Расчет времени разгона и останова привода

 

Рассматриваемая система состоит из: электродвигателя; муфты, соединяющей валы двигателя и редуктора; редуктора и ленточного транспортера. Инерционные параметры узлов системы - это моменты инерции: двигателя I_Д; муфты I_М; редуктора I_Р и транспортера (нагрузки) I_Н, приведенного к выходному валу редуктора. Момент инерции системы, приведенный к валу электродвигателя, равен

 

 (17)

 

где I_Р - приведенный к входному валу момент инерции редуктора;

щ_вых, щ_ном- скорость вращения выходного и входного вала редуктора.

Составляющие уравнения (17) заданы через величину I_Р, которую нужно определить с учетом рассчитанных и выбранных размеров вращающихся деталей (валов, зубчатых колес) редуктора.

Рассмотрим редуктор, состоящий из трех валов с установленными на них зубчатыми колесами (цилиндрический двухступенчатый; червячно-цилиндрический). Момент инерции редуктора, приведенный к валу электродвигателя равен

 

 (18)

 

где  - момент инерции входного вала редуктора с учетом момента инерции установленного на нем червяка (зубчатого колеса);

 - момент инерции промежуточного вала редуктора с учетом моментов инерции установленных на нем зубчатых колес;

I₃ - момент инерции выходного вала редуктора с учетом момента инерции установленного на нем зубчатого колеса;

 - соответственно передаточное отношение между входным и промежуточным, входным и выходным валами редуктора.

Моменты инерции вращающихся симметричных тел, типа валов, зубчатых колес относительно своей оси симметрии определяются по формуле

 

 (19)

 

где M, r - соответственно масса, радиус тела.

Масса вращающего симметричного тела радиусом r и длиной l равна

 

 (20)

 

где  - плотность материала тела (для стали =7,8·10³ ).

При определении момента инерции любого вала редуктора, его рассчитывают (если поперечные размеры вала и зубчатых колес, установленных на валу сильно отличаются) как сумму моментов инерции самого вала и зубчатого колеса (колес). Например, для входного вала редуктора

 

 (21)

 

где ,  - соответственно моменты инерции самого входного вала I и зубчатого колеса (с числом зубьев Z₁) установленного на этом валу.

Рассчитав для редуктора по формуле (18) его момент инерции, определяют по (17) приведенный момент инерции всей системы привода ленточного транспортера, учитывая задаваемые условия задания (I_Н = 10∙I_Р; I_Д = 0,1∙I_Р; I_М = 0,05∙I_Р).

Время разгона системы, т.е. время, по истечении которого скорость двигателя и используем исполнительного механизма близка к расчетной (номинальной) равно

 

 (22)

 

где  - электромеханическая постоянная системы, определяемая по формуле

 

 (23)

 

где  - приведенный момент инерции системы |кг·м²|;

щ_ном- номинальная скорость двигателя |с^-1|;

М_п, М_ном - соответственно пусковой и номинальный моменты выбранного электродвигателя |Н·м|, |кг·м²/ с²|; номинальный момент равен

 

 (24)

 

где Р - мощность электродвигателя в Вт;

щ_ном - номинальная скорость электродвигателя в рад/с.

 

Время останова системы (при отключении электродвигателя) равно

 

 (25)

 

где М_н.пр = М_н/(i_р∙з₀) - приведенный к валу электродвигателя момент нагрузки;

 - момент нагрузки на выходном валу редуктора;

 - передаточное отношение редуктора;

з₀- общий КПД привода (системы).

Используя формулы приведенные в данном разделе мы получили:

Для I вала: М_I = 0,02147 кг; I_I =0,000000097 кг^.м²; I₁ = 0.000000193 кг^.м².

Для II вала: M_II =0,065 кг; I_II = 0,00000183 кг ^. м²; M_колеса = 0,45604 кг; I_z3 = 0,000279 кг ^. м²; I₂ = 0,002808 кг ^. м².

Для III вала: M_III = 0,5132 кг; I_III = 0,000039 кг ^. м²; M_колеса = 3,8 кг; I_z4 = 0,011119 кг ^. м²;

I₃ = 0,011158 кг ^. м².

Момент инерции редуктора, приведенный к валу электродвигателя равен

I_p = 0,0000056 кг ^. м².

Момент инерции системы, приведенный к валу электродвигателя, равен

I_пр = 0,0000064 кг ^. м².

Электромеханическая постоянная системы Т_м = 0,003 с.

Номинальный момент равен М_ном = 0,73 Н ^. м.

Время разгона системы t_p =0,012 c.

Приведенный к валу электродвигателя момент нагрузки М_н.пр.=0,625 Н ^. м.

Время останова системы t_о=0,003 с.

 

9. ВЫБОР И ОПИСАНИЕ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

 

Для управления электродвигателями применяют различные аппараты: контакторы; автоматы; кнопочные станции.

Каждый из этих аппаратов состоит из ряда элементов: электромагнитной системы, создающей необходимое тяговое усилие; главных и вспомогательных контактов и других элементов.

В схемах управления электрические цепи делят на две категории: цепи главного тока; вспомогательные цепи. К цепям главного тока относят силовые цепи двигателей (на схемах изображают толстыми линиями). Вспомогательные цепи включают в себя цепи управления, где присоединяются катушки реле, контакторов, контактные реле, элементы цепей защиты и сигнализации (на схемах изображают тонкими линиями).

Различают для облегчения чтения схем принципиальные схемы, а при выполнении монтажных и ремонтных работ - монтажную схему.

Принципиальная схема содержит изображение элементов всех аппаратов. Расположение элементов на схеме дается так как удобно для чтения схемы, а не по действительному пространственному расположению аппаратов.

Каждый элемент имеет в принципиальной схеме свое условное графическое изображение, и каждому аппарату в схеме присваивается буквенное обозначение, указывающее на функцию данного аппарата и сохраняющееся одинаковым для всех элементов аппарата.

Схема пуска состоит из: контактора; кнопочной станции.

Типовая схема пуска и останова асинхронного двигателя

 

 

В силовой цепи последовательно в каждую фазу включены главные контакты контактора и далее обмотка двигателя (С₁, С₂, С₃). В цепь управления, которая подключается на линейное напряжение питающей цепи входят последовательно кнопки пуск и стоп и катушка контактора. При нажатии кнопки «Пуск» образуется цепь управления, при этом главные контакты контакторов замыкаются и на обмотки двигателя подается трехфазное напряжение. Чтобы двигатель не останавливался при отпускании кнопки «Пуск», параллельно ей подключены блокировочные контакты КЛ2. Остановка двигателя выполняется нажатием кнопки «Стоп», то есть размыканием цепи управления. Тепловая защита встраивается в контактор и устанавливается на каждую фазу электродвигателя как отдельный элемент.

Типовая схема включения асинхронного двигателя при его реверсировании (применяют два контактора и трехкнопочную станцию).

 

 

При одновременном нажатии кнопок «Пуск вперед» и «Пуск назад» ни один контактор не сработает.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1.         Сурин В.М. Прикладная механика: учебн. пособие/ - Мн.: “Новое знание”., 2008, - 388c.

2. Вышинский Н.В. Техническая механика: Курсовое проектирование: Учебн. пособие/ - Мн.: “Бестпринт”., 2001, - 164c.

.   Скойбеда А.Т., Кузьмин А.В., Макейчик Н.Н. Детали машин и основы конструирования. Учебн. Под общ. ред. А.Т. Скойбеды - Мн.:Выш.шк. 2000,-584с.

.   Левитан Ю.В., Обморнов В.П., Васильев В.И. Червячные редукторы. - Л. Машиностроение. Ленингр. отд.-е, 1985, -168с.