22. Приведение момента инерции.

Момент инерции приводят исходя из сохранения кинетической энергии МС при переносе момента инерции на вал двигателя

отсюда

(9)

Для поступательного движения массы (cм. рис.)

(10)

Для привода подачи типа винт-гайка

(11)

где h=х - перемещение исполнительного органа на один шаг.

Из формул (10-11) видно, что радиус приведения  получил своё название по аналогии с формулой для определения момента инерции вращающейся массы.

При приведении моментов инерции не нужно учитывать потери в передачах, так как кинетическая энергия с потерями не связана.

Если кинематические цепи можно считать абсолютно жёсткими, то общий момент инерции на валу двигателя равен сумме момента инерции якоря двигателя и приведённого момента инерции

J= Jдв + Jпр

В каталогах для двигателей иногда приводят значения махового момента

В этом случае моменты инерции ротора двигателя в системе СИ вычисляются по формуле

где D - диаметр инерции (м.).

G - сила тяжести (вес), кгс.

Для многих практических случаев в практических расчётах

J = (0.2  0.3) Jдв

где J - момент инерции производственного механизма.

23. Порядок выбора электродвигателя для систем автоматизированного электропривода.

Особенности выбора ЭД связаны со способом регулирования скорости, например, регулируется скорость при постоянном моменте или постоянной скоростью.

В ЭП станков с ЧПУ и ПР двигатели работают с большими динамическими нагрузками. Среднее ускорение определяется отношением динамического момента к моменту инерции механической системы привода.

Мдин = М - Мс

Момент инерции на валу двигателя равен сумме момента инерции якоря двигателя и приведённого момента инерции:

J = Jдв + Jпр

В связи с этим всегда изменяют критерий выбора ЭД и выбирают двигатель по МАХ допустимому моменту. Следующие этапы выбора ЭД:

1. Предварительный выбор двигателя, который осуществляется на основе анализа нагрузочной диаграммы или по аналогии с существующей конструкцией станка. По ориентировочному расчету.

2. Проверка выбранного двигателя по нагреву, перегрузочной способности и условиям пуска.

3. Выбор ЭД, используемых в следящем или регулируемом приводе, дополняется расчетом динамики привода (переходных процессов). Только в этом случае можно сказать, что двигатель выбран правильно и привод обеспечит заданные характеристики.

24. Режимы работы электродвигателей. Учет режимов работы при расчете требуемой мощности двигателя.

1. Продолжительный номинальный режим работы ( S1 ):

Неизменная нагрузка.

Существует значительное число механизмов, работающих продолжительно с неизменной или мало меняющейся нагрузкой без регулирования скорости ( насосы, вентиляторы и т.д.).

Расчёт двигателей таких случаев прост, если известна мощность, потребляемая механизмом. Номинальная мощность двигателя Рном >=Рст , где Рст - статическая нагрузка.

Угловая скорость двигателя должна соответствовать скорости производственного механизма.

2. Кратковременный номинальный режим работы ( S2 )

Выбор мощности двигателя при такой нагрузке основан на предположении, что за время работы двигателя превышение температуры будет меньше допустимого, т.е. <=доп.

Промышленность выпускает ЭД рассчитанные на кратковременный режим работы длительностью 10; 30; 60; 90 минут. Эти двигатели обладают повышенной перегрузочной способностью и могут кратковременно преодолевать большие нагрузки. Выбор этих ЭД производят по номинальной мощности, которая не должна быть меньше мощности нагрузки:

Рном=>Pрасч

или Мном=>Мрасч

где Ррасч, Мрасч - расчетная мощность и момент при одноступенчатом графике нагрузки.

3. Повторно-кратковременный номинальный режим работы ( S3 )

Повторно-кратковременный режим является основным режимом приводов станков, работающих в автоматическом режиме с коротким циклов обработки. ЭД для такого режима выбирают по номинальной мощности и продолжительности включения ПВ. Если мощность и ПВ совпадают с нормированными значениями, то никаких затруднений с выбором двигателя не возникает, т.к. выпускаются специальные серии двигателей с повышенным пусковым и максимальным моментом. Для двигателей этой серии в паспортных данных, кроме основных величин, указывается мощность, которую он может развивать при каждом из нормируемых значений ПВ ( 15;25;40;60 и 100% ).

Ррасч  Р ном ,

где Р ном - номинальная мощность двигателя при стандартной продолжительности включения ( ПВ ).

Если действительная продолжительность включения отличается от стандартной, то двигатель выбирается по ближайшему стандартному значению её. При этом пересчитывается соответственно мощность двигателя. Без учёта постоянных потерь в двигателе формула пересчета имеет вид:

, где

расч - рассчитанная продолжительность включения, рассчитанная по нагрузочной диаграмме;

ст - стандартная паспортная продолжительность включения.

6. Перемежающийся номинальный режим (S6)

Переменная нагрузка для станков, работающих в продолжительном автоматизированном режиме, более характерен циклический график работы, при котором нагрузка на валу периодически изменяется.

Примерный график такой нагрузки имеет вид:

Рис. Ступенчатый график мощности Р

на валу двигателя и потерь в нём Р

при продолжительной переменной нагрузке.

Расчётную мощность двигателя можно определить исходя из средней нагрузочной мощности

, где

; kзап=1.11.3 - учитывает превышение действительной мощности над средним значением

Выбранная таким образом мощность двигателя оказывается в большинстве случаев меньше требуемой (когда  доп>у). Для более точного определения мощности двигателя в режиме работы S6 используют один из двух методов:

а) метод средних потерь;

б) метод эквивалентных значений тока, момента, мощности.