Расчет исполнительного двигателя (Энергетический расчет).

Исполнительный двигатель перемещает стержень, стержень связан с зубчатым колесом, которое вращается электродвигателем.

Определим мощность и тип исполнительного устройства:

 м/с

  м/с²

 кг – масса стержня

 м – радиус колеса

 м/с²

Н·м – статический момент

кг·м² – момент инерции колеса

рад/с – угловая скорость колеса

рад/с² – угловое ускорение колеса

 - КПД

Вт – требуемая мощность двигателя

По мощности выбираем двигатель МИ-41 с параметрами:

 КВт,  об/мин,  Н·м,

 кг·м²,  В,  Ом,  А

 - передаточное отношение

 

Проверка по скорости:

рад/с

рад/с

Двигатель не обеспечивает необходимой угловой скорости, так как

Изменим передаточное число редуктора:

Проверим двигатель на выполнение условия:

 Н·м

< 2 – двигатель подходит

Приведенный к оси двигателя момент нагрузки:

< M_n

Следовательно, двигатель выбран правильно.

 

Передаточная функция редуктора имеет вид:

 

По В.А. Бесекерскому берем функциональную схему двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, с выходным сигналом в виде угла поворота:

      

U_y – управляющее воздействие

M_y – возмущающий момент нагрузки

Ω – частота вращения

α – угол поворота вала

 

К₁ – коэффициент передачи по управляющему напряжению

T_я – электрическая постоянная времени якоря

T_д – электромеханическая постоянная времени

К₂ – крутизна механической характеристики двигателя по моменту

 

Рассчитаем необходимые постоянные времени и коэффициенты:

Н·м/А – коэффициент пропорциональности между моментом, развиваемым якорем и протекающим по нему током.

В·с/рад – коэффициент пропорциональности между ЭДС, возникающей на обмотке якоря и скорости его вращения ω_n

c

рад/с·В

 - опытный коэффициент βl = 0,25÷0,4 (Пособие к курсовой работе)

 - количество пар полюсов двигателя

 - индуктивность якоря

с

рад/ с·Н ·м

Находим передаточную функцию двигателя по управлению:

 

Общий вид передаточной функции:

>1 разбиваем на 2 апериодических звена

 

Найдем передаточную функцию двигателя по возмущению:

Общий вид передаточной функции:

>1 разбиваем на 2 апериодических звена

 

Общая часть функциональной схемы для двигателя будет иметь вид:

 

                 

 

Выбор усилителя мощности.

В качестве усилителя мощности используем транзисторный усилитель.

Найдем мощность управления, подаваемую на вход двигателя:

Вт

Для данной мощности необходимо выбрать широтно-импульсный регулятор:

Выбираем микросхему MSA 240:

 

В – выходное напряжение

 А – выходной ток

Вт – мощность на выходе

 В – напряжение питания

 В – входной сигнал

Передаточная функция усилителя мощности будет коэффициент усиления по напряжению: