ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (СЗГЗТУ)

Кафедра автоматизации производственных процессов

Курсовой проект

по

Теории автоматического управления ч.2

Шифр и ф.и.о. студента: 8804011033

Важенин А.Ю.

Шифр специальности: 220301.65

Форма обучения: очная

Курс: 4

Преподаватель: Кожевников Е.А.

Проект защищён с оценкой: __________

Дата: ________________

Санкт-Петербург

2012 г.

Рассчитать и выбрать силовые элементы следящего привода

Курсовая работа ч. I

Данные для расчетов:

Момент сопротивления М’_cmax=820 Нм;

Время переходного процесса t_ппmax=0,3;

Суммарное малое контура тока Т_∑2= 0,004;

Максимально допустимая ошибка Q_max=0,0211;

Максимальная скорость механизма ω_max= 0,86

Максимальное ускорение ε_max = 0,5

Коэффициент соотношения массы γ= 2

δ max= 25 %

1. Выбор электродвигателя и редуктора

Расчет требуемой мощности электродвигателя можно ориентировочно выполнить по формуле

,

где k_з=1,7 – коэффициент, учитывающий требования к динамическим характеристикам электропривода.

P≈ 1,7∙ 820∙ 0,86 ≈1198,84 Вт

Р ≈ 1198,84 Вт

В соответствии с требуемой мощностью выбираем двигатель 4ПБМ 112L04

P = 1,28 кВт

n = 1500 об/мин

= 8,12 Нм

= 14,2 А

= 110 В

= 0,234 Ом

= 0,0098 кг*м³

= - мс

КПД = 76%

= 2

Из условия согласования двигателя и объекта по угловой скорости определяется передаточное число редуктора

,

где –номинальная угловая скорость двигателя.

об/мин

рад/с

Тогда передаточное число редуктора

i ≈ 157/0,86 = 182,55814

Коэффициент передачи редуктора

К_р= 1/i = 1/145,3= 0,00548

Для проверки выбранного двигателя определим эквивалентный момент

,

где - суммарный момент инерции кинематической передачи;

- суммарный момент инерции двигателя и редуктора (момент инерции первой массы);

- приведенный момент инерции механизма (момент инерции второй массы);

- приведенный момент сопротивления нагрузки;

- момент сухого трения;

- номинальный момент двигателяМ_дн = Р_н ∙ η∂/ω;

- КПД редуктора

Момент инерции редуктора ориентировочно можно принять

Выбранный двигатель должен удовлетворять условиям:

,

где М_max– максимальный момент сопротивления нагрузки, приведенный к валу электродвигателя;

- коэффициент перегрузки двигателя по пусковому моменту.

Момент сухого трения:

М_ТР= 0,1∙ М_ДН= 0,1∙ 8,12 = 0,812 Н∙м

Приведенный момент сопротивления нагрузки:

М_cmax = М'_cmax / i∙ η_p = 820/182,55814∙0,92 = 4,8823 Н∙м

Момент инерции редуктора:

Суммарный момент инерции двигателя и редуктора:

Приведенный момент инерции механизма:

Суммарный момент инерции кинематической передачи:

Тогда эквивалентный момент:

Коэффициент перегрузки двигателя по пусковому моменту:

k_м= 2

Максимальный момент сопротивления нагрузки, приведенный к валу электродвигателя:

Выбранный двигатель удовлетворяет условию т.к.

5,86187 < 8,12 0,34236 < 2

Для следящего электропривода при выборе двигателя необходимо проверять его соответствие оптимальному передаточному числу редуктора, определяемому из условия минимума эквивалентного момента dM/di=0:

Фактическое передаточное число редуктора отличается от оптимального передаточного числа более чем на 30%, то необходимо выбрать другой двигатель такой же мощности, но с меньшей номинальной угловой скоростью.

Активное сопротивление якорной цепи двигателя в нагретом состоянии определяют:

R_д70= R_я20^оС (1+α_д∆t_о) = 0,234∙(1+0,004∙70)= 0,29952 Ом

α= 0,004 Ом/град – температурный коэффициент

∆t_o= t_рo– 20^o= 90^o - 20^o= 70^o

t_рo– расчетная температура нагрева обмоток двигателя

Индуктивность якорной (роторной) обмотки двигателя можно приближённо определить по формуле Линвиля-Уманского: