Файл: Андрющенко, В. А. Автоматизированный электропривод систем управления учеб. пособие.pdf

После того, как электродвигатель выбран, становятся извест­

дуктора из условия соответствия максимальной скорости нагрузки и номинальной скорости вращения электродвигателя

что выбранный электродвигатель обеспечит заданный закон движе­ ния выходной оси и не будет перегреваться. Проверка правильно­ сти выбранного электродвигателя производится по величине экви­ валентного (среднеквадратичного) момента

Величина эквивалентного момента Мэ не должна превышать номинальный момент выбранного электродвигателя, т. е. должно выполняться неравенство

Здесь обозначения аналогичны обозначениям в выражении (8.8). Если контрольные неравенства (8.9) и (8.10) не выполняются, необходимо взять электродвигатель большей мощности и повто­ рить расчет. Затем следует проверка электродвигателя на оптималь­ ное передаточное отношение, определяемое из условия наимень-

93

шего эквивалентного момента dMJdi = О,

2

Оптимальное передаточное число в маломощных системах обычно не находится.

§ 20. ВЫБОР Р Е Д У К Т О Р А

Редукторы, применяемые в системах автоматизированных элек­ троприводов, характеризуются следующими специфическими осо­ бенностями:

1) несамотормозящимися передачами во избежание заклинива­ ния их при торможении и реверсе;

2)недопустимостью больших зазоров (люфтов), затрудняющих стабилизацию автоматизированного электропривода и вызываю­ щих автоколебания;

3)достаточной жесткостью и прочностью зубчатой передачи;

4)возможно меньшей инерционностью передачи;

5)обеспечением минимального трения покоя передачи. Передаточное число редуктора определяется, как показано выше,

одновременно с выбором исполнительного электродвигателя. Люфт в передаче, которая охвачена цепью обратной связи, ча­

сто является источником возникновения автоколебаний. Экспери­ ментально установлено, что люфт хл должен быть меньше половины статической ошибки системы и в 5—10 раз меньше ее динамической ошибки, т. е.

(8.13)

Для уменьшения люфтов в передаче применяют эвольвентный про­ филь, позволяющий нарезать зубцы обкаткой, т. е. наиболее произ­ водительным и точным способом. Кроме того, иногда в редукторах используются специальные разрезные шестерни с натягом.

Жесткость зубчатой передачи должна быть такой, при которой собственные частоты этой передачи с учетом момента инерции объекта были бы больше, по крайней мере в 5—10 раз, наивысшей резонансной частоты остальных звеньев системы.

При расчете статических и динамических нагрузок потери на трение в редукторе обычно учитывают путем введения в расчетные формулы коэффициента полезного действия передачи. Для ориен-

94

тировочных расчетов можно воспользоваться приведенными значе­ ниями к. п. д. (на одну пару звеньев передачи):

Несмотря на то, что трение и люфт — полярно противоположные явления, они могут возникать в одном и том же зацеплении, если у зацепляющихся шестерен начальные окружности не концентричны относительно несущих их валов. При вращении шестерен их экс­ центричность будет создавать избыточное трение на одной части

илюфт на другой.

Вбольшинстве случаев в редукторах высокоточных замкнутых систем автоматизированного электропривода применяются шарико­ вые подшипники вследствие свойственных им малых потерь на тре­ ние и малого износа.

Для зубчатых передач, применяемых в маломощных электро­ приводах систем управления, выбирают малые модули, обеспечи­ вающие малые габариты шестерен.

Поскольку передаваемые редуктором усилия по величине не­ значительны, модуль обычно не рассчитывают из условий прочно­ сти зуба, а выбирают по конструктивным соображениям из ОСТ 1597 значение т, равное 0^3; 0,4; 0^5; 0,6; 0,7; ОД Ц); 1,5; 2,0. Желательно ограничиться значениями подчеркнутых модулей.

При расчете автоматизированных электроприводов систем уп­ равления (особенно приводов с двухфазными асинхронными элек­ тродвигателями с полым ротором) часто оказывается, что момент инерции зубчатой передачи соизмерим с моментом инерции ротора исполнительного электродвигателя. В этом случае необходимо иметь редуктор, обладающий минимальным моментом инерции. Общий момент инерции редуктора, приведенный к валу электро­ двигателя, практически зависит только от четырех первых шесте­ рен.

Момент инерции зубчатой передачи можно уменьшить следую­ щими способами: применением возможно более узких колес с ма­ лым диаметром колес; изготовлением шестерен из текстолита; ис­ пользованием полых шестерен; путем правильного распределения передаточных чисел между парами. Обычно передаточное число первой пары следует выбирать в пределах 2 3, второй — в пре­ делах 4 ч-8.

Основное назначение усилительного устройства автоматизиро­ ванного электропривода — обеспечить усиление сигнала в замкну­ том контуре регулирования, необходимое для работы электропри­ вода с заданной точностью. Вместе с тем сигнал рассогласования

95

должен быть усилен по амплитуде и мощности до величины, доста­ точной для управления исполнительным двигателем.

Усилительное устройство УУ состоит из усилителя мощности

равления исполнительного двигателя и развивает на выходе мощ­ ность, необходимую для надежного управления двигателем. На вход усилителя мощности подается напряжение с выхода предва­ рительного усилителя.

При проектировании или выборе усилителя мощности стремятся обеспечить н а и б о л е е т я ж е л ы й (как правило, пусковой) режим питания обмотки управления. Очень важным параметром

корректирующих устройств системы на исполнительный электродви­ гатель, зона линейности выходной характеристики усилителя мощ­ ности должна быть достаточно большой. Опыт проектирования зам­

Усилитель мощности является основным потребителем энергии источника питания. Поэтому при сопоставлении различных типов усилителей следует обращать внимание на их экономичность и для работы в системе выбирать усилитель с наибольшим к. п. д. (при прочих одинаковых показателях).

П р е д в а р и т е л ь н ы й у с и л и т е л ь увеличивает пе­ редаточный коэффициент усилительного устройства до требующе­ гося значения и компенсирует затухание, вносимое пассивными корректирующими устройствами. Величина напряжения, тока или мощности на выходе предварительного усилителя должна быть до­ статочной для полного возбуждения усилителя мощности.

Основные особенности предварительных усилителей автомати­ зированных электроприводов заключаются в следующем:

1. Усилитель должен быть надежно защищен от входных элек­ трических перегрузок, ибо в некоторых режимах работы привода напряжение на входе усилителя может превышать нормальное в де­ сятки и даже сотни раз.

96