Расчет нагрузочных диаграмм и выбор двигателя

Расчет ведем по методике изложенной в [1].

Построение нагрузочной диаграммы и тахограммы.

Движение с грузом.

Вес тележки и груза:

Результирующее усилие при движении с грузом:

f=0,0005 — коэффициент трения качения;

м=0,08 — коэффициент трения скольжения;

k_p=2 -коэффициент реборд;

Сила трения при движении с грузом:

Статический момент с грузом:

гдепередаточное число редуктора;

— КПД при полной загрузке.

Движение без груза.

Вес тележки без груза:

Сила трения при движении без груза:

Статический момент без груза:

Расчет времени цикла:

Время работы с грузом и без груза одинаково:

Учитывая продолжительность включения ПВ=35%, найдем время цикла:

Время паузы:

Предварительная нагрузочная диаграмма и тахограмма приведены на рис. 1.2.

Рис. 1.2 Предварительная нагрузочная диаграмма и тахограмма.

Предварительный выбор двигателя из серии S1:

Определим эквивалентный момент:

Угловая скорость колеса тележки и номинальная расчетная скорость двигателя:

Расчетная частота вращения двигателя:

Расчетная мощность двигателя:

где k_з=1,2 — коэффициент запаса, приблизительно учитывающий динамический момент механизма и двигателя;

Выберем двигатель 2ПФ132LГУХ4 с техническими данными серии S1[2]:

Мощность: 2.8 кВт Напряжение: 220 В Номинальная частота вращения: 950 об/мин КПД: 67%.

Класс изоляции — B (130 °С) расчетная 90 °C Сопротивление обмотки при 15 °C, Ом:

• — якоря: 1,08 Ом
• — добавочных полюсов: 0,915 Ом
• — возбуждения: 25 Ом

Индуктивность цепи якоря: 23мГн Момент инерции: 0,048 кг· м²

Номинальная угловая скорость двигателя:

Расчет параметров двигателя:

где t_раб=90°С — рабочая температура;

t_раб=15°Стемпература в холодном состоянии;

б=0.004 — температурный коэффициент сопротивления меди;

Суммарное сопротивление обмотки якоря и дополнительных полюсов:

Суммарное сопротивление обмотки якоря и дополнительных полюсов, приведенное к рабочей температуре:

Сопротивление цепи якоря при рабочей температуре:

где R_щ — сопротивление щеточного контакта;

где U_щ=2 В — падение напряжения на щеточном контакте;

I_дв — ток якорной цепи:

Ток возбуждения:

Номинальный ток якоря:

Коэффициент ЭДС двигателя:

Определим номинальный момент двигателя:

Определим допустимый момент двигателя:

где л=2.5 перегрузочная способность двигателя на время не более 60 c.

Проверка выбора двигателя:

Найдем суммарный момент инерции привода:

Приведенный момент инерции при движении с грузом:

где с — радиус приведения.

Приведенный момент инерции при движении без груза:

Принимаем момент инерции неучтенных вращающихся частей равным 20% от момента инерции двигателя.

Суммарный момент инерции привода, приведенный к валу двигателя при перемещении с грузом:

Суммарный момент инерции привода, приведенный к валу двигателя при перемещении без груза:

Найдем допустимое угловое ускорение:

Найдем динамический момент при движении с грузом:

Найдем динамический момент при движении без груза:

Рассчитаем уточненную нагрузочную диаграмму и тахограмму.

Время работы привода с грузом с учетом ускорения:

1. С нуля до пониженной скорости:

Пройденный путь:

2. С пониженной скорости до номинальной Пройденный путь:

/2 — средняя скорость движения по участку.

3. Пройденный путь на пониженной скорости за заданное время t3=2 с:

Весь путь за половину времени цикла:

где s₄ — путь, пройденный на номинальной скорости Время работы на номинальной скорости:

Время работы привода без груза с учетом ускорения:

1. С нуля до пониженной скорости:

Пройденный путь:

2. С пониженной скорости до номинальной Пройденный путь:

/2 — средняя скорость движения по участку.

3. Пройденный путь на пониженной скорости за заданное время t3=2 с:

Весь путь за половину времени цикла:

где s₄ — путь, пройденный на номинальной скорости Время работы на номинальной скорости:

Новое время работы:

Новое время цикла:

Время паузы:

Максимальный и минимальный момент по нагрузочной диаграмме с грузом:

Максимальный и минимальный момент по нагрузочной диаграмме без груза:

Момент привода с грузом с учетом ускорения:

1. С нуля до пониженной скорости за t1=0,415с:

=.

2. С пониженной скорости до номинальной за t3=2,085 с:

=.

3. Момент на пониженной скорости за заданное времяt2=2 с:

=.

4. Момент на номинальной скорости за t4=66,836с:

=.

5. С номинальной скорости до пониженной за t5=t3=2,085 с:

=.

6. Момент на пониженной скорости за заданное времяt6=t2=2 с:

=.

7. С пониженной скорости до нуля t7=t1=0,415с:

=.

Момент привода без груза с учетом ускорения:

1. С нуля до пониженной скорости за t1=0,415с:

=.

2. С пониженной скорости до номинальной за t3=2,085 с:

=.

3. Момент на пониженной скорости за заданное времяt2=2 с:

=.

4. Момент на номинальной скорости за t4=66,836с:

=.

5. С номинальной скорости до пониженной за t5=t3=2,085 с:

=.

6. Момент на пониженной скорости за заданное время t6=t2=2 с:

=.

7. С пониженной скорости до нуля t7=t1=0,415с:

=.

Уточненная нагрузочная диаграмма и тахограмма приведены на рис. 1.4.

Рис. 1.4 Уточненная нагрузочная диаграмма и тахограмма.

По уточненной нагрузочной диаграмме найдем эквивалентный момент:

Обозначим:

Максимальный момент по нагрузочной диаграмме:

Двигатель подходит по условиям нагрева и перегрузки.