Построение кинематической схемы механизма

 

При расчёте будем руководствоваться следующими допущениями:

а) усилия, создаваемые тяговыми канатами, компенсируются уравно­вешивающими цепями;

б) в начале рабочего цикла груз находится на нижнем уровне;

в) во время движения груз проходит максимальный путь.

На рис. 1 приведены кинематические схемы механизмов, в исходном состоянии.

а) б)

Рис.1 Кинематическая схема электропривода: а – с уравновешенной лебедкой;
б – с неуравновешенной лебедкой

 

РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ И СИЛ

 

Статические моменты при движении с грузом

Сила тяжести со стороны груза

 

, (1)

 

где m ₁ – масса грузозахвата, кг;

m ₀ – масса полезного груза (грузоподъемность), кг;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

Сила тяжести со стороны противовеса

 

, (2)

 

где m ₂ – масса противовеса, кг.

Статический момент на барабане

 

. (3)

 

Статический момент на промежуточном валу зубчатой передачи

(4)

 

где i ₁ – передаточное число первой ступени редуктора.

Статический момент на валу двигателя

 

(5)

 

где i ₂ – передаточное число второй ступени редуктора.

 

Статические моменты при движении без груза

Сила тяжести со стороны груза

 

, (6)

 

Сила тяжести со стороны противовеса

 

, (7)

 

Статический момент на барабане

 

. (8)

 

Статический момент на промежуточном валу зубчатой передачи

 

. (9)

 

Статический момент на валу двигателя

 

. (10)

 

Направление всех рассчитанных статических моментов и сил необходимо указать на кинематической схеме механизма (рис. 1).

 

 

РАСЧЕТ ПРИВЕДЕННЫХ СТАТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ

 

Приведенный момент действующий на валу двигателя определяется из закона сохранения мощности

 

, (11)

 

следовательно . (12)

 

Чтобы привести к валу двигателя статические моменты, действующие в электроприводе, не нужно знать тип передачи и количество ступеней передачи, а достаточно знать отношение скоростей на входе в привод и на его выходе – скорость вращения барабана.

Исходя из формул передаточных чисел редуктора и определяем отношение

. (13)

 

Приведенный статический момент, действующий на валу двигателя, при движении с грузом

 

. (14)

 

Приведенный статический момент, действующий на валу двигателя, при движении без груза

. (15)

 

 

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

 

Угловая частота вращения барабана (шкива)

 

, (16)

 

где V – скорость подъема груза, м/с²;

D – диаметр барабана (шкива), м.

Угловая частота вращения промежуточного вала зубчатой передачи

 

, (17)

 

Угловая частота вращения двигателя

 

, (18)

 

Скорость вращения двигателя

 

. (19)

 

Предварительно определяем требуемую мощность двигателя

 

, (20)

 

где k_з –коэффициент запаса, принимаем k_з =1,3.

 

Обоснование выбора электродвигателя.

Асинхронный электродвигатель нашёл широкое применение в промышленности благодаря простоте в обслуживании и эксплуатации, низкой стоимости, высокой надёжности и простой конструкции. Однако у таких моделей есть и недостатки: они отличаются малым пусковым моментом и большим пусковым током, плохо переносят изменения параметров сети. Для регулирования скорости необходимо использовать современные преобразователи. В промышленности асинхронные электродвигатели используются с целью привода механизмов, не предъявляющих особые требования к показателям качества электроэнергии, пусковым показателям, скольжению.

По справочным данным [3, 4] предварительно выбираем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором марки __________________.

Номинальные параметры приведены в таблице 1.

Таблица 1. Номинальные параметры электродвигателя

Наименование параметра	Условное обозначение	Значение параметра
Мощность	Р Н, кВт
Синхронная скорость	n 0, об/мин
Число пар полюсов	р П
Номинальное скольжение	s Н, %
Критическое скольжение	s К, %
Коэффициент мощности	cos φН
Коэффициентполезного действия	ηН, %
Момент инерции ротора	J ДВ, кг∙м^2
Кратность пускового момента	m П
Кратность критического момента	m К
Активное сопротивление обмотки статора	, о.е.
Индуктивное сопротивление обмотки статора	, о.е.
Активное сопротивление приведенной обмотки ротора	, о.е.
Индуктивное сопротивление приведенной обмотки ротора	, о.е.

 

 

Приведение моментов инерции

 

Приведение моментов инерции к одной оси вращения основано на том, что суммарный запас кинетической энергии движущихся частей привода, отнесенный к одной оси, остается неизменным. При наличии вращающихся частей, обладающих моментами инерции J ₁, J ₂ … J ₅ и угловыми скоростями ω₁, ω₁, ω₃, можно заменить их динамическое действие действием одного момента инерции J_ПР, приведенного к скорости вала двигателя.

Исходя из закона сохранения кинетической энергии можно записать

 

. (21)

 

Тогда результирующий момент инерции, приведенный к валу двигателя можно рассчитать по формуле

 

(22)

 

Суммарный момент инерции при движении с грузом

 

(23)

 

Суммарный момент инерции при движении без груза

 

(24)