- •Учебно-методическое пособие к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине «проектирование мехатронных систем»
- •Содержание
- •1. Цели ргр
- •2 Требования к содержанию ргр
- •6 Критерии оценки ргр 41
- •7 Задание на ргр 42
- •7 Рекомендуемая литература 51
- •3 Методические указания к выполнению расчетной части ргр
- •3.1 Общие положения
- •3.2 Предварительный выбор двигателя мм
- •(Выделены элементы алгоритма для данной ргр)
- •3.3 Кинематический расчет выходного преобразователя
- •Определение общего передаточного отношения
- •Определение числа ступеней и распределения общего передаточного отношения по ступеням в соответствии с заданным критерием проектирования
- •Определение чисел зубьев колес редуктора
- •3.4 Уточненный силовой расчет и проверка правильности выбора электродвигателя
- •3.4.1 Алгоритм выбора электродвигателя
- •3.4.2 Силовой расчет
- •1. Расчет статического и динамического моментов на выходе и редуктора и на каждом валу
- •2. Расчет моментов, приведенных к выходному валу двигателя
- •3.4.3 Проверка правильности выбора двигателя
- •3.5 Определение тепловых характеристик
- •4 Пример расчета электромеханического модуля
- •Исходные данные
- •Предварительный выбор двигателя мм
- •3. Кинематический расчет
- •3.1. Определение общего передаточного отношения
- •3.2. Определение числа ступеней и распределения общего передаточного отношения по ступеням в соответствии с заданным критерием проектирования эмп
- •3.3. Определение чисел зубьев колес редуктора
- •4. Силовой расчет эмп
- •4.1 Расчет моментов в кинематических цепях
- •4.2 Рассчитаем моменты, приведенные к выходному валу двигателя.
- •4.3 Проверочный расчет выбранного двигателя
- •5 Определение тепловых характеристик
- •5 Требования к оформлению ргр
- •Вариант №2
- •Вариант №3
- •Вариант №4
- •Вариант №5
- •Вариант №6
- •Вариант №7
- •Вариант №8
- •Вариант №9
- •Вариант №10
- •Вариант №11
- •Вариант №12
- •Вариант №13
- •Вариант №14
- •Вариант №15
- •Вариант №16
- •Вариант №17
- •Вариант №18
- •Вариант №19
- •Вариант №20
- •Вариант №21
- •Вариант №22
- •Вариант №23
- •Вариант №24
- •Вариант №25
- •Вариант №26
- •7 Рекомендуемая литература
- •Государственные стандарты по электрическим машинам
3.4.2 Силовой расчет
Задача расчета сводится к расчету статического и динамического моментов на каждом валу, а также приведенных моментов к выходному валу двигателя.
1. Расчет статического и динамического моментов на выходе и редуктора и на каждом валу
Конечный момент нагрузки рассчитывается по формуле:
, (8)
где Mст – момент нагрузки,
Mд – динамический момент нагрузки,
Jн – момент инерции нагрузки,
εн – требуемое угловое ускорение вращения выходного вала
М омент нагрузки М∑ должен быть обеспечен выходным валом редуктора, поэтому М∑ является в принципе Мк+1 моментом выходного вала для предыдущего. Расчет ведем от выходного вала, т.е. М8= М∑, М7= М8/(i78* η 78*ηподш) и т.д.
Крутящий момент на k-м валу (k=1…8) рассчитывается по формуле:
, где
ik,k+1 – передаточное отношение передачи
ηk,k+1 – КПД передачи, ηk,k+1 = 0,98
ηподш – КПД подшипников, где установлен ведущий вал, ηподш = 0,98.
Расчет ведем от выходного вала. Данные вносятся в таблицу 7 .
Таблица 7 - Крутящие моменты на валах
Входной (1) |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
выходной (8) |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Расчет моментов, приведенных к выходному валу двигателя
Динамический момент, приведенный выходному валу двигателя:
, (11)
где i0 – общее передаточное отношение редуктора,
Jд – момент инерции ротора двигателя,
Jн – момент инерции нагрузки,
Kм – коэффициент, учитывающий инерционность собственного зубчатого механизма. Kм = 0,4 [1, стр. 29].
Статический момент, приведенный выходному валу двигателя:
, (12)
где k- количество валов (k=1…8),
ηk,k+1 – КПД передачи, ηk,k+1 = 0,98,
ηподш – КПД подшипников, где установлен ведущий вал, ηподш = 0,98,
Mст – момент нагрузки.
По паспорту двигателя выбираем Jд.
По заданию берем Jн.
Находим приведенные к валу двигателя моменты.
3.4.3 Проверка правильности выбора двигателя
Для проверки правильности выбранного двигателя необходимо провести две проверки:
Сможет ли вообще двигатель запустить и вращать с заданными параметрами ту нагрузку, которая дана в задании, с помощью того редуктора, который мы рассчитали (Используем момент входного вала редуктора М1, рассчитанный по моменту нагрузки).
Сможет ли двигатель обеспечить пуск и вращение нагрузки при заданном режиме работы (кратковременный, повторно-кратковременный с редким изменением скорости, повторно-кратковременный с частым изменением скорости и реверсом, длительный с редким изменением скорости и т.д.) (Используем приведенные моменты выходного вала двигателя Мст пр , Мд_пр).
1. Для первой проверки выполним предварительную проверку правильности выбора двигателя: .
По паспортным данным двигателя выбираем Mп и сравниваем с полученным расчетным путем. Если условие выполняется, то предварительно двигатель выбран верно (выбранный двигатель сможет обеспечить нужное угловое ускорение нагрузки при старте).
2. Для второй проверки при правильном выборе двигателя должны выполняться следующие условия:
А) для долговременного и кратковременного режима работы двигателя с редким изменением скорости без реверса:
(9)
, где
Б) для повторно-кратковременного режима работы двигателя с частым изменением скорости и реверсом:
(10)
где Mп – пусковой момент двигателя,
Mн – номинальный момент двигателя,
, , – суммарный, статический и динамический момент нагрузки, приведенные к валу двигателя, соответственно:
По паспорту двигателя берем Mп , Mн, сравниваем по формулам (9) или (10) в зависимости от заданного режима работы и необходимости частой смены скорости и реверса. Если упомянутые в них условия выполняются, то двигатель выбран верно, т. е. он сможет обеспечить требуемое угловое ускорение нагрузки при пуске.