第三章 原动机选择
3.1 页片上所受的作用力
由前可知,阀门内外压差为P=300pa,阀门面积为,则阀门受压力为:
所需转矩为:
3.2 电机选择
3.2.1 电机选择原则
实现机械能与电能之间的能量转换是电机的基本功能。电动机把绕组端口从电网输入的电能转换成轴上输出的机械能。在进行能量转换的过程中电机内部难免会产生一些损耗,这些损耗将转变成内能散发到电机周围的冷却介质中,同时也使电动机的温度升高。由于这些耗损的存在,使电机的效率总是小于100%。
电机运行正常时,如果其中某些电气的或机械的输入量发生变化时,电机的运行状态忽然输出也会按照一定的规律随之发生变化。例如,当交流电动机的频率、电压、磁场或负载等发生变化时,其感应电动势、电流、电磁转矩、功率和转速等也随之发生变化。如果对交流电动机的频率、电压、磁场等进行控制,就可以使该电动机的运行状态和输出量按照控制要求变化。因此,电动机还具有根据输入量的改变而使输出量做出相应的变化功能,对于速度控制和服务控制等自动控制系统,电动机的这种受控功能十分重要。
电动机是生产机械和家用电器的主要动力来源,对用户来说,电动机的选择十分重要。简单来说,电动机的选择不同类型和不同规格的电动机。实际上,要想做到正确、合理的选择电动机并不是一件很简单的事情。电动机的选择要包括电动机类型及其结构类型的选择、电动机额定电压、额定转速和额定功率的选择,以及电动机的性能及其经济性的选择等。电动机的正确、合理选用可以保证具有良好的运行性能以及良好的经济性和可靠性。否则,轻者将造成资源的浪费,重者就可能酿成事故。
1电动机选择的方法
选择电动机时,除了正确的选择功率外,还要根据生产机械的要求及工作环境等,正确的选择电动机的种类、型式、电压和转速。
A 电动机种类的选择:
电动机的种类分为直流和交流电动机两大类。直流电动机又分为他励、并励串励电动机等。交流电动机又分为笼型、绕线转子异步电动机及同步电动机等。电动机种类的选择主要是从生产机械对调性能的要求来考虑,例如,对于调速范围、调速精度、调速平滑性、低速运转状态等性能来考虑。
凡是不需要调速的拖动系统,总是考虑采用交流拖动,特别是采用笼型异步电动机。长期工作、不需要调速、且容量相当大的生产机械,如空气压缩机、球磨机等,往往采用同步电动机拖动,因为它能改善电网的功率因数。
如果拖动系统的调速范围不广,调速级数少,且不需要在低速下长期工作,可以考虑采用交流绕线转子异步电动机或变级调速电动机。因为目前应用的交流调速范围拖动,大部分由于低速运行时能量损耗大,鼓一般均不宜在低速下长期运行。
对于调速范围宽、调速平滑性要求较高的场合,通常采用支流电动机拖动,或者采用近年来发展起来的交流变频调速电动机拖动。
B电动机型式的选择:
各种生产机械的工作环境差异很大,电动机与工作机械也有各种不同的连接方式,所以应当根据具体的生产机械类型、工作环境等特点,来确定电动机的结构型式,如直立式、卧式、开启式、封闭式、防滴式、防暴式等各种型式。
C 电动机容量的选择:
(1)等效电流法
等效电流法的基本的基本思想是用一个不变的电流Icq来等效实际上变化的负载带暖流,要求在同一个周期内,等效电流Icq与实际变化的负载电流所产生的损耗等。假定电动机的铁损耗与绕组电阻不变,损耗只与电流的平方成正比,由此可得等效电流为
Icq = I12t1+I22t2+…+In2tn
t1+t2+…+tn
式中,tn为对应负载电流In时的工作时间。求出Icq后,则选用电动机的额定电流In应大雨或等于Icq。采用等效电流法时,必须先求出用电流表示的负载图。
(2) 等效转矩法
如果电动机在运行时,其转矩与电流成正比(如他励直流电动机的励磁保持不变,异步电动机的功率因数和气隙磁通保持不变时),则可以改写成等效转矩公式。
Teq= T12t1+T22t2+…+Tn2tn
t1+t2+…+tn
此时,选用电动机的额定转矩T应大于或等于T,当然,这时应先求出用转矩表示的负载。
(3)等效功率法
如果电动机运行时,其转速保持不变,则功率与转局成正比,于是由式可得等效功率为
Peq= P12t1+P22t2+…+Pn2tn
t1+t2+…+tn
此时,选用电动机的功率P大于或等于P即可。
必须注意的是用等效法选择电动机容量时,要根据最大负载来校验电动机的过载能力是否要求,如果过载能力不能满足,应当按过载能力来选择较大容量的电动机。
3.2.2直流电机选择
(1)电动机类型:
直流伺服电动机;
电动机功率选择:
工作机所需转速:由上可以,阀门动作时间是0.5s转90度(即1/4圈)。
工作机所需输入功率:;
电机所需功率:;
其中,为页片工作效率,0.92
为齿轮轮效率,0.97
为轴承效率,0.99
联轴器效率,0.99
所以
(2)电机转速选择
输送机工作转速
电机转速选:
(3)电机型号确定
所以查表选电机型号为:50ZYT
电机参数:
额定功率:0.1KW
满载转速:=720
图3-2 50ZYT直流电机
3.3 传动比分配
(1)总传动比和各级传动比分配:
其中: ,为齿轮级传动比,
取:;
(2)各轴传动装置的运动和动力参数
1)第一轴:;
;
;
2)第二轴:;
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3)第三轴:;
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3)第四轴:;
;
;