Приведение статических моментов к валу электродвигателя

В простых по устройству механизмах рабочий орган соединен с электродвигателем непосредственно (напрямую). Например, в электроприводе насоса его крыльчатка закреплена непосредственно на валу электродвигателя. В этом случае статический момент, созданный крыльчаткой насоса, равен полезному моменту на валу электродвигателя. То есть, передача энергии от электродвигателя к насосу происходит без потерь. В более сложных по устройству механизмах, например, лебедках, брашпилях и т.п. используют передачи (редукторы). В этом случае в передаче возникают потери энергии, в результате чего статический момент механизма и полезный момент двигателя неодинаковы (больше полезный момент двигателя).

Механическая часть электропривода может быть сложной кинематической системой с большим количеством элементов. Каждый из элементов обладает упругостью, т.е. деформируется под нагрузкой, а в соединениях имеются воздушные зазоры. В инженерных расчётах можно пренебречь зазорами и упругостью элементов и принять механические связи между элементами абсолютно жёсткими.

При таком допущении движение одного элемента полностью характеризует движение всех элементов устройствэлектропривода, поэтому движение в электроприводе можно рассматривать на движении одного любого элемента. чил.27

Замена механической системы, в которой элементы с разными массами совершают вращательное и поступательное движения с разными скоростями, на один эквивалентный элемент (звено),движущийся с одной скоростью, называется п р и в е д е н и е м. чек.15

В качестве такого элемента, чаще всего, принимают вал двигателя, а все вращающиеся и поступательно движущиеся элементыприводят к скорости вращения вала двигателя, хотя в общем случае, скоростью приведения может быть скорость любого элемента. Для сохранения неизменными свойств реальной системы, приведение проводится с учётом постоянства запаса кинетической энергии системы до и после приведения.

Расчёт механической части электропривода сводится к расчёту движения обобщённого механического элемента, имеющего эквивалентную массу с приведенным моментом инерции , на эту массу воздействуетэлектромагнитный момент двигателя – М и(суммарный)приведенныйк скорости вала двигателя, статический момент(момент сопротивления) механизма – М .

Статический момент(момент сопротивления) механизма – М включает все механические потери в электроприводе, в том числе и механические потери в двигателе.чил.28.

Статический момент (момент сопротивления) механизма, возникающий на валу рабочей машины, включает две составляющих:

1) первую, которая соответствует полезной работе, выполняемой механизмом (например преодоление силы тяжести груза);

2) вторую, которая соответствует работе трения и преодоления сил инерции.

Так как конечной целью расчёта сложных систем является выбор электродвигателя, то следует определить момент, который должен развивать двигатель для обеспечения установившегося (статического) режима работы.

Электропривод будет работать в установившемся(статическом) режиме (т.е. с постоянной скоростью), если момент двигателя будет равен по абсолютной величине и противоположно направлен статическому моменту сопротивления механизма.Чек.18

Рассмотрим расчёт по выбору электродвигателя на примере упрощенного электропривода лебёдки, состоящего из электродвигателя , М одноступенчатого редуктора Ри грузового барабана Б (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Кинематическая схема электропривода лебёдки: М – электродвигатель, Р– редуктор, Б – грузовой барабан

Пусть предварительно заданы параметры механизма и передачи, а именно: статический момент (сопротитвления) механизма М , коэффициент полезного действия передачи –ηи её передаточное число – ί. При работе подьёмника основная часть мощности от двигателя предаётся на грузовой барабан, но её незначительная часть теряется на трение в редукторе и преодоление сил инерции во всех устройствах электропривода.

Мощность на валу электродвигателя

Р = ω М (2-3)

Мощность на валу механизма

Р = ω (2-4)

Мощности Р и Р связаны через коэффициент полезного действия передачи:

η = (2-5)

Подставим в формулу (2-5) правые части формул ( 2-3 ) и ( 2-4 ):

η = (2-6)

Из выражения (2-6) найдем статический момент (момент сопротитвления) механизма М (2-7), это тот же статический момент (момент сопротитвления) механизма, но приведенный к скорости вала электродвигателя

М = = ,(2-7),

М = .

где: ί = – передаточное число передачи (редуктора).

Таким образом статический момент механизма – М , через кпд –ηпередачи и передаточное число редуктора – ί, привели к скорости вращения вала двигателя.

Если между двигателем и механизмом имеется несколько передач с передаточными числами , ,…., и соответствующими КПД , ,..., статический момент (момент сопротитвления) механизма, приведенный к скорости вала двигателя, определяется формулой (2-8)