Вариант №3-4 (стр. 1 )

ВАРИАНТ №3-4

Техническое задание:

Разработать конструкцию привода следящей системы по предложенной схеме в соответствии с заданным вариантом.

Исходные данные для расчета электромеханического привода:

Скорость вращения выходного вала

Ускорение вращения выходного вала :

Рабочий угол поворота выходного вала:

Момент инерции нагрузки :

Присоединительный диаметр :

Критерий расчета: максимум быстродействия

Процент риска при расчете на прочность: вероятностный

Условия эксплуатации:

Степень защиты:

Тип корпуса: литой

Тип потенциометра: ПТП или другой

Вид крепления к основному изделию: по указанию преподавателя

Тип электродвигателя: выбирать из серий ДИД, ДГ или АДП

Ограничители угла: механические и электрические

Дополнительные указания:

Выходное отверстие диаметром должно быть всегда свободно на просвет. Угол поворота выходного вала ограничивается установкой микровыключателей и механических упоров. При применении в качестве объектов вращения оптических элементов (зеркал, призм Дове, Пехана и т. п.) разработку механизма рекомендуется начинать с разработки узла крепления оптического элемента, при этом следует использовать типовые конструкции. Статическая нагрузка в механизме определяется трением в опорах, в потенциометре и силой срабатывания микровыключателей.

Предварительный выбор электродвигателя привода разрабатываемой конструкции

Поскольку привод следящий, то основной режим его работы динамический. При этом статическим моментом нагрузки, который определяется моментом трения в опорах валов, моментом сопротивления потенциометра, а также силой срабатывания микровыключателей, в явном виде пренебрегаем, учитывая его через КПД редуктора. Расчет ведем по динамическому моменту. Минимальная мощность, необходимая для потребления нагрузкой равна:

где - момент инерции нагрузки;

- максимальное угловое ускорение выходного вала;

- максимальная угловая скорость выходного вала.

Тогда:

Учитывая потери мощности (неидеальность конструкции, трение в опорах, воздушное трение и т. д.), а также коэффициент запаса по мощности, получим расчетную мощность, потребляемую приводом:

где - КПД редуктора, который предварительно примем равным 80% для цилиндрического зубчатого редуктора;

- коэффициент запаса мощности (возьмем , так как разрабатываем следящий привод).

Таким образом, имеем:

Поскольку используем максимизацию быстродействия, как критерий проектирования, то дополнительно рассчитаем минимально требуемый коэффициент динамичности системы:

Требуется выбрать двигатель переменного тока из серий ДИД, ДГ или АДП, учитывая расчетную мощность (), быстродействие (), условия эксплуатации. Предварительно выбираем двигатель ДИД-3Т, для которого коэффициент динамичности равен:

где - момент инерции ротора двигателя;

- номинальный момент, развиваемый на выходном валу двигателя.

Мощность этого двигателя: .

Характеристики двигателя ДИД-3Т:

Напряжение питания :

Номинальная мощность :

Частота питающего тока 400

Число оборотов в минуту :

Номинальный момент нагрузки :

Пусковой момент :

Масса :

Момент инерции :

Электромеханическая постоянная :

Таким образом, достигнутый запас мощности равен ,

где - номинальная мощность двигателя;

- номинальная мощность нагрузки;

- КПД редуктора .

Кинематический расчет проектируемой конструкции

Определение общего передаточного отношения.

Поскольку предварительно двигатель выбран и известна частота вращения его вала, то можно рассчитать передаточное отношение всей цепи двигатель – выходной вал:

где - частота вращения в минуту выходного вала двигателя;

- частота вращения в минуту выходного вала привода.

Определение числа ступеней.

Распределение общего передаточного отношения по ступеням в соответствии с заданным критерием проектирования ЭМП.

Намечаем использовать в редукторе прямозубые цилиндрические колеса, при этом их оси будут параллельны. Передаточное отношение в одной ступени будем брать в диапазоне 1..5, так как в противном случае момент инерции проектируемого редуктора будет велик, габариты редуктора будут также велики, а КПД будет низок.

Используемый критерий расчета – максимум быстродействия.

Рассчитываем число ступеней по следующей формуле:

Тогда примем число ступеней редуктора .

Для выполнения критерия максимизации быстродействия нужно, чтобы передаточное отношение тихоходной ступени было наибольшим, а быстроходной - наименьшим. Ограничение числа ступеней также важно для уменьшения приведенного момента инерции.

Для распределения передаточного отношения по ступеням используем специальную номограмму, откуда:

Номер ступени	Передаточное отношение
1	1.49
2	1.56
3	1.67
4	2.00
5	2.80
6	4.83

Табл.1