Предварительный расчет мощности электродвигателя и его выбор

Для того чтобы ориентировочно оценить требуемую для данного механизма мощность двигателя, необходимо определить тем или иным способом мощность или момент производственного механизма на разных участках его работы и скорости движения рабочего органа механизма на этих участках. Другими словами, необхо­димо построить нагрузочную диаграмму производственного механизма, дополнен­ную его тахограммой.

Поскольку электродвигатель и редуктор еще неизвестны, невозможно на дан­ном этапе определить полные статические и динамические нагрузки электропривода. Поэтому в первом случае предварительный расчет мощности двигателя основыва­ется только на учете статических нагрузок, а во втором случае появляется возмож­ность учесть и часть динамических нагрузок, обусловленных изменениями кинети­ческой энергии рабочих органов механизма.

Расчёт статических мощностей

2.1.1 Мощность силы тяжести P₁ вычисляем по формуле:

,

где m₁ – масса деталей и узлов, опирающихся на подшипник, определяется по формуле: m₁ = (m_гру + m_гр) - при движении с грузом;

                 m₂ = ( m_гру) - при движении без груза; 

                  m_гр – масса груза;

 m_гру – масса грузозахватывающего устройства; 

 g – ускорение свободного падения;

Мощность силы тяжести при движении с грузом:

 кВт

Мощность силы тяжести при движении без груза:

 кВт

2.1.2 Статическая мощность P вычисляется по формуле:

Статическая мощность при движении с грузом:

 кВт

Статическая мощность при движении без груза:

 кВт

Расчёт статических моментов

2.2.1 Момент силы тяжести М₁ вычисляем по формуле:

,

Момент силы тяжести при движении с грузом:

Момент силы тяжести при движении без груза:

2.2.2 Статический момент М вычисляется по формуле:

Статический момент при движении с грузом:

Статическая мощность при движении без груза

2.2.3 Время работы t_раб определяется по формуле

;

 с

Коэффициент (1.2-1.4) учитывает увеличение времени работы механизма из-за наличия в цикле двух пусков и двух торможений, когда скорость движения изме­няется от 0 до установившегося значения (и наоборот).

2.2.4 Длительность цикла работы :

Так как , то

 с

2.2.5 Время пауз определим по формуле:

По полученным данным строится нагрузочная диаграмма и тахограмма. Нагрузочная диаграмма и тахограмма механизма представлена на рисунке 2.

 с

Предварительный расчет мощности электродвигателя и его выбор

С использованием данных нагрузочной диаграммы рассчитываем среднеквадратичное значение мощности по формуле:

,

где P_к – мощность на к-ом участке диаграммы, Вт;

  t_к – длительность к-ого участка, с;

 кВт

Мощность двигателя для повторно-кратковременного режима работы P_д находится по формуле

,

где k₂ – коэффициент, учитывающий величину и длительность динамических нагрузок электропривода, а также потери в механических передачах и в электродвигателе; k₂ = 1,3 – 2.0;

ПВ_ф – фактическое значение относительной продолжительности включения двигателя;

ПВ_к – ближайшее к ПВ_ф каталожное значение относительной продолжительности включения для заданного типа двигателя; ПВ_к = 25 %.

кВт

Теперь выбирается двигатель подходящего по условиям эксплуатации конст­руктивного исполнения. Причем его номинальная мощность при  должна быть не­сколько больше .

 По каталогу выбираем краново-металлургический асинхронный двигатель с фазным ротором типа МТ , 380 В, ПВ= 25 %, со следующими каталожными данными: Р_н=45 кВт, n_н=577 об/мин, J_дв=4,37 кг·м², I_н=110 А.

4. Расчет приведенных статических моментов, моментов инерции системы электрический двигатель – рабо­чая машина

Для того чтобы можно было рассчитать статические и динамические характе­ристики электропривода, необходимо все статические и динамические нагрузки при­вести к валу двигателя. При этом должны учитываться не только передаточное число редуктора, но и постоянные потери в двигателе.

4.1.1 Передаточное число j_р определяем по формуле:

,

4.1.2 Номинальная скорость двигателя, вычисляется по формуле:

;

 об/мин

4.1.3 Номинальный кпд двигателя переменного тока:

4.1.4 Потери холостого хода двигателя (постоянные потери) можно определить, приняв их равными переменным потерям в номинальном режиме работы:

 кВт

4.1.5 Момент постоянных потерь двигателя:

4.1.6 Приведенные к валу двигателя статические моменты системы электродвигатель – рабочая машина на каждом участке работы рассчитываются по формулам:

4.2 Суммарный момент инерции J находим по формуле:

J = δ · J_дв + J_пр.р,

где δ – коэффициент, учитывающий момент инерции остальных элементов электродвигателя; δ = 1,5;

  J_дв – момент инерции якоря двигателя;

  J_пр.р – приведенный к валу двигателя суммарный момент инерции движущихся частей рабочей машины и связанного с ним груза, вычисляется по формуле:

;

5. Расчет приближенной нагрузочной диаграммы электродвига­теля

Расчет на данном этапе работы приближенной нагрузочной диаграммы двигателя, когда еще не рассчитаны статические характеристики и не оп­ределены способы пуска и торможения двигателя, позволяет выполнить предвари­тельную проверку двигателя по нагреву и тем самым сущест­венно снизить затраты времени на работу в случае, когда предварительно выбранный двигатель окажется неподходящим.

5.1 Номинальный момент двигателя:

5.2 Максимальный (пусковой) момент:

5.3 Момент переключения (минимальный):

5.4 Средний пусковой момент:

5.5 Средний тормозной момент:

5.6 Динамические моменты определяются следующим образом:

5.7 Зная значения динамических моментов, определяем ускорения:

5.8 Далее определяем времена пусков и торможений:

5.9 Углы поворота вала двигателя за время пусков и торможений:

5.10 Угол поворота вала двигателя, эквивалентный длине перемещения рабочего органа:

5.11 Угол поворота вала двигателя за время установившегося движения:

5.12 Время установившегося движения:

Мы поможем в написании ваших работ!