Проектирование управляемого привода в электромеханических системах (стр. 3 из 12)

где

– коэффициент вязкого трения, зависящий от вязкости и температуры смазывающих масел.

Момент сухого трения в большинстве случаев считают независимым от скорости и направленным против нее:

(1.18)

здесь

.

Согласно (1.17), (1.18), статический момент нагрузки первого привода

(1.19)

а его максимальное значение

(1.20)

По формуле 1.20 найдем максимальный статический момент нагрузки привода для первой возможной траектории рабочего цикла:

.

По формуле 1.20 найдем максимальный статический момент нагрузки привода для второй возможной траектории рабочего цикла:

.

1.3 Предварительный выбор двигателя

Исходными данными для выбора двигателя являются приведенный к валу двигателя момент рабочей нагрузки

, максимальные значения скорости и ускорения нагрузки, определяемые по возможным траекториям рабочего цикла.

Выбор исполнительного двигателя начнем с расчета требуемой максимальной мощности

на валу двигателя в рабочем режиме. При этом предположим, что нагрузка перемещается с максимально возможными скоростью и ускорением. Мощность двигателя должна быть достаточной для обеспечения этого режима, наиболее тяжелого для двигателя.

Для первого привода, осуществляющего поворот

, требуемая мощность исполнительного двигателя, с учетом (1.14) и (1.19):

.(1.21)

По формуле 1.21 вычислим требуемую мощность двигателя для отработки первой из двух возможных траекторий движения рабочей нагрузки:

.

По формуле 1.21 вычислим требуемую мощность двигателя для отработки второй из двух возможных траекторий движения рабочей нагрузки

.

Выберем исполнительный двигатель с номинальной мощностью не меньшей

.

Выбор будем осуществлять согласно следующим критериям:

1.

– привод ПР работает в интенсивных динамических режимах требующих высокого быстродействия, поэтому необходимо выбирать двигатель с минимальным собственным моментом инерции,

2.

– при уменьшении массы двигателя – уменьшается статические и динамические нагрузки на 1 и 2 приводы в ПР,

3.

– т. к. увеличивается качество регулирования,

4.

– поскольку уменьшение сопротивления в якорной цепи приводит к снижению нагрева двигателя,

5.

– чем ниже скорость вращения двигателя, тем меньшее передаточное число требуется обеспечить, а, следовательно, выбрать более простой редуктор, подходящий по массогабаритным характеристикам и его КПД,

6.

– больший ток в якорной цепи обеспечивает выше номинальный момент двигателя (мощность).

(1.22)

Согласно (1.22), для первой траектории будем выбирать двигатель, придерживаясь данных значений мощности:

.

Для обеспечения движения рабочей нагрузки по первой из двух рассматриваемых траекторий наиболее подходящими приводами являются двигатели [1], приведенные в таблице 1.5.

Таблица 1.5

Сериядвигателя	Типдвигателя	Pдном,Вт	nдном,рад/с	Uя ном,В	Iяном,А	Rя, Ом	Jд.10-6кг∙м2	Tяц,мс	mд,кг
ДВИ	ДВИ-211–02	120	628	27	7.4	1.3	23	0.50	3.4
СД	СД-150	150	786	60	4.2	2.8	193	0.3	2.7

Для второй траектории,

.

Для обеспечения движения рабочей нагрузки по второй траектории наиболее подходящими приводами являются двигатели [1], приведенные в таблице 1.6.

Таблица 1.6

Сериядвигателя	Типдвигателя	PдномВт	рад/с	Uя ном,В	Iяном,А	Rя, Ом	Jд,кг∙м2	Tяц,мс	mд,кг
2П	2ПБ90МУХЛ4	280	167.6	110	3.9	2.69	0.004	23.05	24
ДВИ	ДВИ-321–02	340	111	110	4.0	2.85	0.005	22.63	27

1.4 Выбор передаточного числа редуктора

Для определения передаточного числа редуктора привода используется графический метод, позволяющий просто учесть нежесткость механической характеристики двигателя.

. (1.23)

По уравнению требуемого момента на валу двигателя (1.23) строится график зависимости максимального значения момента

от передаточного числа редуктора i. На график наносят прямую, параллельную оси абсцисс, ограничивающую значения момента, допустимого на валу двигателя с учетом возможной перегрузки его по мощности:

, (1.24)

где

– номинальный момент выбранного двигателя.

Минимальное значение требуемого

достигается при передаточном отношении редуктора , которое обращает в ноль производную .

Если

, то возможных значений не существует, следует выбрать другой двигатель и повторить расчеты.

Выбранный диапазон возможных значений i корректируют, исходя из условия обеспечения требуемого максимального значения угловой скорости нагрузки

:

(1.25)

где

– располагаемая скорость двигателя при максимальном требуемом моменте на его валу.

На другом графике строят механическую характеристику двигателя по уравнениям:

, (1.26)

где

,

.

Индексом _ном обозначены номинальные параметры выбранного двигателя.

– коэффициент потерь, вводимый для обеспечения запаса по скорости, рекомендуется выбирать .

Теперь найдем передаточное число редуктора для каждого выбранного двигателя.

1.4.1 Первый двигатель для первой траектории

Зависимость

имеет вид:

, (1.27)

Подставим данные двигателя сети ДВИ (таблица 1.5) в уравнение момента (1.27), получим зависимость максимального значения момента

от передаточного числа редуктора i:

,

.

Найдем значение номинального момента

по формуле:

. (1.28)