Квашнин В.О. Методические указания к выполнению самостоятельной работы по основам электромеханики - файл n1.doc

Квашнин В.О. Методические указания к выполнению самостоятельной работы по основам электромеханики
скачать (1425 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1425kb.02.11.2012 18:50скачать

n1.doc

1   2   3   4

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ СИЛ И МОМЕНТОВ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ, ПРИВЕДЕНИЕ ИХ К ОДНОМУ ВАЛУ



Уравнения движения электропривода (1.1)...(1.4) могут быть записаны для вала электродвигателя, оси движения исполнительного механизма (ИМ) или для любой промежуточной оси передаточного устройства. Все моменты или силы, входящие в одно уравнение, должны быть вычислены или пересчитаны (приведены) к одному движению.

Приведение статических условий и моментов производится на основании уравнения баланса мощности в элементах электропривода и исполнительном механизме. При этом должны быть учтены направления потока энергии и (с помощью КПД) потери энергии в передаточных устройствах.

Если поток энергии идет от двигателя к ИМ, т.е. электропривод работает в двигательном режиме и потери энергии в передаточных устройствах покрываются за счет мощности Pg, развиваемой двигателем, то уравнение баланса мощности имеет вид
, (2.1)
где – мощность, поступающая к ИМ;

– КПД передаточных устройств.

Если поток энергии идет от вала ИМ к двигателю, т.е. электропривод работает в тормозном режиме, и потери в передаточных устройствах покрываются за счет мощности, поступающей от ИМ, то уравнение баланса мощности имеет вид
. (2.2)
Рассмотрим теперь применение исходных уравнений баланса мощности (2.1) и (2.2) для конкретных задач при различном характере движения ИМ.

2.1 Исполнительный механизм с вращательным движением
Так как, а, где и – статические моменты сопротивления на валах двигателя и механизма; и - соответственно, скорости двигателя и механизма, то при двигательном режиме работы электропривода на основании уравнения (2.1) величина момента сопротивления, приведенного к валу двигателя,
, (2.3)
где - передаточное число редуктора.

При генераторном (тормозном) режиме работы електропривода, на основании уравнения (2.2), получим
. (2.4)
Если приведение моментов сопротивления ведется к валу ИМ, то на основании тех же исходных соотношений получим:

- для двигательного режима работы электропривода
; (2.5)
- для генераторного режима работы электропривода
. (2.6)


2.2 Исполнительный механизм с поступательным движением
В этом случае , а мощность на ИМ , где - статическая сила сопротивления поступательному движению на оси ИМ; - скорость этого поступательного движения.

При двигательном режиме работы электропривода приведенный к валу двигателя статический момент, на основании уравнения (2.1),
, (2.7)
А так называемая приведенная к оси ИM сила
. (2.8)
При генераторном режиме работы электропривода на основании уравнения (2.2) получим соответственно:
; (2.9)
. (2.10)

2.3 Передаточное устройство с кривошипно-шатунной передачей
Многие производственные механизмы (подъемно-качающиеся столы, гильотинные ножницы, насосы и др.) имеют кривошипно-шатунную передачу движения рабочему органу ИМ (рис.2.1)

Уравнение баланса мощности для кривошипно-шатунного механизма без учета потерь в нем можно записать следующим образом:
, (2.11)
где – момент сопротивления на валу кривошипа, вращающегося со скоростью ;

– сила сопротивления, действующая по оси движения ползуна, центр массы которого (точка В) движется со скоростью ;

- линейная скорость кривошипа в точке А, в которой действует тангенциальное усилие .

Из уравнения (2.11) следует, учитывая, что ,
; (2.12)
. (2.13)

Скорость ползуна . Для определения закона ее изменения необходимо выполнить разложение данной силы сопротивления так, как это показано на рисунке 2.1, перенося составляющую по шатуну в точку А.
После выполнения определяем, что

откуда
. (2.14)
Таким образом, из выражений (2.12) и (2.14) следует, что
. (2.15)
При можно принимать при расчетах .

Рисунок 2.1

2.4 Примеры расчетов сил и моментов сопротивления

для некоторых типов механизмов
Рассмотрим примеры расчетов и , а также приведения их к одному движению для некоторых типов механизмов.

Пример 2.1. Определить величину статических моментов сопротивления на валу двигателя лебедки (рис.2.2) при подъеме ? и опускании ? номинального груза массой m = 12 т. Данные механизма лебедки: масса крюка и блоков mo = 500 кг, КПД всего механизма (редуктор, барабан, блоки) при номинальной загрузке = 0,6, диаметр барабана = 0,5 м, передаточное число редуктора i = 32.

Решение. Учитывая изменение силы сопротивления двумя подвижными блоками, т.е. коэффициент блоков = 4, получим




Рисунок 2.2
Пример 2.2. Определить момент статического сопротивления на валу двигателя скипового подъемника (рис. 2.3), имеющего следующие данные: масса скипа с грузом = 3000 кг; масса противовеса =1500 кг; диаметр колеса скипа = 30 см; диаметр цапф осей колес = 4 см; диаметр барабанов = 0,7 м, = 0,4 м; коэффициент трения скольжения в цапфах = 0,08; коэффициент трения качения колес по рельсам  = 0,07 см; коэффициент, учитывающий трение реборд колес о рельсы, =1,4; КПД барабанов = 0,92; КПД редуктора между барабанами и двигателем = 0,85 (на рисунке 2.3 не показан); передаточное число редуктора = 25; угол наклона плоскости подъема скипа = 600.


Рисунок 2.3
Решение. Момент сопротивления, приведенный к валу двигателя,
,
где – момент сопротивления, создаваемый силой сопротивления, действующей в канате между скипом и барабаном, ;

– момент сопротивления, создаваемый массой противовеса,

Суммарная сила сопротивления
,
где - сила, необходимая для подъема массы mc по наклонной плоскости;

- сила трения скольжения в цапфах колес;

- сила трения качения колес о рельсы.













Пример 2.3. Определить максимальный статический момент сопротивления механизма ножниц, приведенный к валу двигателя (рис.2.4). Масса ножа = 3,5 т, усилие резания = 7000 кг, радиус кривошипа = 0,3 м, длина шатуна  =1,7 м. Передаточное число редуктора между кривошипным валом и двигателем (на рис. не показан ) = 20, общий КПД редуктора и механизма ножниц = 0,65 при = 900.

Решение. Момент сопротивления на валу кривошипа в соответствии с выражением (2.15) при =900 и 0 (так как ) , где - суммарное усилие на оси ножа,




Рисунок 2.4
Максимальный момент сопротивления на валу двигателя


1   2   3   4


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации