Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя

Для проверки предварительно выбранного двигателя по нагреву выполним построение упрощенной нагрузочной диаграммы двигателя (т.е. временной диаграммы момента двигателя без учета электромагнитных переходных процессов). Для ее построения произведем расчёт передаточного числа редуктора, приведение моментов статического сопротивления и рабочих скоростей к валу двигателя, определим суммарный момент инерции привода и зададимся динамическим моментом при разгоне и замедлении привода. По результатам расчета строится нагрузочная диаграмма, а также тахограмма двигателя.

Момент статического сопротивления при резании, приведенный к валу двигателя:

Нм, (20)

где – момент статического сопротивления при резании, приведенный к валу двигателя, Нм;

– КПД механической передачи при рабочей нагрузке.

Момент статического сопротивления при перемещении стола на холостом ходу, приведенный к валу двигателя:

Нм, (21)

где – момент статического сопротивления при перемещении стола на холстом ходу, приведенный к валу двигателя, Нм;

– КПД механической передачи при перемещении стола на холостом ходу.

Пониженная скорость, приведенная к валу двигателя:

рад/с, (22)

где – пониженная скорость, приведенная к валу двигателя, рад/с.

Скорость прямого хода, приведенная к валу двигателя:

рад/с, (23)

где – скорость прямого хода, приведенная к валу двигателя, рад/с.

Скорость обратного хода, приведенная к валу двигателя:

рад/с, (24)

где – скорость обратного хода, приведенная к валу двигателя, рад/с.

Суммарный момент инерции механической части привода: кг∙м2,(25)

где – суммарный момент инерции механической части привода, кг∙м²;

δ – коэффициент, учитывающий моменты инерции полумуфт, ведущей шестерни и редуктора (принимаем δ = 1,2);

– момент инерции двигателя, кг∙м².

Модуль динамического момента двигателя по условию максимального использования двигателя по перегрузочной способности:

|М_дин| = k∙(М_max – М_ср) = 0,95∙(2795 – 1114) = 1597 Нм, (26)

k – коэффициент, учитывающий увеличение максимального момента на уточненной нагрузочной диаграмме; k = 0,95.

Ускорение вала двигателя в переходных режимах:

рад/с², (27)

где ε – ускорение вала двигателя в переходных режимах, рад/с².

Ускорение стола в переходных режимах:

м/с², (28)

где а – ускорение стола в переходных режимах, рад/с².

Разбиваем нагрузочную диаграмму на 12 интервалов. Сначала рассчитываем интервалы разгона и замедления электропривода, затем интервалы работы с постоянной скоростью.

Интервал 1. Разгон до пониженной скорости.

Продолжительность интервала 1:

с, (29)

где t₁ – продолжительность интервала 1, с.

Путь, пройденный столом на интервале 1:

м, (30)

где L₁ – путь, пройденный столом на интервале 1, м.

Момент двигателя на интервале 1:

М1 = Мс.хх + |Мдин| = 317.465+1597 = 1914 Нм, (31)

где М₁ – момент двигателя на интервале 1, Нм.

Интервал 4. Разгон от пониженной скорости до скорости прямого хода.

Продолжительность интервала 4:

с, (32)

где t₄ – продолжительность интервала 4, с.

Путь, пройденный столом на интервале 4:

м, (33)

где L₄ – путь, пройденный столом на интервале 4, м.

Момент двигателя на интервале 4:

М₄ = М_ср + |М_дин| = 1114 + 1597 = 2711 Нм, (34)

где М₄ – момент двигателя на интервале 4, Нм.

Интервал 6. Замедление от скорости прямого хода до пониженной скорости.

Продолжительность интервала 6:

с, (35)

где t₆ – продолжительность интервала 6, с.

Путь, пройденный столом на интервале 6:

м, (36)

где L₆ – путь, пройденный столом на интервале 6, м.

Момент двигателя на интервале 6:

М₆ = М_ср – |М_дин| = 1114– 1597 = – 483 Нм, (37)

где М₆ – момент двигателя на интервале 6, Нм.

Интервал 9. Замедление от пониженной скорости до остановки.

Продолжительность интервала 9:

с, (38)

где t₉ – продолжительность интервала 9, с.

Путь, пройденный столом на интервале 9:

м, (39)

где L₉ – путь, пройденный столом на интервале 9, м.

Момент двигателя на интервале 9:

М₉ = М_с.хх – |М_дин| = 317.465 – 1597= –1280 Нм, (40)

где М₉ – момент двигателя на интервале 9, Нм.

Интервал 10. Разгон до пониженной скорости обратного хода.

Продолжительность интервала 10:

с, (41)

где t₁₀ – продолжительность интервала 10, с.

Путь, пройденный столом на интервале 10:

м, (42)

где L₁₀ – путь, пройденный столом на интервале 10, м.

Момент двигателя на интервале 10:

М₁₀ = – М_с.хх – |М_дин| = – 317.465– 1595 = – 1194 Нм, (43)

где М₁₀ – момент двигателя на интервале 10, Нм.

Интервал 12. Замедление от скорости обратного хода до остановки.

Продолжительность интервала 12:

с, (44)

где t₁₂ – продолжительность интервала 12, с.

Путь, пройденный столом на интервале 12:

м, (45)

где L₁₂ – путь, пройденный столом на интервале 12, м.

Момент двигателя на интервале 12:

М₁₂ = – М_с.хх + |М_дин| = – 143.739 + 1595 = 1280 Нм, (46)

где М₁₂ – момент двигателя на интервале 12, Нм.

Интервал 2. Подход детали к резцу с постоянной скоростью.

Продолжительность интервала 2:

с, (47)

где t₂ – продолжительность интервала 2, с.

Путь, пройденный столом на интервале 2:

м, (48)

где L₂ – путь, пройденный столом на интервале 2, м.

Момент двигателя на интервале 2:

М₂ = М_с.хх = 317.465 Нм, (49)

где М₂ – момент двигателя на интервале 2, Нм.

Интервал8. Движение с пониженной скоростью после выхода резца из детали.

Продолжительность интервала 8:

с, (50)

где t₈ – продолжительность интервала 8, с.

Путь, пройденный столом на интервале 8:

м, (51)

где L₈ – путь, пройденный столом на интервале 8, м.

Момент двигателя на интервале 8:

М₈ = М_с.хх = 317.465 Нм, (52)

где М₈ – момент двигателя на интервале 8, Нм.

Интервал 3. Резание на пониженной скорости (после врезания).

Продолжительность интервала 3:

с, (53)

где t₃ – продолжительность интервала 3, с.

Путь, пройденный столом на интервале 3:

м, (54)

где L₃ – путь, пройденный столом на интервале 3, м.

Момент двигателя на интервале 3:

М₃ = М_ср = 1114Нм, (55)

где М₃ – момент двигателя на интервале 3, Нм.

Интервал 7. Резание на пониженной скорости (перед выходом резца).

Продолжительность интервала 2:

с, (56)

где t₇ – продолжительность интервала 7, с.

Путь, пройденный столом на интервале 7:

м, (57)

где L₇ – путь, пройденный столом на интервале 7, м.

Момент двигателя на интервале 7:

М₇ = М_ср = 1114 Нм, (58)

где М₇ – момент двигателя на интервале 7, Нм.

Интервал 5. Резание на скорости прямого хода.

Продолжительность интервала 5:

с, (59)

где t₅ – продолжительность интервала 5, с.

Путь, пройденный столом на интервале 5:

м,

где L₅ – путь, пройденный столом на интервале 5, м.

Момент двигателя на интервале 5:

М₅ = М_ср = 1114 Нм, (61)

где М₅ – момент двигателя на интервале 5, Нм.

Интервал 11. Возврат стола со скоростью обратного хода.

Продолжительность интервала 11:

с, (62)

где t₁₁ – продолжительность интервала 11, с.

Путь, пройденный столом на интервале 11:

м, (63)

где L₁₁ – путь, пройденный столом на интервале 11, м.

Момент двигателя на интервале 11:

М₁₁ = – М_с.хх = – 317.465Нм, (64)

где М₁₁ – момент двигателя на интервале 11, Нм.

По приведенным выше расчетам строим упрощенную нагрузочную диаграмму и тахограмму двигателя, рис. 4.

Рис. 4. Тахограмма и нагрузочная диаграмма электропривода механизма перемещения стола продольно-строгального станка

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒