Проект электропривода вертикального наведения пусковой установки изделия 9П149 с улучшенными характеристиками по быстродействию
Дипломная работа - Безопасность жизнедеятельности
Другие дипломы по предмету Безопасность жизнедеятельности
p>Сущность энергетического раiета состоит в том, что на основе изучения энергетики процессов управления выявляются необходимые энергетические характеристики и определяются способы обеспечения заданных динамических свойств системы при минимальном расходе энергии, [10].
В данном случае под энергетическими характеристиками понимают требуемые (среднеквадратические и минимальные) значения скорости движущего момента.
Алгоритм выполнения энергетического раiета показан на рисунке 3.1.
В общем случае проектирование ЭП осуществляется на основе исходных технических данных и требований к ЭП, [9]:
данные по передаточному устройству (в общем случае передаточное число);
режим работы и данных по циклу работы в виде нагрузочной диаграммы М(t) и топограмм исполнительного органа ?(t), где М(t) и ?(t) приведенные к валу ЭД момент сопротивления и скорость исполнительного органа;
допустимое ускорение исполнительного органа;
диапазон, точность и плавность регулирования координат и надежности системы ЭП;
экономические показатели.
Для нахождении значения требуемой мощности ЭД введем поправку на ветровую нагрузку. С этой целью определим статистический момент ветровой нагрузки. Момент ветровой нагрузки для конструкций сложной конфигурации не может быть найден аналитически. Для его определения необходимо экспериментальные характеристики аэродинамического коэффициента Сmz, зависящего от конфигурации и поверхности устройства. В случае заданной конструкции Сmz является функцией от угла атаки ?.
Рисунок 3.1 - Алгоритм выполнения энергетического раiета ЭП
На рисунке 3.2 показаны кривые Сmz = f(?) для двух различных типов конструкций. В нашем случае принимаем, что ветровая нагрузка действует на сплошную поверхность. Найдем максимальный ветровой момент. Примем, что максимальная скорость ветра 30 м/с, [9].
Рисунок 3.2 - Зависимость аэродинамического коэффициента Сmz от угла направления ветра для конструкций сложной конфигурации (сплошная кривая соответствует сплошной поверхности)
Тогда:
,(3.1)
где:
Сmz - максимальное значение коэффициента;
Vmax - величина максимальной относительной скорости ветра;
b - высота;
l - радиус;
? = 0,125 - массовая плотность воздуха.
Максимальный ветровой момент в нашем случае:
.(3.2)
Для выбора ЭД произведем ориентировочный раiет требуемой мощности на его валу, [10, 11]:
,(3.3)
где:
? - коэффициент полезного действия редуктора, равный 0,7;
Jн - момент инерции нагрузки, равный 50 кгм2 (с учетом ветровой нагрузки);
Мн - статический момент на валу управляемого объекта, равный 67 Нм (с учетом ветровой нагрузки);
?н mах - максимальное значение угловой скорости нагрузки, равная 0,419 рад/с;
?н mах - максимальное значение ускорения, равное 1,395 рад/с2, [6].
Тогда:
,(3.4)
В ЭП горизонтального наведения ПУ боевой машины 9П149 применен электродвигатель серии ЭДМ-14 с параметрами:
Рном = 180 Вт, nном = 3000 об/мин, Мном = 58 Нсм, Jдв = 0,047 кгм2, Uном = 27 В, Iа ном = 7,2 А, Rа = 0,90 м, [1].
Редуктор данного ЭП имеет передаточное число 275,8.
.(3.5)
Определим требуемый вращающий момент, [12]:
Проверяем ЭД по моменту, используя отношение:
,(3.6)
где:
? - коэффициент допустимой перегрузки по моменту, равный 10.
,(3.7)
>> 0,1.
Для проверки ЭД по скорости используем отношение, [12]:
,(3.8)
где:
? = 1,2 - коэффициент допустимого кратковременного увеличения скорости ЭД сверх номинальной:
,2 >> 0,00403 условие выполняется.
Исходя из раiетов, электродвигатель, примененный в ЭП ГН ПУ БМ 9П149, полностью соответствует требованиям по мощности, моменту и скорости. Для построения механической характеристики примем, что данный ЭД является ЭД параллельного возбуждения.
Тогда механическая характеристика будет строиться по двум точкам с координатами (wхх; М = 0) и (wном; Мном), [9],
где:
wхх - скорость идеального холостого хода;
,(3.9)
ном - номинальное потребляемое напряжение;
Iа ном - номинальный ток якоря;
Rа - сопротивление якоря;
wн ном - номинальная скорость вращения якоря ЭД;
М ном - номинальный момент, [8];
,(3.10)
Рном - номинальная мощность;
nном - номинальная скорость вращения вала ЭД;
- коэффициент пропорциональности (Рном - в кВт, nном - в об/мин.).
Тогда:
,(3.11)
.(3.12)
Номинальная скорость вращения вала ЭД:
.(3.13)
По двум точкам с координатами(413; 0) и (314; 0,573) строим механическую характеристику ЭД рисунок 3.3.
Для построения кривой требуемой мощности Ртр=f(iред) по формуле, [12]:
,(3.14)
где:
дв - момент инерции двигателя.
.(3.15).
Раiетные данные для построения зависимости Ртр = f(iред) представлены в таблице 3.1, а вид зависимости - на рисунке 3.4.
Для построения зависимости Рдв = f(iред) по механической характеристике, представленной на рисунке 3.3, находим момент двигателя для каждого заданного значения iред. Определяем wк и Рдв к исходя из условия, что iред = iк:
wк = iкwн max;(3.16)
Рдв к = wкМк.(3.17)
Рисунок 3.3 - График механической характеристики
Вид зависимости Рдв = f(iред) представлен на рисунке 3.4, а данные в таблице 3.2.
Таблица 3.1 - Раiетные данные для построения зависимости Ртр = f(iред)
iред01003005006007009001000Ртр, Вт33,3560,85190,85470,85663,3589114181783
Таблица 3.2 - Раiетные данные для построения зав