«Детали, узлы и механизмы систем управления» (стр. 3 из 3)

Определим коэффициент усиления усилителя K₁,

a_c × U_ymax 0,4 × 110

К₁ = -------------- = ----------- = 36,6.

Е_уд × Q_с 0,4 × 3

Здесь удельная выходная ЭДС сельсина–приемника E_уд принята равной

0,4 В/град. коэффициент усиления усилителя K₁ находится в допустимых пределах.

Определим коэффициент b,

М_с 6 М_ном 14,5

------- = ------ = 0,41, -------- = -------- = 0,8,

М_ном 14,5 М_о 17,0

b = b(0,41) = 0,17.

Определяем w_{вр .}

p × n_вр 3,14 × 130

w_вр = --------- = ------------- = 13,6 рад / с.

30 30

Рассчитаем электромеханическую постоянную механизма t,

I_м × w_ном 3,37×10^-6 × 628

t = ------------- = ---------------------- = 0,85 с.

М_о - М_ном (17,0 – 14,5)×10^-3

Здесь p × n_ном 3,14 × 6000

w_ном = ---------- = --------------- = 628 рад / с.

30 30

В результате Q_max = 7,5 + 0,17 × 13,6 × 0,85 × 57,3 = 120 °.

Получилось Q_max = 120 ° > [Q] = 40 °.

Рассмотрим пути уменьшения Q_max до допустимой величины [Q].

1. Уменьшение момента инерции всего механизма I_м,

I_м = I_д + I_р, I_р = 1,15 × Y ×

p × p × D⁴₁ × B₁ p × p × m⁵₁ × Z₁ × y₁

I₁ = ------------------- = ------------------------- .

32 32

Если снизить модуль первых четырех колес, то тем самым значительно снизим момент инерции этих колес, а значит и всего редуктора. Определим из условия прочности по изгибающим напряжениям модуль третьего колеса z₃ (z₃ = 20), как наиболее нагруженного из этих четырех колес,

0,68 · M₃ · K_д

m₃ = 3 ----------------------- .

Z₃ · y₃ · ψ₃ · [σ_и]

Заметим, что динамическая мощность двигателя расходуется на преодоление инерции ротора двигателя и первых четырех колес редуктора. Так как режим разбега является рабочим режимом следящей системы, то первые четыре колеса будут нагружены не только статическими, но и динамическими силами.

Приближенно с превышением M₃ можно определить по формуле:

М₃ = М_о × i_1-2 × h_1-2 .

В примере M₀ = 17,0 Нмм, i_1-2 = 2,3, h_1-2 = 0,95.

М₃ = 17,0 × 2,3 × 0,95 = 37 Нмм .

Остальные значения элементов формулы равны: у₃ = 0,126, y₃ = 5,

[σ_и] = 80 Н/мм² , К_д = 1,5.

0,68 · 37 · 1,5

m₃ = 3 ---------------------- = 0,33 мм.

20 · 0,126 · 5 · 80

Из расчета по контактным напряжениям,

(i_3-4 + 1)·M₄·K_д·E (5+1)·176·1,4·2·10⁵

m = 1,3 · 3 --------------------------- = 1,3· 3 --------------------------- = 0,37 мм.

(Z₄)² · ψ₃ · [σ_к]²_min 100² · 5 · 500²

Здесь

М₄ = М₃ · i_3-4 · h_3-4 = 37 · 5 · 0,95 = 176 Нмм.

Так как момент M₄ определен с превышением, то примем модуль для первых четырех колес равным 0,4 мм. Тогда уменьшение момента инерции I₁, а значит и уменьшение момента инерции всего редуктора, будет в (0,8 / 0,4)⁵ = 32 раза, т.е.

I_р = 2576 / 32 = 80,5 гмм².

В результате

I_м = I_д + I_р = 800 + 80,5 = 880,5 гмм² = 0,88·10^-6 кгм²,

I_м × w_ном 0.88×10^-6 × 628

t = ------------- = ---------------------- = 0,22 с.

М_о - М_ном (17,0 – 14.5)×10^-3

Q_max = 7,5 ° + 0,17 · 13,6 · 0,22 · 57,3 = 7,5 + 20,6 = 37 °.

Тогда Q_max = 37 ° и Q_max < [Q] = 40 °.

2. Уменьшение угла рассогласования Q_max за счет снижения момента сопротивления M_с.

Предположим, что за счет каких-либо усовершенствований нагрузку на управляемом объекте удалось снизить. Потребная статическая мощность уменьшится. При той же мощности двигателя увеличится мощность, расходуемая на преодоление инерционности системы, что приведет к повышению быстродействия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовой работе по дисциплине «Детали, узлы и механизмы систем управления» рассмотрены вопросы выбора электродвигателя и разработки кинематической схемы привода с учетом точности отработки сигналов и быстродействия системы, произведено определение основных параметров зубчатых колес. Приведены необходимые справочные данные в виде приложений (таблиц).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Проектирование исполнительного механизма дистанционной системы управления: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Детали, узлы и механизмы систем управления». / Г.П.Менщиков. Екатеринбург: изд-во УГТУ-УПИ, 2001. 65 с.

Приложение 1

Технические характеристики двигателей

№№ пп	Тип двигателя	Номинальная мощность N, Вт	Номинальная скорость вращения nном, об/мин	Номиналь ный вращающий момент Mном, Нм	Пусковой момент M0, Нм	Момент инерции ротора двигателя Iд, кгм2	Напря жение управления Uуmax, В	Примечание
1	ДИД – 01Т	0,1	6600	1,5 10-4	2,6 10-4	2,25 10-8	30	Iд, совме-стно с шестер.
2	ДИД – 05Т	0,3	8500	3,5 10-4	7 10-4	4,5 10-8	30
3	ДИД – 06Т	0,5	9200	6,5 10-4	10 10-4	7,5 10-8	30
4	ДИД – 1Т	1,0	11000	9 10-4	16 10-4	7 10-8	30
5	ДИД – 2Т	2,0	11000	18 10-4	34 10-4	9 10-8	30
6	ДИД – 3Т	3,0	5300	56 10-4	100 10-4	24 10-8	30
7	ДИД – 5Т	5,0	4100	120 10-4	220 10-4	250 10-8	30
8	ДИД – 10Т	10,0	6700	150 10-4	280 10-4	360 10-8	30
9	АДП-1	3,7	9000	4 10-3	5,5 10-3	0,8 10-6	35
10	АДП-120	2,4	4000	5 10-3	10 10-3	0,8 10-6	110
11	АДП-123	4,1	4000	10 10-3	14 10-3	0,8 10-6	120
12	АДП-1236	8,9	6000	14,5 10-3	17 10-3	0,8 10-6	110
13	АДП-232	9,5	1850	50 10-3	90 10-3	1,7 10-6	125
14	АДП-263	24,0	6000	40 10-3	59 10-3	1,7 10-6	165
15	АДП-263А	27,8	6000	45 10-3	65,5 10-3	1,9 10-6	270
16	АДП-362	19,0	1965	95 10-3	170 10-3	4 10-6	120
17	АДП-363	35,0	6000	57 10-3	70 10-3	3 10-6	240
18	АДП-363А	46,4	6000	75 10-3	85 10-3	5 10-6	240
19	АДП-563А	70,5	6000	114 10-3	120 10-3	12 10-6	115
20	ЭМ-0,5	0,5	2000	25 10-4	50 10-4	2 10-6	115
21	ЭМ-1	1,0	2500	40 10-4	70 10-4	2 10-6	115
22	ЭМ-2	2,0	1600	120 10-4	170 10-4	6 10-6	115
23	ЭМ-4	4,0	2200	180 10-4	300 10-4	6 10-6	115
24	ЭМ-8	8,0	4000	200 10-4	320 10-4	6 10-6	50
25	ЭМ-15	15,0	4000	370 10-4	600 10-4	12 10-6	50
26	ЭМ-25	25,0	4300	580 10-4	760 10-4	12 10-6	50
27	ЭМ-50	50,0	5000	950 10-4	1200 10-4	15 10-6	50

Приложение 2

Число зубьев	Коэффициент формы зуба «у» для колес с внешнем зацеплением при коэффициенте коррекции «x», равном:
-0,6	-0,4	-0,2	0	+0,2	+0,4	+0,6	+0,8	+1,0
10	-	-	-	-	0,116	0,140	0,164	-	-
12	-	-	-	0,103	0,120	0,143	0,164	0,185	-
14	-	-	-	0,110	0,125	0,146	0,164	0,185	-
16	-	-	-	0,115	0,130	0,147	0,164	0,183	0,195
18	-	-	0,100	0,120	0,135	0,150	0,164	0,182	0,193
20	0,082	0,096	0,110	0,126	0,137	0,151	0,161	0,182	0,192
22	0,093	0,105	0,117	0,130	0,139	0,151	0,160	0,181	0,190
24	0,103	0,113	0,122	0,134	0,142	0,152	0,159	0,180	0,188
26	0,110	0,119	0,127	0,137	0,145	0,153	0,159	0,179	0,187
28	0,114	0,122	0,130	0,139	0,146	0,154	0,160	0,179	0,186
30	0,118	0,125	0,132	0,141	0,147	0,155	0,161	0,178	0,185
35	0,124	0,131	0,137	0,145	0,151	0,157	0,163	0,178	0,182
40	0,129	0,136	0,142	0,150	0,154	0,60	0,167	0,177	0,181
45	0,132	0,138	0,144	0,153	0,156	0,162	0,168	0,176	0,179
50	0,135	0,140	0,146	0,155	0,157	0,163	0,169	0,175	0,177
60	0,140	0,145	0,151	0,160	0,161	0,167	0,172	0,173	0,174
80	0,145	0,150	0,154	0,162	0,163	0,168	0,172	0,170	0,170
100	0,147	0,153	0,158	0,163	0,165	0,169	0,172	0,168	0,168
150	0,156	0,159	0,162	0,165	0,167	0,169	0,172	0,164	0,165
300	0,164	0,165	0,166	0,166	0,166	0,166	0,166	0,162	0,163
(рейка)	-	-	-	0,175	-	-	-	-	-

Приложение 3

Рис. 6. Зависимость коэффициента b от момента сопротивления