Проектирование локальной системы глубоководного манипулятора бурения донной поверхности для взятия проб грунта, страница 4

- номинальный вращающий момент M_ном=6,25 Нм;

-момент инерции двигателя J_дв=408ּ10^-4.

- марка провода ПЭВ2 ;

- сечение провода S=0,407 мм²;

- масса 7 кг.

Машины данной серии двигателей постоянного тока предназначены для работы в широкорегулируемых электроприводах. По сравнению с машинами предыдущих серий  у машин серии МИ повышена перегрузочная способность, расширен диапазон регулирования частоты вращения, улучшены динамические свойства, уменьшены шум и вибрации, повышена мощность на единицу массы, увеличены надёжность и ресурс работы [3].

Условия эксплуатации выбранного двигателя:

- температура окружающей среды от -10 до +40 ⁰С;

- относительная влажность воздуха 80% при температуре 25⁰С и при более низкой температуре без конденсации влаги;

- воздействие механических факторов внешней среды по ГОСТ 17516-72.

Оптимальное передаточное отношение редуктора

Расчёты показывают

.

Проверка двигателя по скорости вращения

где    ω_тр – требуемая скорость в нагрузке приведённая к валу двигателя;

Ω_H – скорость в нагрузке.

.

Требуемое значение скорости больше чем скорость вращения вала двигателя, поэтому двигатель с выбранным редуктором не проходит по частоте вращения. Отказываемся от оптимального передаточного отношения i₀

Принимаем

i=12.

Проверка двигателя на соответствие требований по моменту

Полученное значение требуемого момента создаваемого на валу двигателя меньше чем M_ном=6,25 Нм, поэтому выбранный двигатель проходит по моменту.

Для получения передаточной функции двигателя необходимо вычислить коэффициенты

,

.

Тогда коэффициент передачи двигателя

,

.

Приведённый момент к валу двигателя

.

Тогда

,

.

Тогда механическая постоянная

,

.

Передаточная функция двигателя МИ-41

,

.

2.3 Выбор редуктора

Редуктор выбирается по полученному общему передаточному отношению, по крутящему моменту на тихоходном (выходном) валу, а также по характеру работы и виду нагрузки [1].

В проектируемой системе:

i = 12– передаточное отношение;

M_H= 8  Н·м – крутящий момент на тихоходном валу;

по характеру нагрузки – не продолжительная;

вид нагрузки – кручение.

В связи с налагаемыми требованиями выбирается редуктор со следующими параметрами:

вид редуктора – одноступенчатый цилиндрический;

типоразмер ЦП100;

i=12 – передаточное отношение;

M= 8  Н·м – крутящий момент на тихоходном валу.

Передаточная функция редуктора

,

.

2.4 Выбор датчика обратной связи

Для регулирования частоты вращения вала ДПТ с наименьшей ошибкой по управлению, необходимо наличие обратной связи от выходного вала редуктора по частоте вращения.

Для рационального выбора датчика обратной связи – датчика скорости, рассмотрим классификацию приведённую в приложении А2.

 На основании классификации и изучения принципа действия  различных видов датчиков частоты вращения для проектируемой системы был выбран  электрический тахогенератор постоянного тока

Якорь тахогенератора (коллекторного генератора постоянного тока с независимым возбужде­нием) приводится во вращение от вала, частота  которого подлежит измерению. Э.Д.С., индуцируемая генератором, про­порциональна скорости вращения якоря

Е(t) = Сn(t) ,

,

где     р - число пар полюсов;

ω - число активных проводников обмотки якоря;

Ф - магнитный поток в мкс;

z - число параллель­ных цепей обмотки якоря;

С - по­стоянная тахометра.

Переходя к частоте вращения выраженной через с^-1

Переходя к изображению по Лапласу

Е(s) = 2πСω(s)/60.

Откуда передаточная функция электрического тахогенератора постоянного тока по частоте вращения имеет вид

,

где       - крутизна характеристики тахогенератора.

Достоинства прибора: линейность, широкий диапазон измерения, выходной сигнал имеет достаточный уровень, чтобы не использовать дополнительные средства усиления и фильтрации сигнала, что приводит к простоте проектируемой схемы ЛСУ и увеличению надёжности.