mu1 (Методические указания по технической механике), страница 3
Описание файла
Документ из архива "Методические указания по технической механике", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "остальные рефераты" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "остальные рефераты" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "mu1"
Текст 3 страницы из документа "mu1"
Переходный процесс может быть ограничен временем tп ,с или предельным угло-вым ускорением вала нагрузки н, рад/с2, при этом должен быть задан момент инерции нагрузки Iн, кгм2.
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:
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)
и достаточную плавность слежения: приведенный к валу двигателя момент статической нагрузки не должен превышать 5...1O % значения пускового момента электродвигателя, а, следовательно, передаточное отношение редуктора должно удовлетворять неравен-ству
ір ≥ γ ∙ Тнс /Tп, (2.8)
где γ - коэффициент плавности следящей системы, а мощность двигателя в номи-нальном режиме - неравенству
Nном≥ γ ·Тнс · ωнmax /2 (2.9)
Для систем высокой точности с погрешностями установок угла 0,0002...О,001 рад принимают γ = 10...20; при погрешностях по углу установки 0,002...0,007 рад можно принимать γ= 5...10.
Приведенные методы выбора параметров следящего привода не являются общими, а применяются для условий, указываемых в наименовании методики и во вводной части к ним.
А. Для режимов с совпадающими во времени значениями ωнmax и εнmax.
Методика применима для систем, отрабатывающих сигналы вида
1) θ = ω0t; ωнmax =ωн =ω0; ε = 0
2) θ = ω0t + ε0 t2 /2;ωнmax=ωн=ω0 + ε0 tmax ; εнmax = ε0
3) θ = θ0 (1-e-αt ); ωнmax= ωнmax= θ0 · w; |ε|нmax = θ0 ·w2
4) θ = w0·t3+ w1·t2 + w2·t; ωнmax=; εнmax =
5) θ =2 θ0 t2 / tn2; ωнmax=2 θ0 / tn; |ε|нmax = 2 θ0 / tn2
используемые в приводах РЛС, вычислительных механизмах, приводах управления и др., основной режим работы которых - продолжительные или часто повторяющиеся пе-риоды работа с максимальной мощностью, т.е. работа двигателя в номинальном режиме.
Методика выбора электродвигателя
1. Отобрать двигатели, быстродействие которых, с
τ = Ірот · ωном / Тном (2.10)
меньше требуемого
τ = ωнmax / εнmax , (2.11)
где ωном - номинальная угловая скорость двигателя, рад/c;
Tном- номинальный момент на валу двигателя, Н∙м;
ωнmax -заданная максимальная угловая скорость вала нагрузки, рад/с;
εнmax - заданное максимальное угловое ускорение нагрузки, рад/с2.
2. Определить полную мощность нагрузки, Вт:
N∑ = (Tнс / η′р+ Iн εнmax) ∙ωнmax (2.12)
где Tнс - статический момент нагрузки, Н∙м;
η′р - ориентировочное значение КПД редуктора (см. формулу (2.3);
Iн - момент инерции нагрузки, кг ∙ м2.
3. Выбрать значения коэффициента плавности и установить соотношение нагрузок:
Tнс ≥ Iн∙ εнmax / (0,5∙ γ-1) (2.13)
Если Tнс больше правой части неравенства (13), выбор параметров привода выполняют по пп.4-8, если меньше - по пп. 9-12.
4. Определить относительное передаточное отношение
5. Определить необходимую номинальную мощность двигателя, Вт:
Nном 0 = (1+ α2ск)·N∑ (2.15)
и необходимый динамический коэффициент, Н∙м/с2:
6. Выбрать двигатель, у которого
7. Определить оптимальное значение передаточного отношения редуктора
8.. Если двигатель пришлось выбрать с большим запасом по мощности или Кд, проверить возможность применения передаточного отношения
при котором обеспечивается максимальное быстродействие. Его можно принять при выполнении условий:
9. Необходимая мощность двигателя, Вт:
Nном 0 = 1,5∙ N∑. (2.20)
и необходимый динамический коэффициент, Н∙м/с2,
Кдо= 4,5∙ N∑∙ εнmax / ωнmax. (2.21)
10. Выбрать двигатель, для которого соблюдаются условия:
11. Определить оптимальное значение передаточного отношения редуктора из условия
Если условие (2.22) не соблюдается, принять
После выполнения геометрического расчета редуктора следует проверить двига-тель по тепловому режиму (для двигателей постоянного тока - обязательно):
Тном / Тср.кв.≥(1…1,08), где
Б. Для систем, отрабатывающих ступенчатые входные воздействия в опти-мальном переходном режиме
(εнmax и ωнmax совпадают во времени)
Режим используется в системах дистанционного управления, в устройствах ввода данных, блоках сравнения и согласования и др.
Заданы: значения входного воздействия (угол перестановки) Θ, рад; время пере-ходного процесса t, с; момент инерции нагрузки Iн, кг·м2, статический момент нагрузки Т, Н·м; коэффициент плавности, принимаемый γ = 10...20.
Методика выбора электродвигателя,
1. Определить параметры оптимального переходного процесса:
максимальное угловое ускорение при пуске εнп = 5,02∙ θн/t2п;,
расчетную угловую скорость ωнmax = 3,6 ∙θн/tп.
2. Определить соотношение нагрузок:
Если Тнс больше правой части неравенства (2.24), выбор параметров привода вы-полняют согласно пп.3-5 (ниже), если меньше - используют методику А (пп. 2; 9…11).
3. Определить динамические характеристики привода: