Расчет электромеханических и электрогидравлических рулевых приводов (стр. 3 из 6)
Ход плунжера во время разгона и торможения исполнительного механизма:
,где ηоб = 0,93 – объемный КПД насоса;
tp = tr = 1c – время разгона и торможения.
Относительное значение тока нагрузки, в зависимости от нагрузочного момента, можно определить по выражению
, 
где Pн, Uн, Iн – номинальные параметры выбранного электродвигателя.
Продолжительность перекладки руля в установившемся режиме:
Полное время перекладки
= 16,85+ 1 + 1 = 18,85 сДвигатель и насос удовлетворяют заданному времени перекладки: T ≤ 30 сек.
Относительное значение эквивалентного тока:
АПерегрев отсутствует, так как iэ < 1,0.
Таблица 4
| ∆h*i | m*дв | P*нас | vi-1±∆vi/2 | ∆ti | ∆ti | vi mдв | i* | i2*∆ti |
| 0,175420366 | 1,236403 | 1,167264 | 0,003185 | 5,701246 | 16,85 | 1,09465 | 0,934278 | 4,976476 |
| 0,158568961 | 1,176426 | 1,124848 | 0,888535 | 0,97661 | 1,033552 | 0,902923 | 0,7962 | |
| 0,146150924 | 0,946132 | 0,910264 | 0,942675 | 0,848432 | 0,976695 | 0,875829 | 0,650812 | |
| 0,137139589 | 0 | 0,355527 | 0,898089 | 0,835643 | 0 | 0 | 0 | |
| 0,130863458 | 0 | -0,18541 | 1 | 0,716136 | 0 | 0 | 0 | |
| 0,126891258 | 0 | -0,3357 | 1 | 0,694399 | 0 | 0 | 0 | |
| 0,124965444 | 0 | -0,24487 | 1,009554 | 0,677388 | 0 | 0 | 0 | |
| 0,124965444 | 0,185959 | 0,2 | 1,02707 | 0,665836 | 0,182406 | 0,986156 | 0,647528 | |
| 0,126891258 | 0,646295 | 0,644872 | 0,982484 | 0,706779 | 0,721312 | 0,781273 | 0,431408 | |
| 0,130863458 | 0,74946 | 0,735699 | 0,931529 | 0,768776 | 0,728308 | 0,781774 | 0,469853 | |
| 0,137139589 | 0,597558 | 0,58541 | 0,936306 | 0,801535 | 0,647737 | 0,763188 | 0,466859 | |
| 0,146150924 | 0,262073 | 0,2 | 0,953822 | 0,838517 | 0,389974 | 0,765079 | 0,490823 | |
| 0,158568961 | 0 | 0,2 | 0,958599 | 0,90523 | 0 | 0 | 0 | |
| 0,175420366 | 0 | 0,2 | 1 | 0,959969 | 0 | 0 | 0 | |
| 0,175420366 | 0 | 0,2 | 1,5 | 0,63998 | 0 | 0 | 0 |
Рис. 4. График зависимости эквивалентного тока от времени
4. Расчёт и построение нагрузочной характеристики электродвигателя рулевого устройства электромеханического типа
Для построения нагрузочной характеристики электродвигателя рулевого устройства необходимо определить полное передаточное число и КПД в соответствии с кинематической схемой рулевого устройства.
Общее передаточное число рулевой машины принимаем равным:
.Общее значение КПД самотормозящихся рулевых передач электромеханического типа должно быть меньше 0,5
.Так как
, то его и принимаем.В практике проектирования обычно используют линеаризованные нагрузочные характеристики, для построения которых достаточно определения 2-3-х значений моментов и углов. К таким точкам относится максимальный момент нагрузки на двигателе
,где
– число рулей, приводимых данным электроприводом; 
– максимальный момент на баллере 
; 
– полное передаточное число и общий КПД механической передачи.Мо – момент для покрытия потерь в механических самотормозящихся передачах (в области отрицательных моментов сопротивления). Момент Мо для балансирных рулей равен:
.Все другие значения моментов на валу электродвигателя определяются по формуле:
.Нагрузочная характеристика электродвигателя строится для переднего ходя судна.
| CN | CD |  в градусах |  |  |
| 0,95 | 0,32 | -35 | -8893,5 | 3,52 |
| 1,34 | 0,28 | -30 | -7608,8 | 3,52 |
| 1,18 | 0,25 | -25 | -5336,1 | 3,52 |
| 0,98 | 0,23 | -20 | -1086,9 | 3,52 |
| 0,77 | 0,21 | -15 | 2549,4 | 3,52 |
| 0,53 | 0,2 | -10 | 3409,1 | 3,52 |
| 0,3 | 0,18 | -5 | 2766,8 | 3,52 |
| 0 | 0,17 | 0 | 0 | 3,52 |
| 0,3 | 0,18 | 5 | -2766,8 | 3,52 |
| 0,53 | 0,2 | 10 | -3409,1 | 3,52 |
| 0,77 | 0,21 | 15 | -2549,4 | 3,52 |
| 1,08 | 0,24 | 18 | 1086,9 | 3,52 |
| 1,18 | 0,25 | 25 | 5336,1 | 9,3 |
| 1,34 | 0,28 | 30 | 7608,8 | 14,1 |
| 0,95 | 0,32 | 35 | 8893,5 | 17,6 |
Рис. 5. Диаграмма моментов сопротивления на валу электродвигателя рулевого устройства
5. Расчёт электропривода простого действия по системе генератор - двигатель
5.1 Расчёт мощности и выбор исполнительного электродвигателя
Расчёт мощности электродвигателя производится по угловой скорости идеального холостого хода
и пусковому моменту 
.Значение момента короткого замыкания
обычно задаются: 
,где
– максимальный момент, возникающий на валу двигателя при перекладке пера руля (взятый из нагрузочной характеристики электродвигателя).Выражение для угловой скорости
при идеальном холостом ходе электродвигателя получается при совместном решении уравнений, описывающих механическую характеристику электродвигателя и характеристику моментов сопротивления на его валу. Для упрощения расчётов механическая характеристика считается линейной.В этом случае угловая скорость идеального холостого хода электродвигателя вычисляется по формуле:
,где
градусов – максимальный угол перекладки пера руля; 
градусов – угол перехода на рабочую зону;Т=26 секунд – время перекладки руля с борта на борт без учёта переходных процессов.
Так как ПКО является жёсткой отрицательной обратной связью по току, механическая характеристика двигателя в системе Г – Д с ПКО крутопадающая. Если считать эту характеристику линейной, то можно принять
. Тогда с учётом требований речного регистра для номинальной мощности электродвигателя можно записать: 
Исполнительный двигатель выбираем по расчётной мощности Рн=1,296 кВт. Так как угловая скорость идеального хода исполнительного двигателя должна быть в два раза больше угловой скорости при номинальной нагрузке, напряжение, подводимое к двигателю при холостом ходе должно быть в два раза больше номинального. На практике обычно двигатель выбирается на напряжение 110В, а генератор – на 230В. Возбуждение двигателя должно быть независимое.
Таблица данных двигателя.
| Тип | 2ПН132МУХЛ4 | Lя, Гн | 0,0097 |
| Р, кВт | 1,6 | Uвд, В | 110 |
| U, В | 110 | Rвд, Ом | 134 |
| nн,об/мин | 750 | Iвд, А | 0,82 |
| Iн, А | 21,4 | Wн,рад/с | 78,54 |
| Rя, Ом | 0,472 | Мн, Н*м | 24,54 |
| Rдд, Ом | 0,308 | ηнд, % | 68 |
| СедФд | 1,147 | Jдв,кг*м^2 | 0,038 |
5.2 Расчёт мощности и выбор генератора