2.2. Выбор эд при переменной статической нагрузке

В случае выбора ЭД для приводов, работающих в условиях переменного момента по величине и времени (например, электромеханического арретира и устройства перемещения диафрагмы и др.) его мощность целесообразно определять пользуясь ме­тодом эквивалентного момента Мэ:

, (3)

где Мi – действующий момент;

ti - время действия этого момента.

Тогда мощность двигателя определиться

. (4)

2.3. Выбор эд при постоянно действующей статической нагрузке и обеспечении заданного времени переходного процесса

Мощность ЭД для этого случая выбирают по [11].

Однако, учитывая то, что значительная часть мощности при разгоне тратится на преодоление момента инерции нагрузки редуктора и самого двигателя, необходимо проверить условия обеспечения пускового момента:

, (5)

где Jn - приведенный момент инерции,

- ускорение нагрузки.

Приведенный момент инерции определиться из выражения

, (6)

где In – момент инерции j-1 ступени редуктора,

u_i – передаточное отношение ступени редуктора.

2.4. Совместный выбор исполнительного двигателя и редуктора в следящем приводе.

В следящем приваде механизм работает все время в динамическом режиме, поэтому уравнение моментов (2.3) дол­жно быть справедливо для номинального режима работы, а не только для пускового периода, как в предыдущем случае.

Уравнение моментов на оси двигателя будет иметь вид (2.4)

. (2.4)

Максимальное ускорение вала двигателя определиться по выражению (2.5)

. (2.5)

Произведя замену, получим выражение (2.6)

(2.6)

Из выражения (2.6) видно, что момент на валу двигателя есть некоторая функция от передаточного отношения редуктора и_р. Найдем то оптимальное значение и_р, при котором момент на валу двигателя будет иметь минимальную величину (2.7):

(2.7)

Откуда получим выражение (2.8)

. (2.8)

В выражении (2.5) на этом этапе проектирования J_дв и Jp_пр неизвестны.

Полагая, что обеспечивается при номинальной угловой скорости электродвигателя _ном, запишем еще одно требование к выби­раемому u_опт:

. (2.9)

Подставив в выражение (2.8) и_0ПТ из выражения (2.9), найдем произведение (2.10):

. (2.10)

Подставив значение и_опт из выражения (2.8) и (J_дв + J_Рпр) из вы­ражения (2.10) в выражение (2.6), получим выражение для минимального требуемого момента электродвигателя (2.11):

. (2.11)

Потребная минимальная мощность двигателя будет иметь значение (2.12)

. (2.12)

Для выбора двигателя применяют следующий алгоритм:

1. Определяют мощность двигателя по выражению (2.12);

2. Подбирают двигатель так, чтобы он удовлетворял требованиям урав­нений (2.7) и (2.8).

3. Назначают модуль зубчатых колес и проводят расчеты зубьев тихоходной пары на прочность;

4. Вычисляют предварительно величину Jp.np.

5. В случае необ­ходимости проводим уточненный расчет.

6. Опреде­ляют оптимальное передаточное число редуктора по формуле (2.6).

3. Определение передаточного числа редуктора

Как отмечалось, маломощные ЭД имеют высокую скорость вращения, а исполнительные (выходные) валы многих изделий тихоходные, например астрономические при­боры - I оборот в сутки. Структурная схема механизма согласования исполнительного двигателя и нагрузки приведена на рис.1. В них с одной стороны, редуктор обеспечивает увеличение момента на нагрузке на величину передаточного числа, а с другой – этот момент уменьшается на потери в редукторе, т.е. на КПД. Чем боль­ше передаточное число редуктора, тем ниже его КПД. Выбор оптимального передаточного числа редуктора и уменьшение потерь момента - одна из ключевых задач при выборе кинематической схемы редуктора.

Рис.1. Схема согласования параметров исполнительного механизма