Построение диаграмм производственного механизма

Для построения тахограммы и нагрузочной диаграммы рассчитаем время полного цикла работы электропривода и угловые скорости производственного механизма. Так как по условию задания имеем две технологические частоты, время одного цикла работы имеет вид:

 

 

Произведем перерасчет частот вращения n_i рабочего органа производственного механизма на угловые скорости ω _i:

 

                                                    (3.1)

 

 

По данным расчетов выполним построение тахограммы рис.3.2а и нагрузочной диаграммы производственного механизма рис.3.2б.

 

Рис.3.2а. Диаграмма скорости Производственного механизма

Рис.3.2б. Нагрузочная диаграмма производственного механизма

 3.3 Расчет мощности электродвигателя и выбор по каталогу

Анализ диаграммы скорости и нагрузочной диаграммы производственного механизма показывает, что рассматриваемый электропривод работает в повторно-кратковременном режиме работы.

Для повторно-кратковременного режима работы электродвигателя по нагрузочной диаграмме механизма (нагрузки отнесены к валу механизма) определяется среднеквадратичное значение мощности с помощью формулы:

 

               (3.2)

где m – число рабочих участков в цикле;

P_i – мощность на i -м интервале;

t _{р i} – продолжительность i -го интервала;

β _i – коэффициент ухудшения теплоотдачи на i -м интервале, соответствующий значению угловой скорости ω _i на этом интервале;

ω_max – максимальная скорость производственного механизма.

 

При найденных угловых скоростях и заданном моменте производственного механизма M_мех=760Н·м Мощность при работе электродвигателя на технологических скоростях определяется по формуле:

          (3.3)

Вычислим мощности двигателя:

 

Приближенно зависимость коэффициента ухудшения теплоотдачи от угловой скорости можно найти из выражения:

 

                       (3.4)

 

Для двигателя постоянного тока, выполненного в закрытом самовентилируемом исполнении, коэффициент ухудшения теплоотдачи β₀ = 0,45÷0,55. Принимаем β₀ = 0,5.

Тогда для угловой скорости ω₁=ω_max=17,8c вычислим коэффициент ухудшения теплоотдачи:

 

 

С учетом вычисленных значений P_i и  находим среднеквадратичное значение мощности:

 

 

Расчетная продолжительность включения определяется из выражения:

 

 

Пересчитаем среднеквадратичную мощность на ближайшую каталожную продолжительность включения:

 

                          (3.5)

 

где ПВ_к – ближайшая к расчетной каталожная продолжительность включения, которая выбирается из ряда номинальных значений: 15%, 25%, 40%, 60%, 100%.

 

Проводим расчеты для ПВ_к1 = 40% и ПВ_к2 = 60%.

 

 

Каталожные мощности:

 

Определяем расчетную мощность двигателя по формуле:

 

                         (3.6)

где k _з– коэффициент запаса (принимаем k _з = 1,1);

               η_п – КПД передачи (по условию задания η_п = 0,96).

 

По каталогу (приложение №1) выбирается несколько электродвигателей ближайшей большей мощности с различными номинальными частотами вращения:

Таблица  3.1

	Тихоходные		Быстроходные
Двигатель	ДП-42	МП-42	ДП-41	ДП-32
ПВ, %	40	60	40	60
P н, кВт	21	16	23	16
n н, об/мин	660	700	1120	1140
U н, В	220	220	220	220
I н, А	110	84	120	85
(R я + R дп),Ом	0.1155	0,168	0,0125	0,018
J, кг·м^2	1.05	0,95	0,8	0,425

 

Для каждого двигателя вычислим расчетное передаточное отношение редуктора:

 

                         (3.7)

где ω_ндi – номинальная скорость i – го двигателя;

ω_max.м–максимальная скорость производственного механизма.

 

Вычисляем номинальные скорости для 4-х выбранных электродвигателей:

 

Для каждого из выбранных двигателей вычислим расчетное передаточное отношение редуктора:

 

Промышленность выпускает редукторы с передаточным числом из стандартного ряда: 1,0; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4,0; 4,5; 5,0; 5,6; 6,3; 7,1; 8,0; 9,0.

 

Необходимое стандартное передаточное отношение редуктора можно найти следующим образом:

 

                                 (3.8)

где i _{ст i} – стандартное передаточное число редуктора; x – целое число.

 

Стандартное передаточное отношение редуктора выбирается из условия ближайшего меньшего значения к расчетному:

 

(3.9)

Стандартные передаточные отношения редукторов составят:

 

Для каждого двигателя найдем оптимальное по условию минимизации времени пуска передаточное отношение редуктора:

 

                               (3.10)

где J _м – момент инерции производственного механизма;

J _дв – момент инерции ротора двигателя;

k – коэффициент, учитывающий момент инерции редуктора (принимаем k = 1,1):

 

Для каждого двигателя найдем отношение стандартного передаточного отношения редуктора к оптимальному передаточному отношению:

 

Двигатель с Θ, наиболее приближенной к единице, принимается в качестве приводного. Так как значение Θ ₃ (0,783) наиболее приближенно к единице, для дальнейших расчетов выбираем двигатель быстроходного исполнения ДП-41. Его технические характеристики указаны в таблице 3.2

 

 

Таблица  3.2

Двигатель ДП-41 быстроходного исполнения
P н, кВт	23
n н, об/мин	1120
U н, В	220
I н, А	120
(R я + R дп),Ом	0,0125
J, кг·м^2	0,8