Компоненты и характеристики электрического привода
Электрический привод – это электромеханическая система, которая предназначена для преобразования электрической энергии в механическую и обратно.
Пример функциональной схемы электрического привода изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Функциональная схема электрического привода. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь; 1 - электрический преобразователь; 2 - электромеханический преобразователь; 3 - механический преобразователь; 4 - устройство управления; 5 - информационные сигналы; 6 - система управления; 7 - исполнительный орган.
Основные характеристики электрического привода: статические и динамическая. Статические характеристики делятся на механические и электромеханические. Механическая характеристика представляет собой зависимость угловой скорости вращения от электромагнитного момента. Она используется для анализа динамических и статических режимов работы электрического привода. Электромеханическая характеристика является зависимостью угловой скорости вращения вала от электрического тока.
Динамическая характеристика электрического привода – это зависимость между мгновенными значениями двух координат электропривода для одного и того же момента времени при переходном режиме работы.
Расчет электрического привода
Порядок расчета электропривода зависит от исходных данных, условий технического задания, а также условий эксплуатации привода. В общем виде процесс расчета может состоять из следующих этапов:
- Определение мощности на исполнительном органе.
- Определение общего коэффициента полезного действия привода.
- Определение необходимой мощности двигателя.
- Определение кинематических параметров выходного вала.
- Определение передаточного числа привода.
- Определение возможных частот вращения электродвигателя.
- Выбор электрического двигателя.
- Уточнение общего передаточного числа.
- Разбивка передаточного числа по ступеням привода.
- Определение скоростей и частот вращения валов.
- Силовой расчет привода.
Допустим, что необходимо подобрать электрический двигатель, выполнить кинематический и силовой расчет привода цепного конвейера (изображен на рисунке ниже), имея следующие исходные данные:
- Окружная сила на тяговой звездочке.
- Скорость тяговой цепи.
- Шаг цепи.
- Количество зубьев тяговой звездочки.
Рисунок 2. Привод цепного конвейера. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь: 1 - электрический двигатель; 2 - редуктор; 3 - упругая муфта; 4 - цепная передача; 5 - вал машины; 6 - рама.
Расчет начинается с определения мощности на выходном валу, по формуле, которая имеет следующий вид:
$Рвых = F*V$
где: F - окружная сила на тяговой звездочке; V - скорость тяговой цепи.
Затем рассчитывается общий коэффициент полезного действия по формуле:
$n = hм*hб*hт*hц*hпп$
где: hм - коэффициент полезного действия упругой муфты; hб - коэффициент полезного действия быстроходной зубчатой передачи; hт - коэффициент полезного действия тихоходной зубчатой передачи; hц - коэффициент полезного действия цепной передачи; hпп - коэффициент полезного действия опор выходного вала.
Необходимая мощность двигателя рассчитывается следующим образом:
$Рэ = Рвых/n$
Для расчета диаметра приводной звездочки используется следующая формула:
$D = t*10^{-3}/sin(180/z)$
где: t - шаг цепи; z - число зубьев тяговой звездочки.
Скорость вращения выходного вала рассчитывается по формуле:
$w = (2*V)/D$
Формула для расчета частоты вращения выходного вала имеет следующий вид:
$nвых = (30*w)/п$
где п = 3,14
Теперь рассчитывается общее передаточной число привода:
$u = uбп*uтп*uц$
где: uбп - передаточное число быстроходной ступени редуктора; uтп - передаточное число тихоходной ступени редуктора; uц - передаточное число цепной передачи.
Передаточные числа ступеней являются табличными данными. Далее рассчитывается диапазон возможных частот вращения двигателя:
$nэт = (umin…umax)*nвых$
После этого в соответствии с полученными данными и рекомендациями выбирается модель электрического двигателя. Для уточнения общего передаточного числа двигателя используется формула:
$u = nэ/nвых$
где nэ - частота вращения вала выбранного электрического двигателя.
Разбивка передаточного числа по ступеням производится исходя из следующей зависимости:
$uред = u/uц$
После этого осуществляется разбивка передаточных чисел по ступеням редуктора, уточняется фактическое передаточное число редуктора, определяется отклонение фактического передаточного числа от ранее рассчитанного значения.
Чтобы рассчитать скорость вращения вала выбранного двигателя применяется формула:
$wэ = (п*nэ) / 30$
Для быстроходного вала редуктора скорость и частота вращения рассчитываются следующим образом:
$nб = nэ$
$wб = wэ$
Для тихоходного вала редуктора формулы выглядят следующим образом:
$nт=nп/uт$
$wт = wп/uт$
Для выходного вала привода скорость и частота вращения рассчитываются по формулам:
$nвых = nт/uц$
$wвых = wп/uц$
Затем рассчитываются мощности и вращающие моменты на валу выбранного двигателя, выходном валу и валах редуктора (быстроходный, промежуточный, тихоходный).
