Автоматизированное электропривода толкателя методической печи

 

4 Выбор электродвигателя, определение передаточного  числа и выбор  редуктора 

Мощность двигателя может быть определена по соотношению

 

где k₁  - коэффициент, учитывающий динамические нагрузки, обусловленные вращающимися элементами электропривода (двигатель, редуктор), а также потери мощности в редукторе.

      Величина  k₁ зависит от отношения времени переходных процессов к времени установившегося движения электропривода, а также от отношения максимальных моментов рабочей машины к статическим моментам. Для данного случая, коэффициент k₁ можем принять равным 1.;

      v_о     - основная скорость движения, м/ с;

      D     - диаметр шестерни выходного вала редуктора, м;

      ПВ_ф - фактическое значение относительной продолжительности включения проектируемого электропривода;

      ПВ_кат - ближайшее к ПВ_ф каталожное значение относительной продолжительности включения для электродвигателей выбранной серии.

      Фактическое значение относительной продолжительности  включения ПВ_ф рассчитывается по длительности времени работы t_k на всех m участках движения и заданному времени цикла

      

,

      где   Z - число циклов работы машины в час;

      

      Длительность  работы t_k на каждом k - м участке определена выше.

 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

          Выберем двигатель серии Д

      Двигатели данного типа характеризуются высокой кратностью пусковых и максимальных моментов, широким диапазоном регулирования частоты вращения, а также длительным сроком службы и высокими показателями надежности. Для механизмов с большим числом включений (до 2000 в час), с целю повышения динамических показателей привода и уменьшения расхода энергии, рекомендуется применять тихоходные двигатели с относительно пониженной частотой вращения; для механизмов с числом включений до 300 в час. 

Двигатель Д816 

Характеристики: 

климатическое исполнение  У, УХЛ, Т 

группа механических воздействий  М3

категория размещения - 1 или 2 (для экспорта и по отдельному заказу)

допустимый уровень  шума - по 1 или 2 классу

класс защиты по электробезопасности - 01, ГОСТ 12.2.007-75

степень защиты IP23, IP44, IP54

класс изоляции двигателей - Н, ГОСТ 8865-93

степень защиты клеммной коробки (при ее наличии) - IP56

способ охлаждения - с независимой вентиляцией IC16, IC17 (ГОСТ 20459-87) или с естественной вентиляцией IC30 (ГОСТ 20459-87) 

Тип двигателя  Д816 

Высота оси  вращения, мм  325 

Мощность, кВт 85 

Ток, А  430 

Частота вращения, об/мин 800 

 

 

 
 
 
 
 

 
 

Выбор редуктора

Передаточное  число редуктора определяется по номинальной скорости

вращения выбранного двигателя ω_н и основной скорости движения исполнительного органа v_о по формуле

     где D – диаметр колеса (ролика, шкива и т.п.), находящегося на выходном валу редуктора и преобразующего вращение вала в поступательное движение исполнительного органа рабочей машины.

     Редуктор  выбирают по справочнику, исходя из требуемого передаточного числа, заданного  значения номинальной мощности (или  моментов на тихоходном и быстроходном валу) и скорости выбранного двигателя  с учетом характера нагрузки (режима работы) РО, для которого проектируется электропривод.

     Выбранный редуктор должен иметь передаточное число равное или несколько меньшее  расчетного значения. При передаточном числе, превышающем расчетное значение, скорость на валу рабочего органа не достигнет заданного значения, что приведет к снижению производительности рабочей машины.

     Режим работы редуктора следует принимать  “тяжелый”.

     

     

 

 

 
 
 
 
 

      Выберем редуктор 1Ц2У-355Н

      Редукторы 1Ц2У-Н зубчатые цилиндрические двухступенчатые узкие горизонтальные общего назначения служат для увеличения крутящих моментов и уменьшения частоты вращения. Редукторы применяются в районах с умеренным климатом (исполнение У), сухим и влажным тропическим климатом (исполнение Т), категорий размещения 1, 2, 3, 4 (работа на открытом воздухе под навесом, в закрытых помещениях и помещениях с регулируемым климатом).

      Условия применения редукторов цилиндрических Ц2У-315Н, Ц2У-355Н, Ц2У-400Н

      - нагрузка постоянная и переменная, одного направления и реверсивная;

      - работа постоянная и с периодическими  остановками; 

      - вращение валов в любую сторону,  частота вращения быстроходного  вала до 1500 об/мин  
 

      Термическая мощность, кВт -  80

      Допускаемая радиальная консольная нагрузка, Н – 22400

 

       5 Расчет приведенных статических моментов, моментов инерции и коэффициента жесткости системы электропривод - рабочая машина 

     На  этапе предварительного расчета  мощности электродвигателя по заданным техническим показателям рабочей  машины были рассчитаны статические  и динамические моменты рабочей машины. После выбора двигателя и редуктора, когда известны передаточное число, коэффициент полезного действия КПД редуктора, статические моменты рабочей машины, приведенные к валу двигателя, рассчитываются по формуле 

 
 
 
     

 
 
 

     С учетом потерь в редукторе статические моменты на валу рассчитывают в зависимости от режима работы электропривода.

Статический момент на валу в двигательном режиме

 
 
 
      

 
 

      где - КПД редуктора. 

     При уточненных расчетах установившихся и  переходных режимов работы электропривода необходимо также учитывать момент потерь холостого хода (момент постоянных потерь) двигателя, который покрывается за счет электромагнитного момента двигателя.

                           

                                       

                                       

                                       

                                        

      

 
      

 
 
      

      

 
 
      

      

 
 
      

      

 
 
 
 
 
 
 

      При этом в статическом моменте учитываются  не только силы сопротивления движению в рабочей машине, но также и потери в редукторе, и механические потери в двигателе.

      Суммарный приведенный к валу двигателя  момент инерции системы может  быть рассчитан по соотношению

 
 
            

 
      

 
 
 
      

      

 
 
 
 
 

      Приведенную к валу двигателя жесткость упругой  механической связи определяют через значение крутильной жесткости рабочего вала (упругой муфты) по формуле:

                        

      

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      6 Проверка двигателя  по производительности, нагреву, перегрузочной  способности и  условиям пуска 

      Используя выбранные выше значения пусковых и тормозных моментов, скоростей установившихся режимов и возможности выбранной схемы управления двигателем, рассчитываем:

      – время переходных процессов 

      Для приближенного расчета времени  переходного процесса оценивают средний момент двигателя М_ср :

      Средний момент при реостатном пуске и торможении

 
      

 
 
 
      

 
 
      

 
      

 
 
 
      

 
      

      

 
 
 
 

      Время переходных процессов при пуске

      

 
      

 
 
 
 

      Время переходных процессов при торможении

                                        

 
      

 
 
 
      

 
      

 
 
 

      Угол поворота вала двигателя за время переходного процесса

      - при пуске

                                         
 
 
 

 

 
 
 
 

        - при торможении 
 

      

      

 
 
 
 

          Проверка двигателя по производительности заключается в сравнении суммарного фактического времени работы электропривода в цикле с заданным значением времени работы в исходных данных для проектирования.