3. Расчет механической части электропривода
Определяем количество электродвигателей в приводе: согласно данным [2], табл. 2.2 на электропривод подъёма ковша экскаватора карьерного ЭКГ-12.5 приходится 1 привод.
Рассчитаем номинальную угловую частоту вращения электродвигателя и номинальный момент.
Номинальный момент электродвигателя:
Задаемся коэффициентом превышения момента двигателя в переходных режимах пуска над номинальным λ = 2
Определяем стопорный момент всех электродвигателей в приводе:
По данным таблицы 2.3 определяем приведенный к валу двигателя момент инерции гружёного ковша второй массы:
где:
-
передаточное отношение механизма
подъёма; mk
– масса
ковша; Rб
– радиус
барабана лебёдки.
Определим коэффициент передачи передаточной функции звена «вторая масса» в именованных и относительных единицах
а нормированная передаточная функция:
Определим коэффициент передачи передаточной функции звена «первая масса» в именованных единицах и относительных единицах приведённый момент сопротивления для копающих механизмов находят из выражения:
Дифференциальному уравнению движения механической части двигателя
М1
– М12
=
Соответствует передаточная функция:
где:
– приведённый к валу двигателя момент
в упругой связи между первой и второй
сосредоточенными массами;
– суммарный момент инерции якорей
двигателей и жёстко связанных с ними
механизмов, кг·м2
, вычисляется
по формуле:
где: 1,2 – коэффициент,
учитывающий момент инерции редуктора,
муфт и барабана лебёдки ( для копающих
механизмов);
– момент
инерции якоря двигателя, кг·м2
.
Определим
по данным из таблицы 2.2 суммарный момент
инерции электрических двигателей
привода и жестко связанных с ним
механизмов, передаточная функция
соответствует нормированная передаточная
функция:
Рассчитаем жесткость упругого звена по известным данным из таблицы 2.3.
Модуль упругости
стали:
Для канатных механизмов экскаваторов предварительно рассчитываем коэффициент линейной жесткости каната:
где:
Ек –
модуль упругости стали, Ек
( 110 …. 140)·106,
Н/м2;
–
расчётная длина каната, м; S
– площадь сечения проволок определяем
по формуле:
здесь
-
коэффициент заполнения сечения каната;
dk
– диаметр
каната, м;
число
канатов в приводе.
Рассчитаем жесткость упругого звена, приведенную к валу двигателя
Рассчитаем параметры передаточной функции упругого звена в именованных и относительных единицах. Для этого рассчитаем коэффициент внутреннего демпфирования
Передаточная функция упругого звена равна:
где:
– коэффициент крутильной жёсткости
упругого звена, Н·м/рад;
φ1,
φ2
– угловое перемещение первой и второй
сосредоточенных масс;
– коэффициент внутреннего демпфирования,
Н·м·с/рад.
Нормированная передаточная функция упругого звена равна:
Составим расчетную схему двух массовой механической системы, поэлементную алгоритмическую структурную схему и преобразованную структурную схему по каналу M – ω2.
Рисунок 2 – расчетная схема двух массовой механической системы где:
У1 = 0,0036 кг∙м2
У2 = 0,0371 кг∙м2
=0,865 кН∙м
Определяем соотношение масс и частоту собственных колебаний (частоту резонанса) механической системы:
Определяем круговую частоту ω0 =2πf0,связаную со значением жёсткости формулой:
где:
– приведённый к валу двигателя момент
инерции поворотной платформы
с ковшом второй массы.