Расчет и выбор мощности электродвигателей

2.1 Предварительный расчёт и выбор двигателей

Рассчитаем работу пуска и торможения Апт, резания Арез, холостого хода Ах, продолжительность цикла резания и среднюю мощность Рср.

Работа пуска и торможения ножниц определяется по уравнению кинетической энергии:

(2.1)

где Jc- момент инерции системы, приведенный к валу электродвигателей ножниц, кгм ;

ωн - угловая скорость электродвигателя, 1/с.

Номинальная скорость двигателя:

(2.2)

Работа при пуске и торможении:

(2.3)

Работа резания:

(2.4)

где а – удельная работа резания;

F – площадь поперечного сечения слитка, ;

– высота заготовки, м;

ɳ - КПД редуктора;

Работа холостого хода относительно невелика и может быть принята:

(2.5)

При заданном числе резов в минуту Z = 10 цикл работы ножниц:

(2.6)

Рассчитаем значение средней мощности по формуле:

(2.7)

Принимаем кратность рабочего момента по отношению к номинальному λ

= 1.3. При этом номинальная мощность двигателей ножниц определяется по формуле:

(2.8)

Предварительно выбираем два двигателя постоянного тока типа П146-12к

2.2 Расчет моментов статических сопротивлений

Номинальный момент двух двигателей:

(2.9)

Уточненный момент холостого хода двух двигателей:

(2.10)

Произведем проверочный расчет предварительно выбранных двигателей.

Рассмотрим процесс пуска двигателей.

Средний момент при пуске можно приближенно принять равным:

(2.11)

Среднее ускорение двигателей:

(2.12)

Время пуска двигателей составит:

(2.13)

За это время вал повернется на угол:

(2.14)

Рассмотрим процесс резания:

Средний момент двигателей при резании будет примерно тот же, что и при пуске. Принимаем:

(2.15)

Работа при резании:

(2.16)

Изменение кинетической энергии привода ножниц равно разности работы момента статического сопротивления и момента двигателей:

(2.17)

Скорость в конце резания:

(2.18)

Средняя скорость в процессе резания:

(2.19)

Время резания:

(2.20)

Рассмотрим процесс восстановления скорости вращения.

Средний момент при восстановлении скорости может быть тот же, что при пуске и резании, а именно:

(2.21)

Среднее ускорение при восстановлении скорости вращения будет:

(2.22)

Время восстановления скорости вращения:

(2.23)

За это время вал ножниц повернется на угол:

(2.24)

Рассмотрим процесс торможения двигателей.

Среднее значение тормозного момента двигателей с учетом не идеальности работы регулятора тока можно принять на 25-50% больше, чем при пуске. В среднем это составит:

(2.25)

Среднее замедление при этом будет:

(2.26)

Время торможения:

(2.27)

За время торможения вал повернется на угол:

(2.28)

Рассмотри процесс работы в установившемся режиме.

Поскольку исходное положение ножниц должно быть при 27,8 град, то конечное положение будет при 360-27,8=332,2 град.

Угол поворота вала ножниц за время пуска, резания, восстановления скорости и торможения составит:

(2.29)

Оставшийся путь αу=332-254=78,2 град на установившейся скорости будет пройден за время:

(2.30)

Суммарное время работы ножниц за цикл:

(2.31)

Фактическая продолжительность включения двигателей ножниц:

(2.31)

Двигатели работают в повторно-кратковременном режиме. Эквивалентный

момент двигателей при фактической продолжительности включения:

Эквивалентный момент двигателя, отнесенный к ПВ = 100%:

(2.33)

Для проверки выбранных двигателей по нагреву должно выполняться условие: Мн ≥Мэ. В данном случае 12732>12321, т.е. произведенные расчеты показывают, что двигатели выбраны правильно по мощности и по нагреву. [2].