Материал: КП. Драчев Г.И.Теория электропривода.2002_КП
11
;
a
2
v
2
у
т
п
=
α
=
α
–
время
пуска
t
п
до
установившейся
скорости
с
допустимым
ускорением
,
торможения
t
т
от
установившейся
скорости
до
остановки
;
v
t
t
y
т
п
a
=
=
(8.1)
–
путь
,
проходимый
за
время
пуска
(
торможения
)
рабочей
машиной
,
(8.2)
–
время
установившегося
режима
движения
со
скоростью
v
y
(
)
.
y
т
п
y
t
ν
α
+
α
−
α
=
(8.3)
Полученные
зависимости
v(t) (
см
.
рис
. 8.1)
представляют
собой
графическое
за
-
дание
на
проектирование
электропривода
и
на
завершающем
этапе
проектирова
-
ния
позволят
оценить
качество
выполнения
технологических
требований
.
Кроме
того
,
они
используются
для
построения
графиков
статических
и
динамических
моментов
рабочей
машины
.
При
построении
зависимостей
v(t)
следует
учитывать
направление
движе
-
ния
рабочей
машины
.
При
движении
в
грузовом
режиме
(
основном
технологиче
-
ском
режиме
данной
рабочей
машины
)
принимают
v
>
0
.
При
движении
в
порож
-
нем
(
возвратном
)
режиме
соответственно
v
<
0
.
С
учетом
указанных
знаков
скорости
принимают
знаки
ускорения
a
при
пуске
и
торможении
в
грузовом
и
по
-
рожнем
режимах
.
Статические
сопротивления
движению
в
рабочих
машинах
,
представленных
в
данном
пособии
,
создаются
силами
трения
скольжения
в
подшипниках
,
в
винто
-
вой
передаче
,
при
поступательном
движении
тела
по
горизонтальной
плоскости
,
силами
трения
качения
колес
по
рельсам
,
тела
по
роликам
и
т
.
п
.,
силой
тяжести
поднимаемых
и
опускаемых
тел
.
В
приложении
Б
приведены
формулы
для
расчета
статических
моментов
,
созда
-
ваемых
при
действии
указанных
сил
сопротивления
в
рабочих
машинах
.
Для
кон
-
кретной
рабочей
машины
определяют
основные
рабочие
усилия
,
места
приложе
-
ния
сил
трения
и
,
используя
соответствующие
формулы
,
рассчитывают
статиче
-
ские
моменты
на
валу
рабочего
органа
М
рос
m
для
всех
режимов
работы
.
Для
определения
динамических
моментов
рабочей
машины
рассчитываются
моменты
инерции
рабочей
машины
(
рабочего
органа
):
(
)
,
4
D
...
m
m
...
J
J
J
2
2
1
2
1
ро
+
+
+
+
+
=
(8.4)
где
J
1
, J
2
,... –
моменты
инерции
вращающихся
элементов
рабочей
машины
,
кгм
2
;
m
1
, m
2
, …. –
масса
поступательно
движущихся
частей
,
кг
;
D –
диаметр
колеса
(
барабана
,
звездочки
,
шкива
и
т
.
п
.),
находящегося
на
выходном
валу
редуктора
и
преобразующего
вращение
вала
в
поступательное
движение
рабочей
машины
,
м
.
12
Рис
. 8.1.
Нагрузочные
диаграммы
скорости
и
моментов
рабочей
машины
При
заданной
величине
допустимого
ускорения
a
для
каждого
режима
ра
-
бочей
машины
определяются
динамические
моменты
.
D
2
J
M
ро
родин
a
=
(8.5)
Полный
момент
рабочей
машины
родин
рост
ро
M
М
M
+
=
. (8.6)
Знаки
полного
момента
и
его
составляющих
зависят
от
направления
движения
и
режима
работы
(
пуск
,
торможения
).
Результаты
расчетов
для
каждого
участка
движения
приводят
в
табл
. 12.1.
По
результатам
расчетов
с
учетом
времени
пуска
,
торможения
,
установив
-
шегося
движения
строят
нагрузочную
диаграмму
моментов
рабочей
машины
для
каждого
режима
работы
(
см
.
рис
. 8.1).
На
основании
построенной
нагрузочной
диаграммы
момента
рабочей
ма
-
шины
можно
рассчитать
среднеквадратичное
значение
момента
:
,
m
1
k
k
t
m
1
к
k
t
2
к
M
сркв
M
∑
=
∑
=
=
(8.7)
в
котором
учтены
не
только
статические
нагрузки
,
но
и
часть
динамических
на
-
грузок
.
Здесь
M
k
–
момент
двигателя
на
к
-
м
участке
( k=1, ... , m),
где
под
участком
понимается
промежуток
времени
,
в
течение
которого
происходит
разгон
,
или
торможение
,
или
работа
с
постоянной
скоростью
;
t
k
–
длительность
k-
го
участ
-
ка
.
13
кат
ПВ
ф
ПВ
D
о
2v
сркв
M
1
k
дв
P
=
При
этом
мощность
двигателя
может
быть
определена
по
соотношению
( 8.8 )
где
k
1
–
коэффициент
,
учитывающий
динамические
нагрузки
,
обусловленные
вращающимися
элемента
-
ми
электропривода
(
двигатель
,
редуктор
),
а
также
потери
мощности
в
редукторе
.
Величина
k
1
зависит
от
отношения
времени
переходных
процессов
к
времени
ус
-
тановившегося
движения
электропривода
,
а
также
от
отношения
максимальных
моментов
рабочей
машины
к
статическим
моментам
.
Для
рабочих
машин
,
пред
-
ставленных
в
данном
пособии
,
коэффициент
k
1
может
составить
от
1,3
до
1,5;
v
о
–
основная
скорость
движения
,
м
/
с
;
D –
диаметр
шестерни
выходного
вала
редуктора
,
м
;
ПВ
ф
–
фактическое
значение
относительной
продолжительности
включения
проектируемого
электропривода
;
ПВ
кат
–
ближайшее
к
ПВ
ф
каталожное
значение
относительной
продолжи
-
тельности
включения
для
электродвигателей
выбранной
серии
.
Фактическое
значение
относительной
продолжительности
включения
ПВ
ф
рассчитывается
по
длительности
времени
работы
t
k
на
всех
m
участках
движения
и
заданному
времени
цикла
t
ц
= 3600 / z
, (8.9)
где
z
–
число
циклов
работы
машины
в
час
;
.
t
t
1
ПВ
m
1
k
k
ц
ф
∑
=
=
(8.10)
Длительность
работы
t
k
на
каждом
k -
м
участке
определена
выше
.
Для
повторно
-
кратковременного
режима
работы
следует
выбирать
двигатели
специальных
серий
,
предназначенных
для
этого
режима
(
режим
работы
S3).
Наи
-
более
известна
краново
-
металлургическая
серия
,
в
которой
по
сравнению
с
двига
-
телями
общепромышленной
серии
:
–
усилены
быстронагревающиеся
части
(
коллектор
–
в
двигателях
постоян
-
ного
тока
,
усилены
обмотки
статора
и
ротора
асинхронных
двигателей
–
выдер
-
живают
токи
короткого
замыкания
)
–
за
счет
уменьшения
диаметра
ротора
(
якоря
)
снижены
моменты
инерции
;
–
увеличена
перегрузочная
способность
двигателей
до
3…4
значений
но
-
минального
момента
.
Двигатели
этой
серии
(
постоянного
тока
–
типа
Д
,
переменного
тока
–
типа
4MTF(H))
имеют
и
другой
способ
нормирования
,
при
котором
в
каталоге
указы
-
вается
допускаемая
нагрузка
на
валу
при
различных
значениях
ПВ
кат
=15, 25, 40,
60, 100%.
Приводятся
в
каталогах
также
и
каталожные
кривые
М
,
I
,
cos
ϕ
1 = f
(S)
–
для
асинхронных
двигателей
и
М
,
n
,
η=
f ( I )
–
для
двигателей
постоянно
-
го
тока
.
Каталожные
данные
некоторых
двигателей
приведены
в
приложении
К
.
14
Двигатель
выбирается
по
каталогу
таким
образом
,
чтобы
значение
его
мощ
-
ности
при
ПВ
кат
было
бы
равно
или
несколько
больше
мощности
Р
дв
,
рассчитан
-
ной
по
формуле
(8.8).
Для
выбранного
по
каталогу
двигателя
в
пояснительной
записке
приводятся
все
каталожные
данные
,
рассчитывается
перегрузочная
способность
и
определя
-
ется
максимально
-
допустимое
значение
тока
.
Для
двигателей
краново
-
металлургической
серии
,
работающих
в
повторно
-
кратковременном
режиме
,
но
-
минальными
данными
(
Р
н
,
ω
н
, I
н
и
т
.
д
.)
являются
каталожные
данные
при
ПВ
кат
= 40%.
Эти
данные
используются
в
дальнейших
расчетах
характеристик
и
переходных
режимов
электропривода
.
9.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПЕРЕДАТОЧНОГО
ЧИСЛА
И
ВЫБОР
РЕДУКТОРА
Передаточное
число
редуктора
определяется
по
номинальной
скорости
вращения
выбранного
двигателя
ω
н
и
основной
скорости
движения
исполнитель
-
ного
органа
v
о
по
формуле
,
v
2
D
ω
j
0
н
р
=
(9.1)
где
D
–
диаметр
колеса
(
ролика
,
шкива
и
т
.
п
.),
находящегося
на
выходном
валу
редуктора
и
преобразующего
вращение
вала
в
поступательное
движение
исполни
-
тельного
органа
рабочей
машины
.
Редуктор
выбирают
по
справочнику
[
1
]
,
исходя
из
требуемого
передаточ
-
ного
числа
,
заданного
значения
номинальной
мощности
(
или
моментов
на
тихо
-
ходном
и
быстроходном
валу
)
и
скорости
выбранного
двигателя
с
учетом
харак
-
тера
нагрузки
(
режима
работы
)
РО
,
для
которого
проектируется
электропривод
.
Выбранный
редуктор
должен
иметь
передаточное
число
равное
или
не
-
сколько
меньшее
расчетного
значения
.
При
передаточном
числе
,
превышающем
расчетное
значение
,
скорость
на
валу
рабочего
органа
не
достигнет
заданного
значения
,
что
приведет
к
снижению
производительности
рабочей
машины
.
Режим
работы
редуктора
для
рассматриваемых
в
данном
пособии
рабочих
машин
следует
принимать
“
тяжелый
”.
10.
ПРИВЕДЕНИЕ
СТАТИЧЕСКИХ
МОМЕНТОВ
К
ВАЛУ
ДВИГАТЕЛЯ
На
этапе
предварительного
расчета
мощности
электродвигателя
по
задан
-
ным
техническим
показателям
рабочей
машины
(
раздел
8)
были
рассчитаны
ста
-
тические
и
динамические
моменты
рабочей
машины
.
После
выбора
двигателя
и
редуктора
,
когда
известны
передаточное
число
,
коэффициент
полезного
действия
15
КПД
редуктора
,
статические
моменты
рабочей
машины
,
приведенные
к
валу
дви
-
гателя
,
рассчитываются
по
формуле
.
j
M
M
р
рост
pc
=
(10.1)
С
учетом
потерь
в
редукторе
статические
моменты
на
валу
рассчитывают
в
зависимости
от
режима
работы
электропривода
.
Статический
момент
на
валу
в
двигательном
режиме
М
вс
=
М
рс
/
η
р
(10.2)
где
η
р
–
КПД
редуктора
.
При
работе
электропривода
в
тормозных
режимах
потери
в
редукторе
вы
-
зывают
уменьшение
нагрузки
двигателя
,
при
этом
моменты
на
валу
определяют
по
формуле
.
M
M
р
рс
вс
η
=
(10.3)
В
проекте
допускается
рассчитывать
приведенные
моменты
к
валу
двигате
-
ля
приближенно
,
принимая
в
расчетах
номинальное
значение
коэффициента
по
-
лезного
действия
редуктора
η
р
,
указываемое
в
каталогах
и
справочниках
по
ре
-
дукторам
[
1
]
.
Более
точные
результаты
расчетов
могут
быть
получены
при
ис
-
пользовании
метода
разделения
потерь
в
передаче
[
10
]
.
При
уточненных
расчетах
установившихся
и
переходных
режимов
работы
электропривода
необходимо
также
учитывать
момент
потерь
холостого
хода
(
момент
постоянных
потерь
)
двигателя
∆Μ
х
,
который
покрывается
за
счет
элек
-
тромагнитного
момента
двигателя
(
расчет
∆Μ
х
–
см
.
раздел
14).
Таким
образом
,
приведенные
статические
моменты
системы
электропривод
–
рабочая
машина
рассчитывают
для
каждого
участка
с
учетом
режима
работы
электропривода
по
формуле
М
с
=
М
вс
+
∆
М
х
.
(10.4)
При
этом
в
статическом
моменте
учитываются
не
только
силы
сопротивления
движению
в
рабочей
машине
,
но
также
и
потери
в
редукторе
,
и
механические
потери
в
двигателе
.
11.
ПРИВЕДЕНИЕ
МОМЕНТОВ
ИНЕРЦИИ
И
КОЭФИЦИЕНТОВ
ЖЕСТКОСТИ
К
ВАЛУ
ДВИГАТЕЛЯ
Суммарный
приведенный
к
валу
двигателя
момент
инерции
системы
мо
-
жет
быть
рассчитан
по
соотношению
J=
δ
J
д
+J
пр
,
(11.1)
где
J
д
–
момент
инерции
ротора
двигателя
;
δ
–
коэффициент
,
учитывающий
момент
инерции
остальных
элементов
элек
-
тропривода
:
муфт
,
тормозного
шкива
,
редуктора
и
др
.;