 |
Выбор передаточного числа редуктора
|
|
|
|
Для определения передаточного числа редуктора привода используется графический метод [21, глава 3, § 1.2], позволяющий просто учесть нежёсткость механической характеристики двигателя.
По уравнению требуемого момента на валу двигателя (3.20) строится график зависимости максимального значения момента 
от передаточного числа редуктора i (рис. 3.2,а). На график наносят прямую, параллельную оси абсцисс, ограничивающую значения момента, допустимого на валу двигателя с учётом возможной перегрузки его по мощности:
(3.27)
где 
– номинальный момент выбранного двигателя.
В соответствии с условием 
по графику (см. рис. 3.2,а) определяется диапазон возможных значений передаточного числа редуктора:
Граничные значения 
и 
можно найти также из уравнения (3.20) при 
.
Минимальное значение требуемого момента 
достигается при передаточном отношении редуктора 
, которое обращает в ноль производную 
Если 
, то возможных значений i не существует, следует выбрать другой двигатель и повторить расчёты.
Выбранный диапазон возможных значений i корректируют, исходя из условия обеспечения требуемого максимального значения угловой скорости нагрузки 
:
(3.28)
где 
– располагаемая скорость двигателя при максимальном требуемом моменте на его валу.
На графике (рис. 3.2,б) строят механическую характеристику двигателя по уравнениям:
(3.29)
где индексом 
обозначены номинальные параметры выбранного двигателя: момента М, скорости 
, напряжения 
и тока 
в якорной цепи двигателя; 
– коэффициент, вводимый для обеспечения запаса по скорости, рекомендуется выбирать = 0,8...0,9; 
– сопротивление в якорной цепи двигателя.
а) б)
|
|
|
Рис. 3.2. Выбор передаточного числа редуктора
Затем для различных i из диапазона возможных значений 
по графику 
(см. рис. 3.2,а) определяют соответствующие значения требуемого момента, например, i = i* соответствует М *, а i = i** – М**. Для этих значений момента по графику механической характеристики (см. рис. 3.2,б) находят соответствующие значения располагаемой скорости двигателя (для М* получим 
, для М** – 
). Произведя деление полученных значений располагаемой скорости двигателя на соответствующие им коэффициенты передачи редуктора, находим скорости движения нагрузки ( / i*, / i**) и построим на графике (см. рис. 3.2,а) кривую зависимости располагаемой скорости нагрузки 
от коэффициента передачи редуктора.
Согласно требуемому условию коррекции (3.28), на графике располагаемой скорости нагрузки по оси ординат откладывают значение требуемой максимальной угловой скорости нагрузки 
и проводят прямую, параллельную оси абсцисс. Точка пересечения этой прямой с графиком располагаемой скорости определяет верхнюю границу диапазона передаточного числа редуктора 
.
Если значение лежит вне пределов рассчитанного ранее диапазона , то двигатель не удовлетворяет требованиям, следует выбрать другой двигатель, высокомоментный или менее инерционный, и повторить расчеты.
При выборе конкретного значения передаточного числа i редуктора целесообразно остановиться на значении, при котором от двигателя требуется наименьший момент, для нашего случая это значение (см. рис. 3.2,а). Однако при выборе i не следует забывать о сложностях реализации редукторов с большим коэффициентом передачи. Основной недостаток таких редукторов – плохие массогабаритные характеристики.
Таким образом, для одновременного выполнения требований по моменту (3.27) и скорости (3.28) диапазон возможных значений коэффициента передачи редуктора
(3.30)
Редуктор выбирают по справочникам и каталогам [2, 23 – 28], имея в виду возможные типы передач: цилиндрические, червячные, конические, планетарные, волновые зубчатые, комбинированные волновые.
|
|
|
Последние два вида передач особенно часто используются в робототехнике [11, 18, 25, 26]. Эти передачи обеспечивают компактность, меньшую массу, высокую кинематическую точность, повышенный КПД редуктора. К их недостатку относят ограниченный ресурс работы.
В техническом задании (ТЗ) на выбор редуктора необходимо указать
следующие характеристики:
– передаточное число редуктора i;
– максимальный передаваемый крутящий момент ;
– максимальную передаваемую скорость;
– максимальное передаваемое ускорение;
– коэффициент полезного действия h;
– конструктивные особенности: материалоемкость, габаритные размеры, массу.
Следует учесть, что при одних и тех же передаточных числах и крутящих моментах конструктивные характеристики передач значительно отличаются.
Выбор редуктора должен удовлетворять следующему условию: масса редукторного привода не должна превышать массу двигателя более чем в 3 раза. Если редуктор с требуемыми в ТЗ характеристиками, выбранный по каталогам, не удовлетворяет этому требованию, техническое задание на выбор редуктора станет основой ТЗ на проектирование редуктора.
|
|
|
