Проектирование электропривода антенн. Выбор исполнительного двигателя. Расчет основных параметров редуктора

Техническое задание.

Сведения  о нагрузке:

Момент нагрузки, Mн=100 Н·м

Момент инерции нагрузки, Jн=40 Н·м·с²

Максимальный угол поворота, α_max=2π рад.

Максимальная угловая скорость, Ω_m=0.5 c^-1

Максимальное угловое ускорение, ε_m=1.0 c^-2

Требования к качеству работы:

Допустимая статическая ошибка, X_ст=20 угл.мин.

Допустимая скоростная ошибка, Х_ск=30 угл.мин.

Показатель колебательности, М=1.2

Род тока – любой.

1. Анализ технического задания.

В техническом задании дан неограниченный угол поворота и относительно большой момент инерции. Следовательно, разрабатываемая система – не рулевая.

Таким образом, в данном курсовом проекте будет разрабатываться электропривод для антенной установки.

Антенная установка работает в двух режимах.

Во время режима слежения движение антенны медленное, монотонное.

При переходе с одного объекта на другой, система совершает скачок.

Проектируемый электропривод должен учитывать эти особенности работы.

В данном курсовом проекте разрабатывается электропривод для антенны, работающей в режиме слежения.

При проектировании редуктора на его выходе надо установить коническую передачу.

Момент нагрузки представляет собой сумму отдельных составляющих. Но все они имеют разный вес. Для антенн, работающих в режиме слежения, определяющим является момент инерции нагрузки. Остальными составляющими пренебрегаем.

Момент нагрузки выглядит следующим образом:

Мн=J_Н·ε_m

2. Выбор исполнительного двигателя.

2.1 Расчетные формулы

Требуемую мощность двигателя определяем по формуле:

      (1)

Также нужно учесть запас по мощности в 10-20%.

Полученная мощность является приближением,  поскольку в процессе работы скорость двигателя отличается от максимальной.

Данное значение мощности может оказаться завышенным.

При выборе двигателя нужно учесть все сведения о нагрузке.

Для этого воспользуемся методом эквивалентного рабочего цикла.

Определим результирующий момент по формуле:

       (2)

где i – коэффициент передачи редуктора,

η – коэффициент полезного действия,

Jдв – момент инерции подвижной части двигателя,

Jq – момент инерции редуктора.

Предварительно, значение коэффициента полезного действия выбираем в пределах 0.8-0.9.

Момент инерции редуктора принимаем равным нулю.

Коэффициент передачи редуктора определяется по формуле:

     (3)

Это предварительный расчет коэффициента, поэтому его значение может оказаться неоптимальным с точки зрения быстродействия системы.

Максимальное значение результирующего момента определяется по формуле:

    (4)

При выборе двигателя нужно учитывать, что максимальное значение результирующего момента должно быть меньше значения пускового момента.

Это условие является необходимым, но не достаточным, чтобы судить о пригодности двигателя.

С течением времени момент нагрузки может меняться, и загрузка по току может превысить номинальное значение.

Момент сопротивления движения оценивается по эквивалентному моменту, который определяется по формуле:

    (5)

Эквивалентный момент должен не превышать номинальный момент двигателя.

2.2 Расчет двигателя

По формуле (1) рассчитываем требуемую мощность:

Вт

Выбираем двигатель МИ-22

По формуле (3) рассчитаем коэффициент передачи редуктора:

.

Возьмем η=0,90.

По формуле (4) определим максимальный результирующий момент:

M.max.рез =1.056J Н·м < Mп= 5.11 J

Таким образом, условие  М_{РЕЗ MAX}< M_П выполняется.

Это означает, что момент, развиваемый двигателем в процессе работы, будет больше или равен результирующему моменту.

По формуле (5) определим эквивалентный момент:

M.экв =0.647 Н·м

M n=1.056 Н·м < M._экв=5.11 Н·м

Номинальный момент двигателя больше эквивалентного.

Данный двигатель удовлетворяет условиям технического задания.