Предварительный выбор двигателя

Исходными данными для выбора двигателя являются: приведенный к валу двигателя момент рабочей нагрузки (см. формулу (3.4)), максимальные значения скорости и ускорения нагрузки, определяемые по возможным траекториям рабочего цикла (см. рис. 1.2 – 1.7).

Выбор исполнительного двигателя начинают с расчета требуемой максимальной мощности на валу двигателя [22, п. 1.2 – 1.5] в рабочем режиме. При этом предполагается, что нагрузка перемещается с максимально возможными скоростью и ускорением. Мощность двигателя должна быть достаточной для обеспечения этого режима, наиболее тяжелого для двигателя.

Из анализа рабочих нагрузок приводов (п. 3.1.1) следует, что привод работает в условиях переменной нагрузки, поэтому при расчете требуемой мощности ориентируются на максимально возможные значения рабочей нагрузки.

Мощность определяется произведением максимально требуемого момента и максимальной скорости на валу двигателя:

(3.18)

Требуемый момент на валу двигателя

(3.19)

где – максимальное значение приведенного момента (3.4), – собственный динамический момент инерции двигателя, – максимальное ускорение вала двигателя.

Подставляя в уравнение (3.19) уравнение (3.4) приведенного момента, получаем:

(3.20)

где и – максимальные значения динамического и статического моментов нагрузки.

Поскольку двигатель на этом этапе расчета еще не выбран, при определении в уравнении (3.20) собственный динамический момент двигателя можно принять равным динамическому моменту нагрузки, приведенному к валу двигателя [21, глава 3, § 1.1]:

(3.21)

Тогда согласно (3.8), (3.20) требуемая максимальная мощность на валу двигателя

(3.22)

Используя уравнение механической передачи , перейдем в

уравнении требуемой мощности (3.22) от скорости двигателя к исходной скорости нагрузки:

(3.23)

Воспользуемся полученным уравнением (3.23) для выбора исполнительных двигателей проектируемых приводов ПР.

Для 1-го привода, осуществляющего поворот j₁(t), требуемая мощность исполнительного двигателя, с учетом уравнений (3.5), (3.15)

(3.24)

Для 2-го привода, осуществляющего рабочий поворот j₂(t), требуемая мощность исполнительного двигателя, с учетом уравнений (3.9), (3.16)

(3.25)

Требуемую мощность исполнительного двигателя 3-го привода находим из (3.23), используя уравнения (3.12), (3.17) и передаточное отношение зубчато-реечной передачи (3.10):

(3.26)

По уравнениям (3.24) – (3.26) выбирают исполнительные двигатели для приводов с номинальной мощностью не меньшей . Из серийных двигателей необходимой мощности отдают предпочтение двигателям постоянного тока, что обусловлено качеством и простотой реализации законов регулирования в приводах постоянного тока.

Приводы размещаются непосредственно на звеньях ПР, поэтому 2-й и 3-й приводы являются дополнительной нагрузкой 1-го, а 3-й привод – дополнительной нагрузкой 2-го привода, отсюда жесткие требования к массогабаритным характеристикам выбираемых двигателей.

Приводы ПР работают в интенсивных динамических режимах, требующих высокого быстродействия, поэтому из нескольких двигателей с требуемой мощностью и допустимыми массогабаритными характеристиками выбирают двигатель с минимальным собственным динамическим моментом инерции.

Редукторы в механических передачах исполнительных приводов ПР – понижающие, поэтому предпочтительнее высокомоментные двигатели, обладающие повышенной нагрузочной способностью и требующие меньшего коэффициента передачи редуктора.

В приложении 1 приведены основные технические данные некоторых серий электродвигателей постоянного тока. Более полные справочные данные по сериям двигателей постоянного тока изложены в специальной литературе [16, 19, 29, 30, 36, 39].