2020-01-15
210
Выбор исполнительного устройства будем осуществлять на основе минимизации требуемого момента инерции на валу двигателя и оптимизации ускорения движения нагрузки по передаточному числу редуктора.
Выбор двигателя
Исходными данными для выбора двигателя являются:
момент инерции в нагрузке Jн= 0.5 (кг∙м2)
2) момент в нагрузке 
= 18 (Н×м);
скорость вращения (максимальная) в нагрузке 
(рад/с);
4) ускорение в нагрузке 
(рад/с2);
Определяем максимальный момент Мн и мощность Рн в нагрузке.
Мн=Jн× 
+ , [Н×м] (2.1)
Мн =0.5× 2,1+18=19,05 [Н×м]
Рн=Мн× 
, [Вт] (2.2 )
Рн =19,05× 2,1=40,005 [Вт]
Требуемая мощность двигателя определяется по формуле:
Ртр=2× Рн/h, [Вт] (2.3)
По полученной мощности Рн определяем К.П.Д. из условия:
Так как Рн< 100 Вт, то = 0.85 и требуемая мощность:
Ртр = 2×40/0.85=94 [Вт]
Выбор двигателя производится по номинальной мощности двигателя, которая должна быть больше Ртр.
Исходя из этого условия, выбираем двигатель 4ПБ80А1.
Данный двигатель принадлежит к классу двигателей постоянного тока.
Двигатель класса 4ПБ представляет собой двигатель с естественным охлаждением.
Применимые условия эксплуатации – нормальные, соответствующие значениям климатических факторов: высота над уровнем моря до 1000м, температура окружающей среды от 1 до 40 С, относительная влажность 80 % при t=20С.
Показатели надежности:
средний срок службы при наработке 30000 часов не менее 12 лет. Вероятность безотказной работы за период 10000 часов >0.8 при доверительной вероятности 0.7, наработке щеток 0.8, коэффициенте готовности 0.9.
Габариты двигателя:
длина – 385 мм, ширина – 125 мм, высота – 214 мм, масса – 16 кг.
Данный двигатель имеет технические данные:
номинальная мощность, при исполнении Рном = 370 [Вт]
максимальная частота вращения fmax = 4000 [об/мин]
номинальная частота вращения fном = 3000 [об/мин]
4) напряжение Uном = 220 [В]
5) номинальный вращающий момент Мном = 1.2 [Н∙м]
момент инерции Jдв = 1.7×10-2 [кг∙м2]
Определим wном : wном=2∙p∙fном/60 [рад/c] (2.4)
wном = 2×3.14×3000/60=314.159 [рад/c]
Определим wхх: wхх=2∙p∙fmax/60 [рад/c] (2.5)
wхх = 2×3.14× 4000/60=418.879 [рад/c]
Момент инерции вычисляется по формуле:
Jд=Jдв+Jp, [кг×м2] (2.6)
где Jр – момент инерции редуктора:
Jр=0.1∙Jдв, [кг×м2]
Jд = 0.1∙0.017+0.017=0.0187 [кг∙м2]
Вычислим оптимальное число редуктора:
ip= 
(2.7)
ip= 
= 23,88.
Определим максимальный момент двигателя по первой форме уравнения баланса – с использованием приведенного момента инерции:
Мдв 
∙ ан ∙ ip + Мнс/ip ∙ h, [Н∙м] (2.8)
где 
- момент инерции, приведенный к валу двигателя
Jд+ 
, [кг∙м2]
0.019 [кг∙м2]
Мдв= 0.019∙2,1∙23,88+18/(23,88∙0.85)= 1.8 [Н∙м]
Рассчитаем перегрузочную способность по моменту:
м=Mдв/Мном (2.9)
м=1.8/1.2=1.5
Данное значение м удовлетворяет условию м 
3.
Определим перегрузочную способность по скорости:
ω=ωdωном, (2.10)
где ωd=Ωн∙ip.
Тогда ωd =5∙23,88=119
ω= 119/314.159=0.38
Данное значение ω удовлетворяет условию ω 1.3
Так как м (2.9 )иω (2.10) удовлетворяют указанным ограничениям, то двигатель выбран правильно.
