2.3 Вибір двигуна подачі

Двигун працює в короткочасному режимі роботи, що показано на рисунку 1.1.

Рисунок 1.1 – Навантажувальна діаграма короткочасного режиму

Потужність на валу двигуна в період навантаження визначається за виразом

P_н = 0,105*М_с*n₂*10^-3, кВт (2.1)

де М_с - статичний момент на валу, Нм;

n₂ – швидкість обертання валу двигуна, об/хв.

Оскільки двигун працює в двох режимах навантаження то розраховуємо навантаження на валу в кожному режимі:

P_н = 0,105*35*910*10^-3 = 3,34 кВт

P_н = 0,105*30*920*10^-3 = 2,89 кВт

Визначаємо еквівалентне значення потужності за формулою:

, кВт (2.2)

де t_і – тривалість відповідного інтервалу часу, хв;

М_і, І_і, Р_і – величина навантаження (залежить від виду завдання);

t_п – тривалість часу паузи за цикл, хв.

(2.3)

З урахуванням короткочасного режиму попередньо вибираємо по таблиці

9,6(3) трифазний АД типу 4А90В6У3, де P=1,5 кВт, η=75%; n1=1000 об/хв;

сosφ=0,74; λ=2,2; s=6,4%

Визначаємо швидкість обертання двигуна під час навантаження:

n2=n1(1-s), об/хв (2.4)

де n2-швидкість обертання двигуна в режимі навантаження;

n1-швидкість обертання двигуна в режимі холостого ходу;

s – ковзання.

n2=1000(1-0,064)=936об/хв,

Номінальний навантажувальний момент двигуна визначаємо за формулою:

, Нм (2.5)

де P_ном - номінальна потужність, кВт;

n_ном - номінальна швидкість обертання, об/хв.

М = 9,55*10³ *1,5/936 = 15,3 Нм

По робочих характеристиках двигуна (рисунок 3(4)) визначаємо значення:

η=76%; сosφ=0,74; що відповідає навантаженню P=1,5 кВт.

Перевантажувальна здатність двигуна при навантажувальному моменті на валу Мс = 35Нм визначається за формулою

(2.6)

де λ_м - перевантажувальна здатність двигуна по моменту;

М_ном - номінальний момент на валу, Нм;

М_с - навантажувальний момент на валу, Нм.

Перевантажувальна здатність не задовольняє вимогам навантаження (0,96 < 1,4).

Оскільки даний двигун не підходить то вибираємо двигун типу 4А100В6У3, де P=2,2 кВт, s=5,1%, сosφ=0,73, λ=2,2; η=81%.

За аналогічними формулами визначаємо відповідність даного двигуна:

1. n2=1000(1-0,081)=919об/хв,

2. М = 9,55*10³ *2,2/919 = 22,86 Нм

По робочих характеристиках двигуна визначаємо: η=78%, сosφ=0,74, P=2,2 кВт.

3. 

1,46>1,4, отже перевантажувальна здатність вибраного двигуна задовольняє вимогам.

Втрати двигуна в номінальному режимі визначається за формулою

, кВт (2.7)

де P_ном – номінальна потужність двигуна, кВт;

η_ном – номінальний коефіцієнт корисної дії (ККД) двигуна.

кВт

Втрати двигуна в режимі навантаження складають:

, кВт (2.8)

де P_н - потужність на валу двигуна в період навантаження, кВт;

η_н - ККД двигуна під час навантаження.

, кВт

Постійна (стала) часу нагрівання двигуна, що працює в короткочасному режимі визначається за формулою

, хв . (2.9)

де t_н – час роботи двигуна, хв.;

ΣP_н- втрати двигуна під навантаженням, кВт;

P_ном – втрати двигуна в номінальному режимі, кВт.

, хв.

Струм в обмотці статора двигуна при навантаженні визначається за формулою

(2.10)

де P_н – потужність на валу двигуна в період навантаження, кВт;

u1 – номінальна напруга, В ;

η_н – ККД двигуна при навантаженні;

cosφ_н – коефіцієнт потужності двигуна під навантаженням;

Струм в обмотці статора двигуна при номінальному навантаженні визначається за формулою

, А (2.11)

де P_н – номінальна потужність двигуна, кВт;

u₁ – номінальна напруга, В;

η_ном – номінальний ККД двигуна;

cosφ_ном – номінальний коефіцієнт потужності двигуна.

Припустима тривалість роботи у такому режимі визначається за формулою

, хв. (2.12)

де Т_н- постійна часу нагрівання двигуна, хв.;

I_н - навантажувальний струм двигуна, А;

I_ном - номінальний струм двигуна, А.

хв

Так як t_н<t_доп, то попередньо обраний двигун 4А100В6У3 можна використовувати у короткочасному режимі з таким навантаженням.

2.4 Вибір двигуна шпінделя

Двигун працює в повторно-короткочасному режимі роботи, як показано на рисунку 1.2.

Рисунок 1.2- Навантажувальна діаграма двигуна

При цьому період навантаження t_н=5хв, а період відключення (паузи) t_п=5хв. Статичний момент навантаження на валу двигуна дорівнює Мс= 44,8 Нм при частоті обертання валу n₂ = 1450 об/хв. Перевантажувальна здатність двигуна повинна бути не менш 1,3. Живляча мережа трифазна, напругою 380В.

Відносну тривалість включення знаходимо за формулою

, % (2.13)

де t_н - час навантаження, с;

t_п - час паузи, с .

%

Розрахункова потужність двигуна при тривалому режимі роботи визначається за формулою (2.1)

P_рас = 0,105*75*1400*10^-3 =11 кВт

P_рас = 0,105*60*1460*10^-3 =9,1 кВт

P_рас = 0,105*40*1490*10^-3 =6,2 кВт

Оскільки двигун працює в трьох режимах то визначаємо еквівалентну потужність двигуна:

Розрахункова потужність двигуна при повторно-короткочасному режимі роботи

P_рас= , кВт (2.14)

де P_рас – розрахункова потужність двигуна при тривалому режимі роботи, кВт;

ПВ – фактична тривалість включення двигуна, %;

ПВст – стандартна тривалість включення двигуна для режиму роботи по каталогу (довіднику), %.

кВт

Приймаємо трифазний асинхронний двигун типу 4А112М4У3 відповідно до таблиці 12[1] з наступними номінальними показниками;

Р_ном = 5,5 кВт, S_ном = 5%, n_хх = 1500 об/хв., η_ном = 0,855, , cosφ_ном = 0,86,

Визначаємо швидкість обертання валу двигуна при навантаженні:

n2=1500(1-0,05)=1425об/хв

Номінальний навантажувальний момент двигуна визначається за формулою (2.2)

Нм

Перевантажувальна здатність двигуна при навантажувальному моменті Мс=75 Нм визначається за формулою (2.3)

 

Перевантажувальна здатність двигуна не задовольняє вимогам навантаження (1,07 < 1,3), отже з двигун типу 4А112М4У3 неможна використовувати у повторно-короткочасному режимі. Вибираємо двигун типу 4А132В4У3, Р_ном = 7,5 кВт, S_ном = 3%

n_ном = 1500 об/хв., η_ном = 0,875, cosφ_ном = 0,86

Визначаємо швидкість обертання валу двигуна при навантаженні:

n2=1500(1-0,03)=1455об/хв

Номінальний навантажувальний момент двигуна визначається за формулою (2.2)

Нм

Перевантажувальна здатність двигуна при навантажувальному моменті Мс=75 Нм визначається за формулою (2.3)

Перевантажувальна здатність двигуна задовольняє вимогам навантаження (1,44 > 1,3), отже з двигун типу 4А132В4У3можна використовувати у повторно-короткочасному режимі.