Выбор электродвигателей для приводов исполнительных механизмов малой мощности

Примечание. Для параметров устойчивости указаны максимальные значения по сериям двигателей. Виброуотойчивость - для частот 200 .300 Гц.

х Номинальная мощность двигателей ДСД около 12 мкВт.

2.3.1 Неуправляемый привод (группы Б и В)

Основная нагрузка привода - постоянный и переменный во времени (рисунок 1) статический момент Тн.с(t) на выходном валу редуктора в ре­жиме нормируемого или не-нормируемого по времени переходного процесса в периоды пуска или изменения нагру-зочного момента.

Тн Т4

Т1 Т3

Т2 Т5

t1 t2 t3 t4 t5

t∑

Рисунок 2.1- График изменения статического момента нагрузки.

Исходный кинематический параметр - средняя или номинальная угловая скорость на выходном валу редуктора -wн, рад/с.

Переходный процесс может быть ограничен временем tп ,с или предельным угло-вым ускорением вала нагрузки eн, рад/с2, при этом должен быть задан момент инерции нагрузки Iн, кг×м2.

В качестве рабочего режима двигателя принимается номинальный, для чего на его обмотки необходимо подавать номинальное напряжение, а передаточное отношение редуктора принимают

iр= ωдв /ωн, (2.1)

где ωдв - номинальная угловая скорость двигателя, который надлежит выбрать в следующем порядке.

1.Определить эквивалентный статический момент сопротивления на валу редук-тора, H·м:

, (2.2)

где Ti среднее значение момента в интервале i (см. рисунок 2.1);

ti- продолжительность интервала, c.

При постоянном значении момента Tнc принимают . Тэ = Tнс .

2. Определить необходимую мощность двигателя, Вт:

Nдв = Тэ· ωн· кн / ηр , (2.3)

где кн - коэффициент запаса: 1,05 . 1,1 - если нет ограничений по времени пере-ходного процесса; 1.2 .2,2 - при заданном времени разго­на; при этом чем больше мо-мент инерции нагрузки, тем больше следует брать запас по мощности;

ηр - ориентировочное значение КПД редукто­ра: 0,7 .О,9 - для простого цилинд-рического, планетарного или волно­вого; 0,4 .О,7 - для червячного.

3. Выбрать типоразмеры двигателей, номинальная мощность которых равна Nдв или несколько больше. Если время разгона ограничено значе­нием tn, отбирают двигате-ли, электромеханическая постоянная времени которых меньше τ0=tn/6. Для приводов с длительном режимом работы предпочтение отдают двигателям с большим сроком служ-бы и хорошим КПД, для повторно-кратковременного режима - высокоскоростным.

4. Определить передаточное отношение редуктора по уравнению (2.1). После раз-работки кинематической схемы редуктора и геометрического расчета его элементов выбранный двигатель необходимо проверить:

по номинальной мощности, используя неравенство

Nном ≥Тэ · ωдв / ηр · iр, (2.4)

где ηр - расчетное значение КПД редуктора;

по пусковому моменту, чтобы

Тп ≥ Тнсп / (iр ηр) + (Ірот + Ір +Ін/і2р)∙( ωдв /tn), (2.5)

где Тнсп - наибольший статический момент нагрузки при пуске, Н∙м;

Ірот - момент инерции ротора двигателя, кг∙м2;

Ір - момент инерции редуктора, приведенный к валу двигателя, кг∙м2;

по времени разгона, чтобы

tр = 3∙ (Ірот + Ір +Ін/і2р) ∙ ωдв/ (Тп - Тсп) ≤ t n , (2.6)

где Тсп - статический момент нагрузки при пуске, приведенный к валу двигателя Н∙м: Тсп = Тнсп/(iр ηр).

2.3.2 Следящий привод. Группа Г

В следящем приводе вал нагрузки через редуктор поворачивается по сигналам управления, поступающим от усилителей следящей системы. Привод, т.е. двигатель и редутор, являясь исполнительной частью следящей системы должен обеспечивать на нагрузочном валу необходимые статические и динамические характеристики (переме-щения, скорость и ускорение) в соответствии с требованиями оптимального пе­реход-ного процесса либо в точности, повторяя закон изменения управляю­щего сигнала. В этих условиях выбор передаточного отношения редуктора играет решающую роль. Оптимальное значение передаточного отношения зависит от выбора критерия оптими-зации (обеспечение максимального ус­корения вала нагрузки, получение минимальной мощности двигателя или наименьшего пускового момента), а также от соотношения статического и динамического моментов.

Внешняя нагрузка следящего привода характеризуется статическим моментом Тнс, моментом инерции Ін, а внутренняя - статическим моментом сопротивления в редук-торе, учитываемым через КПД ηр, приве­денным моментом инерции редуктора Ір, момен-том инерция ротора Ірот электродвигателя.

Для воспроизведения входного сигнала двигатель должен обеспечи­вать необходи-мую угловую скорость ротора ω(t) = ωн(t)∙iр при соответствующих значениях вращаю-щего момента двигателя, равного моменту всех сил сопротивления, т.е. значениям

T(t) = Тнс /(iр ηр) + Ін· εн(t)/ ір + (Ірот + Ір) ∙ір · εн (t) (2.7)

Другие статьи по теме

Расчет барабанной сушилки для сушки песка
В печах и сушилах силикатной промышленности осуществляются весьма сложные, ответственные технологические процессы, связанные с сушкой и обжигом материалов и изделий, а также с расплавлением шихтовых материалов. Поэтому вопросы те ...

Расчет ректификационной колонны бензол-толуол
Для разделения смеси жидкостей обычно прибегают к перегонке. Разделение путем перегонки основано на различной температуре кипения отдельных веществ, входящих в состав смеси. Так, если смесь состоит из двух компонентов, то при исп ...