведённого к валу двигателя момента инерции редуктора следует рассчитывать передаточные числа ступеней пар зацеплений с использованием соотношения:

Передаточное число редуктора определяется как произведение передаточных чисел всех пар зацеплений:

Передаточное число последней ступени i_n-1,n задаем из условия: i_n-1,n < (10..15)

Тогда передаточные числа 5-и ступенчатого редуктора:

i₁₂ = 1.54; i₃₄ = 1.855; i₅₆ = 2.328; i₇₈ = 3.765; i₉₁₀ = 10

Оценка величины модуля зуба шестерни проводится из условия обеспечения прочности зубьев, используя соотношение для расчёта удельного давления на зуб:

где: M_н - момент на валу нагрузки;

R_н - радиус последней шестерни редуктора;

K_д - динамический коэффициент;

K_- коэффициент перекрытия;

y - коэффициент формы зуба;

b - ширина шестерни;

m - модуль.

Для цилиндрических, прямозубых шестерён с эвольвентным профилем значения коэффициентов принимают равными:

K_д = 1,7 ; K_ = 1,25 ; y = 0,12 ; b = (5..10)m = m.

Для стальных колёс должно соблюдаться условие:

С учётом этого величина модуля оценивается как:

По стандартной шкале модулей выбираем m = 0.4 мм

Количество зубьев на ведущих шестернях должно быть:

Z₁ = Z₃ = …..= Z_n-1  15

Тогда выбираем Z₁ = Z₃ = Z₅ = Z₇ = Z₉ = 30

Диаметры ведущих шестерен: D₁ = D₃ = D₅ = D₇ = D₉ = m∙Z_i = 12 мм

Диаметры и количества зубьев ведомых шестерен:

D₂ = D₁∙i₁₂ = 18.48 мм ; Z₂ = D₂/m = 23.1;

D₄ = D₃∙i₃₄ = 22.258 мм; Z₄ = D₄/m = 27.822;

D₆ = D₅∙i₅₆ = 27.932 мм; Z₆ = D₆/m = 34.915;

D₈ = D₇∙i₇₈ = 45.184 мм; Z₆ = D₆/m = 56.479;

D₁₀ = D₉∙i₉₁₀ = 120 мм; Z₆ = D₆/m = 150;

Приведённый момент к валу двигателя редуктора:

Момент инерции сплошного цилиндрического колеса:

,

где:  - плотность материала, из которого изготавливаются колеса ( = 7.7∙10³ кг/м³);

b - толщина колеса;

D_i - диаметр i-го колеса.

Тогда J_ред = 6.147∙10^-7 кг/м²

Проверка пригодности двигателя с рассчитанным редуктором:

1. Условие по моменту:

2. Условие по скорости:

3. Условие по перегреву: