2. Расчет нагрузочной диаграммы рабочей машины

Для того чтобы ориентировочно оценить требуемую для данного механизма мощность двигателя, необходимо определить тем или иным способом мощность или момент производственного механизма на разных участках его работы и скорости движения рабочего органа механизма на этих участках. Другими словами, необхо­димо построить нагрузочную диаграмму производственного механизма, дополнен­ную его тахограммой.

Поскольку электродвигатель и редуктор еще неизвестны, невозможно на дан­ном этапе определить полные статические и динамические нагрузки электропривода. Поэтому в первом случае предварительный расчет мощности двигателя основыва­ется только на учете статических нагрузок, а во втором случае появляется возмож­ность учесть и часть динамических нагрузок, обусловленных изменениями кинети­ческой энергии рабочих органов механизма.

2.1 Расчёт статических мощностей

2.1.1 Мощность силы тяжести P₁ вычисляем по формуле:

,

где m₁ – масса деталей и узлов, опирающихся на подшипник, определяется по формуле: m₁ = (m_гру + m_гр) - при движении с грузом;

m₁ = ( m_гру) - при движении без груза;

m_гр – масса груза;

m_гру – масса грузозахватывающего устройства;

g – ускорение свободного падения;

Мощность силы тяжести при движении с грузом:

Мощность силы тяжести при движении без груза:

2.1.2 Статическая мощность P вычисляется по формуле:

Статическая мощность при движении с грузом:

Статическая мощность при движении без груза:

2.2 Расчёт статических моментов

2.2.1 Момент силы тяжести М₁ вычисляем по формуле:

,

Момент силы тяжести при движении с грузом:

Момент силы тяжести при движении без груза:

2.2.2 Статический момент М вычисляется по формуле:

Статический момент при движении с грузом:

Статическая мощность при движении без груза

2.2.3 Время работы t_раб определяется по формуле

;

Коэффициент (1.2-1.4) учитывает увеличение времени работы механизма из-за наличия в цикле двух пусков и двух торможений, когда скорость движения изме­няется от 0 до установившегося значения (и наоборот).

4. Длительность цикла работы :

Так как , то

4. Время пауз определим по формуле:

По полученным данным строится нагрузочная диаграмма и тахограмма. Нагрузочная диаграмма и тахограмма механизма представлена на рисунке 2.

3. Предварительный расчет мощности электродвигателя и его выбор

С использованием данных нагрузочной диаграммы рассчитываем среднеквадратичное значение мощности по формуле:

,

где P_к – мощность на к-ом участке диаграммы, Вт;

t_к – длительность к-ого участка, с;

Мощность двигателя для повторно-кратковременного режима работы P_д находится по формуле

,

где k₂ – коэффициент, учитывающий величину и длительность динамических нагрузок электропривода, а также потери в механических передачах и в электродвигателе; k₂ = 1,3 – 2.0;

ПВ_ф – фактическое значение относительной продолжительности включения двигателя;

ПВ_к – ближайшее к ПВ_ф каталожное значение относительной продолжительности включения для заданного типа двигателя; ПВ_к = 40 %.

Теперь выбирается двигатель подходящего по условиям эксплуатации конст­руктивного исполнения. Причем его номинальная мощность при должна быть не­сколько больше .

По каталогу выбираем краново-металлургический асинхронный двигатель с фазным ротором типа МТ 71-10 , 380 В, ПВ= 25 %, со следующими каталожными данными: P_н=80 кВт, n_н=582 об/мин, r_c=0.0275 Ом, r_p=0.0266 Ом, X_c=0.113 Ом, X_p=0.068 Ом, k_r=1.4641, J=10 кг*м².