Скачване на електродвигателя с механизма
Въпросите за докинг и координация на задвижващите агрегати винаги са били актуални и отнемащи време. Особено актуални те станаха сега, когато задвижването се сглобява главно от закупени единици. Обмислете въпроса за докинг, като използвате примера за свързване на електрически двигател към скоростна кутия (фиг. 2.25).
Ориз. 2.25. Схема на свързване на електродвигател с скоростна кутия:
1 - вал на двигателя; 2, 5 - опори; 3, 6 - корпус; 4 - вал на скоростната кутия
Валът на двигателя 1 има опори 2, разположени в корпуса 3. Входящият вал 4 на скоростната кутия има опори 5, разположени в корпуса 6. Ако опорите 2 и 5 са значително разместени, тогава твърдото свързване на валовете ще доведе до големи реакции в опорите и лагерите или ще се износят бързо, или ще блокират. Трудно е да се осигури висока коаксиалност на опори, разположени в различни сгради. Винаги има радиално изместване на опорните осиeи ъглово изместване α. Следователно валовете са свързани не твърдо, а с помощта на различни подвижни съединители, които „развързват“ валовете (и това е основната цел на съединителите, а не само прехвърлянето на въртене от един вал на друг). Типично оформление на задвижването с двигател и скоростна кутия на краката е показано на фиг. 2.26.
Ориз. 2.26. Разположението на задвижването с двигател и скоростна кутия на краката: 1 - електродвигател на краката; 2 - външна спирачка; 3 - съединител; 4 - редуктор; 5 – стенд за центровка на оси; 6 - рамка
Тази подредба има редица недостатъци:
- при високи скорости на въртене, съединителите работят нормално, без вибрации, само с малки несъответствия на свързаните валове; трудно е да се осигури малка несъответствие;
- конструкцията на задвижването като цяло се оказва обемиста и неудобна за вграждане в машината.
Ето защо, модерните дискове се опитват да изградятпо различен начин, например, както е показано на фиг. 2.27.
Ориз. 2.27. Мотор-редуктор (в различни позиции):
1 - двигател; 2 - фланец; 3 - редуктор; 4 - адаптер; 5 - гнездо; 6 - спирачка; 7 – сензор; 8 - изходящ вал на скоростната кутия; 9 - вграден вал; 10 - лапа
Тук двигателят 1 има фланцова конструкция и е фиксиран към фланеца 2 на скоростната кутия 3 директно или чрез адаптер (адаптер) 4. В този случай компенсиращият съединител може да бъде изключен.
С наличието на центриращи елементи върху съединяваните части и високата точност на изработка на тези части е възможно да се осигури необходимото подравняване на свързаните валове. Валът на двигателя в този случай е твърдо свързан с вала на скоростната кутия, например валът на двигателя се вкарва в гнездото 5 на входящия вал на скоростната кутия. Ако задвижването изисква спирачка 6 и (или) датчик 7 за ъгъла на въртене и скоростта на вала на двигателя, те са вградени в двигателя. Този компактен дизайн се нарича мотор-редуктор.
Изходящият вал на скоростната кутия 8 често е кух. След това в този вал е възможно да се фиксира вграденият вал 9, чийто опашка може да бъде всякакъв, по желание на дизайнера. Лапите 10 на скоростната кутия са направени по периметъра на корпуса, което ви позволява да фиксирате мотор-редуктора в различни позиции. Всичко това значително улеснява интегрирането на задвижването в машината.
При мотор-редуктори с ниска мощност всички функционални елементи често са разположени в един корпус (фиг. 2.28).
Ориз. 2.28. Мотор-редуктор в един корпус:
1 - тяло; 2 - сензор за ъгъл или сензор за скорост; 3 - електродвигател; 4 - дискова електромагнитна спирачка; 5 - планетарна предавка
И само мощните тежки задвижвания все още се сглобяват основно съгласно схемата, показана на фиг. 2.26.
Избор на двигател
При избораелектродвигателите се ръководят преди всичко от изискванията за задвижването, в което двигателят ще работи. Вземете предвид свойствата и характеристиките на двигателя, въз основа на неговия принцип на работа и устройство, вземете предвид ограниченията за използване на двигателя. Фокусирайки се само върху характеристиките на двигателя, записани в неговия паспорт, и без да разбирате структурата на двигателя, е лесно да направите грешка при избора на двигател, тъй като е невъзможно да се опишат всички възможни случаи и всички нюанси на използването на двигател във всеки паспорт. Паспортът взема предвид само типични, често срещани случаи, а наборът от характеристики, записани в паспорта, е много ограничен.
При избора на двигател, на първо място, е необходимо да се определи неговияттип, например DC или AC двигател. Тук изборът първоначално зависи от наличния източник на енергия. Източникът на постоянен ток може да бъде батерия, батерия, неконтролиран диоден токоизправител (единична или пълна вълна), прост или сложен тиристор (управляван диод) или транзисторно управляван токоизправител. Източникът на променлив ток може да бъде еднофазна и трифазна мрежа или честотен преобразувател. Съвременните задвижвания се опитват да изградят променливотокови двигатели като по-прости, по-надеждни, по-евтини, с изключение на малките високоскоростни двигатели (микромотори).
Разбира се, ако източникът на захранване е определящ при избора на двигател, той трябва да е съобразен с него по отношение на електрическите параметри: вида на тока, големината на тока, големината на напрежението.
След това двигателитесе избират по скорост.
Имайте предвид, че високооборотните двигатели със същите размери като тези с ниска скорост имат повече мощност, но изискват скоростна кутия с голямо предавателно отношение. При високи скорости имамясто повишен шум, а някои размери скоростни кутии обикновено не позволяват високи скорости на входящия вал. Въз основа на гореизложеното, например, двигатели сn0 = 1500 rpm имат най-голямо приложение сред асинхронните двигатели.
След това трябва да изберете двигателяпо мощност и въртящ момент. Известно е, че основната причина за повредата на двигателите е тяхното прегряване. Отоплението на двигателя зависи от режима на работа и качеството на охлаждане. Режимът на работа може да бъде лек - с редки стартове и дълги паузи, при които двигателят е напълно охладен, и тежък - с чести или продължителни (тежки) стартове при големи стартови токове. Режимите на работана нерегулиранидвигатели по отношение на скоростта са обозначени съгласно GOST катоS1,S2…S10. Нека разгледаме два характерни режима:S1 иS4.
Режим S1 на работа на двигателя съответства на включване и продължителна работа при постоянно натоварване.
Мощността на двигателя по време на транслационното движение на изпълнителната връзка е равна на
къдетоFе силата на съпротивление на движението на изпълнителната връзка;
V– линейна скорост на движение на изпълнителното звено;
η е ефективността на механизма.
Мощността на двигателя по време на въртеливото движение на изпълнителната връзка е равна на
къдетоω– ъгловата скорост на движение на изпълнителното звено;
M– момент на съпротивление при движение на изпълнителното звено.
Според каталогаизберете най-близкия по мощност двигател, за който е изпълнено условието
Режим S4 на работа на двигателя съответства на дълги стартове и (или) висока честота на превключване.S4 - периодичен (старт-стоп) режим - поредица от идентични цикли, състояща се от периоди на работа спостоянно натоварване и паузи (фиг. 2.29).
Ориз. 2.29. Схема на работа на двигателя в режимS4
Максимална (при ωмотор = ωmax) мощност на двигателя в режимS4
къдетоPst - статична (независима от ускорението по време на ускорението) мощност в задвижващата връзка на механизма;
Pdyn - максимална динамична мощност - мощността, необходима за преодоляване на инерционните сили при ускорение на системата двигател-механизъм.
Изразите за статична и динамична мощност имат формата
къдетоmиJ– маса или инерционен момент на изпълнителното звено;
aи ε – линейно или ъглово ускорение на изпълнителното звено;
kp - коефициент, отчитащ влиянието на пусковия момент и инерцията на ротора на двигателя,kp = 0,6. 0,9; по време на бързо ускорение системите приемат големи стойностиkp.
Необходимо е да зададете желаното ускорение на изпълнителната връзка или, като знаете постоянната скорост на изпълнителната връзка, да зададете времето за ускорение на задвижванетоtпъти, след това с равномерно ускорено ускорение
Също така е необходимо да се настрои синхронната скорост на двигателяn0.
Въз основа на намерената мощност и скоростn0 се избира двигател от каталога, чиято мощност еPdyn ³Pdv. Този избор е предварителен, тъй като коефициентътkp е приблизително избран и основният фактор за режимS4, топлинното състояние на двигателя, не е взет предвид.
Като се вземе предвид стартовият въртящ момент на двигателяMи инерционният момент на ротора на двигателяJ(моторътMи двигателътJса взети от каталога), действителното време за ускорение на задвижването
къдетоJpr е намаленият инерционен момент на устройството двигателен механизъм,Jpr= Jprm+ Jdv;Jprm –инерционният момент на механизма, намален към вала на двигателя, включително изпълнителната връзка (правило за намаляване - съгласно формула 2.4);
wmot – номинална скорост на двигателя, wmot » 0.1×nмотор (nмотор с единица RPM се намира в каталога).
Ако полученото време за ускорение е твърде дълго, трябва да изберете двигател с по-висока мощност и да повторите изчислението; ако е твърде малък, изберете двигател с по-ниска мощност.
Термичното състояние на двигателяприблизителнохарактеризира относителния работен цикъл. Разгледайте графиката на топлинното състояние (фиг. 2.30) за цикъла работа-пауза.