- •Белорусский национальный технический университет
- •Курсовой проект
- •Белорусский национальный технический университет
- •Содержание
- •Введение
- •1 Типовой технологический процесс и выбор манипулятора
- •2 Приближенная нагрузочная диаграмма
- •2.1 Расчет сил и моментов, действующих в электроприводе
- •2.2 Определение составляющих времени нагрузочной диаграммы
- •2.3 Построение нагрузочной диаграммы и её анализ
- •3 Выбор и проверка электродвигателя
- •3.1 Предварительный выбор электродвигателя
- •3.2 Расчет динамических параметров привода и уточненная нагрузочная диаграмма
- •3.3 Проверка двигателя
3.2 Расчет динамических параметров привода и уточненная нагрузочная диаграмма
Так как tц=48,5с 10 мин, то делаем вывод, что выбранный ЭД будет работать в повторно-кратковременном режиме, когда как рабочие периоды, так и паузы не настолько длительны, чтобы превышения температуры всех частей двигателя могли достигнуть установившегося значения. Согласно циклограмме работы производственного механизма (см.рисунок 2.2) 3 рабочих участков следуют один за другим без простоя ЭП. Значит рационально выбирать повторно-кратковременный режимS5 с частыми пусками и электрическим торможением двигателя. Поскольку выбранный ДПТ допускает работу в режиме S5 только при частоте вращения n0.5nном , то далее в расчетах будем подставлять вместо номинальной частоты величину nуст=1500 об/мин (и соответственно угловую скорость вращения ωуст в рад/с).
Зная номинальную частоту вращения предварительно выбранного двигателя, модем найти передаточное число для редуктора привода:
i==; (3.6)
i==255.4.
Такое передаточное число можно реализовать только с помощью волнового зубчатого зацепления. Поэтому необходимо использовать волновой редуктор.
Теперь уже достаточно данных для приведения моментов к валу ЭД в соответствии с уравнением движения:
М=Мст+Мдин (3.7)
где М',Mст',Mдин'-соответственно движущий, статический и динамический моменты, приведенные к входному валу двигателя
С учетом передаточного числа приведенные нагрузочные моменты определяются следующим образом[6]:
Мст=, (3.8)
Мдин=, (3.9)
Где J-суммарный момент инерции ЭД;
tц- время разгон(пуска).
Суммарный момент инерции определяется как:
J=δJдв+(3.10)
где δ-коэффициент, учитывающий момент инерции движущихся частей передаточного механизма (δ=1,1…1,3).
Преобразуем формулы (3.8), (3.9) для максимальных значений: =(3.11)
==J.(3.12)
Для выбранного ЭД в режиме S5 коэффициент инерции принимается δ=2. Значит по формулам (3.10), (3.11), (3.12) получим:
J=2*9.44*10-4+=3.28*10-3(кг*м2);
==3,125 (Н*м)=3,28*10-3*=0,34 (Н*м).
Для участков с переменной скоростью момент, приведенный к валу ЭД, в соответствии с уравнением(3.7) равен:
-при пуске Mmax=3.465 Н*м;
-при торможении Mmin=2.785 Н*м.
На основе последних результатов и диаграмм рисунка 2.2 строим уточненную нагрузочную диаграмму ЭП. На рисунке 3.2 изображены скоростная и уточненная нагрузочная диаграммы для статического, динамического и движущего моментов, приведенных к валу двигателя. Здесь введено обозначение Муст==3,13 Н*м-это значение приведенного момента в установившихся режимах работы.
Рисунок 3.2-Скоростная и нагрузочная диаграммы ЭП
3.3 Проверка двигателя
При выборе ЭД наиболее важным требованием является недопустимость его перегрева при достаточном запасе мощности. Это необходимо для эффективной производительности ЭП и построенной на его основе машины. Нагревание двигателя обусловлено двумя видами потерь - постоянными и переменными. Постоянство потерь условно: постоянные они принимаются в силу их незначительного изменения.
Постоянные потери не зависят от нагрузки, т.е. от тока ЭД. К ним относят: потери на гистерезис и вихревые токи в стали магнитопровода, механические на трение в подшипниках и щеток о коллектор в машинах постоянного тока, вентиляционные потери[7].
Для определения перегревания двигателя, воспользуемся методом средних потерь: если
, то , (3.13)
где – средняя мощность потерь за цикл;
– номинальная мощность потерь;
– средняя температура перегрева;
– номинальная(допустимая) температура перегрева.
Средняя мощность потерь за цикл рассчитывается по нагрузочной диаграмме:
, (3.14)
где – суммарные потери энергии за цикл, при пуске ЭД (см. рисунок 3.2);
– суммарные потери энергии за цикл, при торможении ЭД (см. рисунок 3.2);
– потери энергии при вращении с постоянной скоростью за цикл;
– суммарное время пауз;
– суммарное время пуска;
– суммарное время торможения;
– суммарное время вращения с постоянной скоростью;
– коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения двигателя при отключении;
– коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения двигателя при пуске и торможении;
Потери энергии в ДПТ при пуске под постоянной нагрузкой Муст определяются по формуле:
+Муст(ω0tп- (3.15)
где – установившаяся угловая скорость вращения ЭД.
Потери энергии за одно торможение электродвигателя:
. (3.16)
Потери энергии при вращении с постоянной скоростью за цикл:
, (3.17)
где – величина номинальных потерь;
– КПД двигателя при вращении с постоянной скоростью;
– номинальная мощность ЭД.
Вычисления:
[рад/с2];
[Дж];
[Дж];
;
[Вт];
[Вт].
Так как, можно сделать вывод, что выбранный двигатель проходит проверку по перегреву.