4 Выбор параметров винта и определение передаточного числа

Нам необходима динамическая грузоподъемность винта, удовлетворяющая наибольшей силе подачи стола. При этом винт должен выдерживать максимальную нагрузку. По этим условиям предварительно выбираем винты диаметром d₁ = 25 мм и d₂ = 32 мм.

Выбирали винты по динамической грузоподъемности, их характеристики:

1. Диаметр винта: d₁ = 25 мм.

Шаг винта: τ = 10 мм.

Жесткость винта: G = 420 Н/мкМ.

Момент холостого хода: М_хх = 0,2 Н·м.

2. Диаметр винта: d₁ = 32 мм.

Шаг винта: τ = 5 мм.

Жесткость винта: G = 590 Н/мкМ.

Момент холостого хода: М_хх = 0,4 Н·м.

Частота вращения двигателя, соответствующая скорости быстрого хода

Угловая скорость рассчитывается по формуле

Передаточное отношение винт-гайки

Скорость при большей мощности равна скорости максимальной подачи V_max=S_bx=5000 мм/мин.

Найдем момент инерции винта

,

где m_v – масса винта, кг.

,

где L_v – длина винта, принимается 1,5 от длины перемещения стола.

L_v = 1,5 · 630 = 945 мм,

ρ_ст = 7800 кг/м³,

Номинальный момент двигателя при КПД двигателя η_дв = 0,9

Скорость двигателя подачи при скорости быстрого хода

Скорость двигателя подачи при рабочей скорости

5 Выбор электродвинателя комплектного электропривода

По значениям номинального момента двигателя Мном1 = 16,923 Н·м и Мном2 = 8,461 Н·м выбираем двигатели 2ДВУ165М и 2ДВУ165S соответственно.

Длительный момент

Мдл1 = 17 Н·м,

Мдл2 = 13 Н·м.

Максимальный момент

Мmax1 = 2· Мдл1 = 2·17 = 34 Н·м,

Мmax2 = 2· Мдл2 = 2·13 = 26 Н·м,

Момент трения двигателя

Приведем массу винта к массе стола

m'ν1 = Jν1·i1 = 2,827·10^-4 ·628,319 = 111,595 кг,

m'ν2 = Jν2·i2 = 7,588·10^-4 ·1257 = 1198 кг.

Момент трения двигателя и подшипников, приведенный к силе трения стола

Ftrd1 = Mtr1·i1 = 1,523·628,319 = 956,945 Н,

Ftrd2 = Mtr2·i2 = 0.762·1257 = 956,945 Н.

Момент инерции двигателя (желаемый)

Jdvig1 = 51 · 10^-4 кг/м2,

Jdvig2 = 39 · 10^-4 кг/м2,

Мdvig1 = Jdvig1·i1 = 51·10^-4 ·628,319 = 2013 Н·м.

Мdvig2 = Jdvig2·i2 = 39·10^-4·1257 = 6159 Н·м,

Масса двигателя и винта, приведенные к столу

Mvd1 = Mdvig1 + m'ν1 = 2013+ 111,595= 2125 кг,

Mvd2 = Mdvig2 + m'ν2 = 6159+ 1198= 7457 кг.

Сравним два типа двигателя и выберем тот, который имеет лучший запас по скорости и усилию.

Двигатель 2ДВУ165M, его характеристики:

Номинальная частота вращения, N_max1 = 2000 об/мин;

Номинальное напряжение питания, U_nom = 110 В;

Момент инерции, J_d1 = 51 · 10^-4 кг/м²;

Масса, m_dvig1 = 19 кг;

Момент номинальный, M_nom1 = 17 Н·м.

Двигатель 2ДВУ165S, его характеристики:

Номинальная частота вращения, N_max2 = 2000 об/мин;

Номинальное напряжение питания, U_nom = 110 В;

Момент инерции, J_d2 = 39 · 10^-4 кг/м²;

Масса, m_dvig2 = 16 кг;

Момент номинальный, M_nom2 = 13 Н·м.

Номинальная частота вращения двигателей

Определение силы подачи

F_{подачи1} = M_nom1 · i₁ = 17 · 628,319 = 1,068 · 10⁴ Н,

F_{подачи2} = M_nom2 · i₂ = 7 · 1257= 1,633 · 10⁴ Н.

Угловая скорость двигателей

Скорость подачи двигателей при различных передаточных отношениях

Подставив полученные значения сил подачи F_{подачи1} и F_{подачи2} и соответствующие им подачи двигателей V₁ и V₂ в график зависимости скорости от силы можно сделать вывод, что значения силы в точке 1 в отличие от 2 обеспечивает оптимальную скорость, но при этом проигрывает в силе.

Окончательно принимаем двигатель 2ДВУ165М.

Двигатель вентильный с постоянными магнитами, поэтому управление только по якорю.

Мощность электродвигателя, примерно

Напряжение номинальное принимаем U_nom = 110 В

КПД двигателя, в долях η_d = 0,7.

Ток номинальный

Сопротивление якоря

Поток номинальный

Сопротивление якорной цепи

R_яц = R_яд+R_vt+R_vd,

R_яц = 1,427+0,692+0,087 = 2,206 Ом.

Ток короткого замыкания