14 Исполнительные элементы (

--.--

электромеханическая постоянная электропривода уменьшается с уменьшением передаточного отношения L i

Таким образом, в целях снижения Г, необходимо использовать тихоходные электродвигатели. Однако это приведет к увеличению веса электропривода. Дать же общие рекомендации, которые одновременно y4HTbiBajiH бы требования минимального веса и снижения электромеханической постоянной времени электропривода, нельзя. В каждом конкретном случае необходимо решать этот вопрос с учетом момента инерции исполнительного механизма и требований к качеству процесса управления следящей системы, а также с учетом структуры электропривода. Так, если электропривод следящей системы состоит из постоянно вращающегося электродвигателя и реверсивных муфт (фрикционных или кулачковых с электромагнитным управлением, порошковых, индукционных и т. п.), то следует использовать высокоскоростные электродвигатели с номинальной скоростью вращения 10 000- 12000 об/мин. Когда электропривод выполняется с электродвигателем, постоянно работающим в пусковых и тормозных режимах, то целесообразно применение электродвигателей с номинальной скоростью вращения 2000-4000 об/мин.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

При разработке и проектировании систем автоматического управления очень важно правильно выбрать мощность исполнительного электродвигателя и передаточное отношение редуктора. Выбор исполнительного электродвигателя заключается в ориентировочном выборе исполнительного элемента системы с последующими проверками, в результате которых останавливаются на таком электродвигателе, который наилучшим образом удовлетворяет поставленным требованиям. Такой путь правомочен ввиду дискретности шкалы энергетических характеристик двигателей.

Имеется два подхода к определению мощности двигателя. В первом случае мощность электродвигателя выбирают на основании характеристик управляемого объекта, во втором случае исполнительный двигатель выбирают по эквивалентному циклу автоматической системы. Определение необходимой мощности электродвигателя одинаково для различных типов двигателей постоянного н переменного тока.

ВЫБОР ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПО ЗАДАННЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ НАГРУЗКИ

При выборе исполнительного двигателя следящей системы исходными данными обычно служат: статический момент нагрузки на

валу механизма, максимальные значения угловых (иногда линейных) скорости №д[макс ускорения Ед, и момент инерции механизма

Jm [2].

Выбор электродвигателя начинается с расчета мощности, которую он должен развивать. Эта мощность должна быть достаточной для того, чтобы обеспечить на валу механизма заданные максимальные значение скорости и ускорения. Обычно вал исполнительного двигателя связан d механизмом через редуктор, поэтому при расчетах момент инерции и статический момент нагрузки необходимо привести

к валу исполнительного двигателя.

Как известно [23], момент инерции управляемого объекта, приведенный к валу двигателя,

где № - скорость вращения вала двигателя; <o - скорость вращения

вала объекта управления; i = ---передаточное отношение редуктора.

у. Полный момент инерции

= -„ + -;ед + . (М5>

где - момент инерции двигателя; /рд - момент инерции зубчатой

передачи, приведенный к валу двигателя. ,- Динамический момент на валу двигателя

где s- максимальное ускорение на валу исполнительного механизма.

С учетом к. п. д. редуктора

Лднн = (-д + -д + -\) макс. (1-156)

где т) - к. п. д. редуктора.

Статический момент нагрузки после приведения к валу двигателя определится следующим выражением:

Общий требуемый момент на валу двигателя равен сумме моментов статического и динамического:

ЛД = (-Д + ед + ) iM макс + if " d -17)

Большое значение при определении общего требуемого момЬнта на валу двигателя имеет правильный выбор передаточного отношения редуктора i. Анализ выражения (1.17) показывает, что при увеличении передаточного отношения возрастает динамический момент, обусловленный моментом инерции двигателя, и уменьшаются приведенные!моменты инерции и сопротивления нагрузки. Это свидетельствует о том, что требуемый от двигателя момент можно свести к минимуму соответствующим выбором передаточного отношения.

Определим, при каком передаточном отношении редуктора /„ требуетси минимальный момент на валу двигателя для получения заданного ускорения нагрузки лмакс- целью продифференцируем соотношение (1.17) по i и приравняем полученное выражение нулю:

- --Щ г дм макс -Г редМ макс -

Из этого выражения определим оптимальное передаточное отношение редуктора:

с+ -ММ макс

(д + ред) максЧ

Используя выражение (1.19), умножим значение требуемого момента на заданную максимальную величину скорости вращения нагрузки "Ммакс " упростим полученное произведение, в результате чего определим требуемую мощность двигателя:

Рп = (Ж, + J. „,,,) макс- (1 -20)

После определения величины требуемой мощности по формуле (1.20) выберем по каталогу двигатель, мощность которого равна или несколько больше найденной. Затем по соотношению (1.19) определим оптимальное передаточное отношение редуктора «„, задавшись предварительно Уд, уточним величину Jp и вновь проверим требуемую

мощность двигателя по формуле

-ш . С

д = дном = •д + •;ея + ) + 1

(1-21)

Двигатель, выбранный таким образом, удовлетворяет требованиям мощности, но подлежит дополнительной проверке по моменту и скорости.