Расчет поворотного привода

Двигатель (поворотный стол) серии RT24-93-HS с полым роторомсостоит из неподвижного статора с залитой теплопроводящим компаундом трехфазной системой обмоток и вращающегося ротора. Равномерность перемещения и точность позиционирования достигается синусоидальной модуляцией токов статора и регулированием их амплитуды сервоконтроллером в зависимости от рассогласования по положению.

Делительный стол предназначен для быстрых поворотов в режиме старт - стоп. Четырехточечный радиально упорный подшипник отличается высокой жесткостью, допускает нагрузку в любом направлении и любое расположение оси вращения (вертикальное, горизонтальное, под углом, вверх ногами). Вращение стола с максимальной частотой 1400 об/мин

Рассчитываем привод:

1.Определение необходимых величин для выбора двигателя:

1.1. Определение вращающего момента.

Вращающий момент М будет равен:

М=∑m∙g∙r,где

∑m - сумма масс двигателя, направляющих, зеркала и болтов, кг

∑m=m_д+m_н+m_з+m_б=3,3кг+(2∙0,1кг)+0,3кг+(2∙0,1кг) =4кг,

где, m_д- масса двигателя;

m_н- масса направляющих;

m_з- масса зеркала;

m_б- масса болтов.

g=9,81 м/с² - ускорение свободного падения,

r - плечо момента, r=20 мм=0,2 м.

Отсюда получаем, что вращающий момент равен

М=4кг∙9,81м/с²∙0,2м=7,8 Н∙м.

1.2.Определение частоты вращения и угловой скорости.

Угловая скорость определится, как

,

где n – требуемая частота вращения, об/мин.

,

где – линейная скорость обработки; = 0,05 м/с.

– длина обрабатываемой зоны детали.

В нашем случае она будет определяться, как

,

где – диаметр обрабатываемой детали, =0,4 м.

Но регулируемая частота должна быть больше:

об/мин;

Отсюда

рад/с.

1.3.Определение времени разгона и ускорения нагрузки.

Ускорение нагрузки находится по формуле

, где

– угловое ускорение,

– время разгона двигателя.

Время разгона t_разг определяется, как

, где

- линейная скорость обработки; = 0,05 м/с.

а - заданное ускорение; а =0,5 м/с².

Тогда

с.

Получаем

рад/с².

1.4.Определение момента инерции нагрузки.

Вычислим момент инерции нагрузки по формуле

, где

М – вращающий момент; М=33 Н∙м,

t_разг – время разгона двигателя,

ω – угловое ускорение.

Значит

кг∙м².

1.5.Определение мощности двигателя.

Мощность двигателя определяется как

Р=Р_дин+Р_ст, где

Р_дин - динамическая мощность,

Р_ст - статическая мощность.

Динамическая мощность находится по формуле

кВт.

Статическая мощность находится по формуле

,где

∑m - сумма масс двигателя, направляющих, зеркала и болтов; ∑m=4кг,

g=9,81 м/с² - ускорение свободного падения,

m =0,1 - коэффициент трения качения,

r - плечо момента, r=0,2м,

n - требуемая частота вращения, 2,4 об/мин.

Получаем,

кВт.

Значит, что мощность двигателя должна превышать

Р=0,083+0,00019=0,083 кВт.

2. Выбор двигателя.

2.1. Расчет дополнительных характеристик двигателя.

Внешний момент инерции J_В вычислим по формуле:

, где

J- момент инерции нагрузки;

n- частота вращения нагрузки;

n_М- максимальная частота вращения.

Рассчитаем статический вращающий момент:

Динамический момент находится по формуле:

, где

J_д - момент инерции двигателя, J_д=0,002 кг∙м²;

J_В - внешний момент инерции;

n_М- максимальная частота вращения;

t_разг - время разгона двигателя;

М_ст - статический вращающий момент.

Получаем, что динамический момент равен:

Номинальный вращающий момент М_N, определяется как:

И равен:

При этом обеспечивается надежный разгон.

3. Проверка точности остановки.

Двигатель останавливается механическим тормозом, а время торможения вычисляется по формуле:

, где

J_д - момент инерции двигателя, J_д=0,002 кг∙м²;

J_В - внешний момент инерции;

n_М- максимальная частота вращения;

М_п - пусковой вращающий момент, М_п=13,6 Н м

М_ст - статический вращающий момент.

Отсюда

При этом замедление при торможении равно:

График разгона и торможения представлен на рис. 4.2.

Рис. 4.2. График разгона и торможения двигателя поворотного привода.

Длина тормозного пути находится как:

,

где V- линейная скорость обработки;

t_торм- время торможения;

t_х- время торможения обеспечиваемое двигателем на холостом ходу, t_х=0,003с.

Значит

А точность остановки равна: