- •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
- •4. Определение основных характеристик привода
- •4.1 Построение и анализ механических характеристик двигателя
- •4.2 Расчет скорости для точной остановки и анализ результатов
- •4.3 Расчет и анализ переходных процессов
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: постоянными 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. В ДПТ и синхронных ЭД с электромагнитным возбуждением к постоянным потерям прибавляют потери в обмотках возбуждения. В электрических машинах существуют ещё и дополнительные потери, которые также принято относить к постоянным потерям.
Проверим ЭД методом эквивалентного момента. Этот метод применяется для двигателей, работающих с постоянным магнитным потоком(ДПТ независимого возбуждения и асинхронных двигателей, работающих при скольжениях, меньших критического). Условием правильного выбора ЭД по нагреву в данном случаем будет[6]:
МэквМном, (3.13)
где Мэкв - эквивалентный момент;
Мном- номинальный момент двигателя, соответствующий техническим данным, но развиваемый в нашем случае при скорости вращения ωуст.
Для повторно-кратковременного режима работы определяются только моменты для рабочих участков:
Мэкв=, (3.14)
где tц-время цикла работы ЭП;
Mi-приведенный момент на i-ом рабочем интервале;
ПВрасч и ПВст- соответственно расчетное и стандартное(15, 25, 40, 60%) значения продолжительности включения ЭП.
Расчетное значение продолжительности включения определяется через уже известные величины:
ПВрасч==;
Выбранный двигатель является ДПТ закрытоко типа, поэтому берем следующие коэффициенты α0=0,75 и β0=0,5[6]
ПВрасч==16.2%.
Ближайшим из стандартных значений продолжительности включения к значению (ПВ=35%), приведенному в задании проекта, является ПВст=40%.
Так как Mi=Mуст, то здесь получаем:
Мэкв== Муст; (3.15)
Мэкв= 3.13=0.21(Н*м).
Так же по уточненной нагрузочной диаграмме ЭП следует проверить перегрузочную способность двигателя:
MmaxMдоп, (3.16)
где Mmax-максимальное значение приведенного к валу двигателя момента.
Согласно уточненной нагрузочной диаграмме ЭП (см.рисунок 3.2) можем записать, что:
Мmax=; (3.17)
Мmax=3,13+0,34=3,17 (Н*м).
В итоге получаем, что условия(3.13), (3.16) выполняются:
Мэкв=0,21Н*мМном=1.7 Н*м
Мmax=3.17 Н*мMдоп=8,5 Н*м
Можно сделать вывод о соответствии предварительно выбранного ЭД условиям работы проектируемого ЭП.