1.1 Кинематическая схема и ее анализ. Исходные данные
Для рассматриваемого примера анализ требований заказчика может быть сформулирован в следующем виде:
во-первых, поскольку электромеханический привод (ЭМП) является составной частью САУ и БМ РСЗО и планируется к эксплуатации в полевых условиях, которые характеризуются температурным диапазоном от – 40О до + 50ОС, повышенной, свыше 80% влажностью, наличием пыли и грязи, высокой ремонтопригодностью, то эти условия определяют, что ЭМП должен содержать стандартные, широко распространенные составные узлы и детали, иметь корпус закрытого типа;
во-вторых, так как базовым источником электроэнергии является генератор (или АКБ) постоянного тока, а полевые условия эксплуатации накладывают дополнительные ограничения – он должен быть закрытого типа с принудительной вентиляцией, а наличие требований к переменной и реверсивной нагрузке обусловливает также применение электродвигателя со смешанным возбуждением;
в-третьих, установка ЭМП на подвижном основании (базовой части автомобиля, станины артиллерийского орудия) подразумевает наличие угловых и линейных несоосностей соединяемых валов электродвигателя и входного вала редуктора, что, в свою очередь, предусматривает соединение с помощью компенсирующих муфт;
в-четвертых, требование «заказчика» к выполнению передачи одноступенчатой может быть обоснованно только после выполнения кинематических расчетов.
На основании проводимого анализа кинематическая схема ЭМП должна содержать:
электродвигатель постоянного тока со смешанным возбуждением, напряжением питания 27 В;
червячный редуктор;
компенсирующие муфты.
Кинематическая схема привода приведена на рис.1.
Рис.1 Кинематическая схема электромеханического привода
Например, исходными данными для дальнейших расчетов электромеханического привода являются:
мощность на выходном валу Рвых = 2,5 кВт;
частота вращения выходного вала nвых = 25 об/мин;
ресурс работы – 30000 часов.
Привод включает электродвигатель М и редуктор закрытого типа, которые соединены муфтой Х1. Редуктор одноступенчатый, червячный. Входной В1 и выходной В2 валы вращаются в подшипниках качения (две пары). Выходной вал муфтой Х2 соединен с исполнительным механизмом (рабочим органом).
1.2 Выбор электродвигателя
Целью этого этапа работы является: из обоснованных в п.1.1 требований к электродвигателям, применяемых для механизмов наведения САУ и БМ РСЗО по заданной мощности Рвых и числу оборотов nвых выбрать конкретный электродвигатель. Выбор производится в соответствии с методикой, изложенной в [3].
Рэл.тр ≥ Рвых и nэл.min ≤ nэл.тр ≤ nэл.max ,
где Рэл.тр – требуемая мощность электродвигателя;
nэл.тр – требуемое число оборотов вала электродвигателя.
Рэл.тр определяется из выражения:
Рэл.тр = Рвых/η,
где η – ориентировочный коэффициент полезного действия определяемый из табл. 14 [4].
Для рассматриваемого примера
Рвых. тр = 2,5/(0,7…0,92) = (3,57…2,72) кВт.
nэл.тр = nвых · u,
где значение u берется из значений рекомендуемых передаточных чисел из табл. 14 [4], стр.17.
nэл.тр = 25 (8…80) = (200…2000) об/мин.
Таким образом, выбираемый электродвигатель должен удовлетворять условиям:
Рэл.тр ≥ 3,57 кВт, а 200 об/мин ≤ nэл.тр ≤ 2000 об/мин.
Рекомендуется, при одинаковых мощностях, выбирать электродвигатель с меньшими габаритными размерами, а с числом оборотов ближе к минимальному значению nэл.тр, так как это обусловливает меньшие габаритные размеры ЭМП в целом и меньшее значение передаточных чисел.
Таким образом, исходя из рассчитанных условий, выбирается электродвигатель из таблиц 11, 12, 13 [4].
Для рассматриваемого примера, рассчитанным требованиям удовлетворяет электродвигатель серии 2ПН160YXЛ4, имеющий мощность
Рэл. = 4 кВт, номинальное число оборотов 750 об/мин, максимальное число оборотов 1850 об/мин.
Электродвигатель постоянного тока серии 2ПН общепромышленного применения, напряжением 27В, закрытого типа с принудительной вентиляцией, 4-х полюсный, высота оси вала от опорной поверхности лапок двигателя 160 мм, диаметр вала электродвигателя dэ = 42 мм.