Кинематические, расчетные и структурные схемы механической части электропривода

Кинематические схемы дают представление о связи ротора двигателя с рабочим органом. В качестве связи выступают ременные, цепные, механические передачи и т.п.

Кинематические схемы изображаются по ГОСТ. Пример изображения некоторых элементов изображены на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5. Элементы кинематических схем электропривода: электродвигатель (а); вал (б); редуктор (в)

Рассмотрим электропривод центробежного вентилятора №6. Изобразим общий вид вентилятора и укажем его основные элементы.

Рисунок 2.6. Общий вид центробежного вентилятора №6: 1) электродвигатель; 2)ведущий шкив; 3) ременная передача; 4) ведомый шкив; 5) рабочее колесо вентилятора

Кинематическую схему электропривода центробежного вентилятора изобразим на рисунке 2.7, используя условные обозначения элементов электропривода.

Рисунок 2.8. Кинематическая схема вентилятора №6

Расчетная схема механической части привода нужна для определения приведенного момента инерции электропривода. Составляется исходная расчетная схема, где в виде кружков (10мм) изображаются моменты инерции всех вращающихся частей, иногда учитывают жесткость элементов, которые изображаются в виде пружины (чем меньше жесткость, тем длиннее пружина).

На рисунке 2.10 изображена исходная расчетная схема механической части электропривода. Каждый вращающиеся элемент кинематической схемы имеет свой момент инерции. В общем виде он определяется по формуле:

(2.4)

где m – масса вращающегося тела, кг;

ρ – радиус инерции, м.

Рисунок 2.8. Исходная расчетная схема механической части электропривода

Приведение моментов инерции вращающихся частей выполняются по формуле:

(2.5)

В нашем случае приведенный момент инерции вращающихся частей, расположенных на втором валу, рассчитывается по формуле:

(2.6)

Общий, приведенный к валу электродвигателя момент инерции есть сумма всех моментов инерции, действующих в нашем случае в электроприводе:

(2.7)

где – момент инерции ротора двигателя, кгм²;

– момент инерции вращающегося шкива, кгм².

Моменты, действующие на втором валу приводятся к валу двигателя по формуле:

(2.8)

где - передаточное число передачи;

- КПД передачи.

Если в приводе есть поступательное движение со скоростью и массой m, то момент инерции привода определяется по формуле:

(2.9)

Если в приводе действует сила F при поступательном движении со скоростью , то приведенный к валу двигателя момент сопротивления движению определяется по формуле:

(2.10)

В общем виде формула приведения моментов инерции имеет вид:

(2.11)

Где - сумма моментов инерции находящихся на валу двигателя, кгм²;

- сумма приведенных моментов инерции вращающихся частей электропривода, находящихся на других валах двигателя, кгм²;

- сумма приведенных моментов инерции движущихся поступательно частей электропривода;

- скорость вращения электродвигателя, рад/с.

Структурная схема механической части привода составляется на базе расчетных схем. Они позволяют определить передаточные функции механической части. Составим структурную схему одномассовой схемы на рисунке 2.9:

Рисунок 2.9. Одномассавая приведенная расчетная схема механической части электропривода (а) и ее структурная схема (б)

Для двухмассовой расчетной схемы структурная схема сложнее си содержит три элемента сравнения и три передаточные функции.

Передаточная функция структурной схемы рисунка 2.9 имеет вид:

(2.12)

где Р –оператор Лапласа (или оператор дифференцирования).