ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.04.2025
Просмотров: 354
Скачиваний: 2
14
Диаметр шестерни и количество зубьев связаны соотношением: Di = m Zi , где m – модуль зуба.
Модуль зуба выбирается равным одному из стандартных значений из шкалы модулей
Стандартная шкала модулей [мм]
m [мм] |
0,3 |
0,5 |
1,0 |
2,0 |
3,0 |
5,0 |
Оценку величины модуля следует проводить из условия обеспечения прочности зубьев, используя известное соотношение из механики для расчёта удельного давления на зуб:
σн |
Kд M н |
, |
(1) |
|
Kεbmy πRн |
||||
где Mн - момент на валу нагрузки;
Rн - радиус последней шестерни редуктора; Kд - динамический коэффициент;
K - коэффициент перекрытия; y - коэффициент формы зуба; b - ширина шестерни;
m - модуль.
Для цилиндрических, прямозубых шестерён с эвольвентным профилем значения коэффициентов принимают равными:
Kд = 1,7 ; K = 1,25 ; y = 0,12 ; b = (5..10) m = m.
Для стальных колёс должно соблюдаться условие: |
||||
σн 1400 кГсм2 1,372 108 Н м2 137,2 Н мм2 . |
(2) |
|||
С учётом (1) и (2) величина модуля оценивается как: |
||||
m мм |
M н [H м] |
|||
0,02635 |
. |
|||
R[м] Ψ |
||||
После оценки и выбора стандартной величины модуля уточняются размеры колёс редуктора. При этом, обязательным является целое
15
количество зубьев на колесе. Уточняются передаточные числа пар и всего редуктора, рассчитывается приведённый момент инерции редуктора Jр .
Если на каком-либо этапе расчета редуктора не выполняются какие-либо ограничения (на количество зубьев ведущей шестерни, завышена величина Jр ,число ступеней редуктора очень велико, завышены значения модуля и т.д.), следует изменить исходные данные: число зубьев ведущей шестерни и ее диаметр, величину .
1.3. Проверка пригодности двигателя с рассчитанным редуктором
На этом этапе проводятся все три проверки с уточненным значением iр
иполученной оценкой Jр :
-по моменту
J |
н |
M |
н |
||||||||
M |
дв |
M |
п |
a нмip Jдв J p! |
J тг |
εмip |
M |
||||
2 |
|||||||||||
ip |
|||||||||||
ip |
|||||||||||
(величина потерь M учитывается только для двигателя постоянного тока);
-по скорости
нмip 1,1...1,2 ωдв.ном ;
-по перегреву
((Jдв J р J тг |
Jн |
2 |
2 2 |
M н2 |
||||||
M дв.ном |
) |
мiр |
). |
|||||||
i2 |
i2 2 |
|||||||||
р |
h |
р h |
||||||||
Если все неравенства выполняются, то выбранный двигатель с рассчитанным редуктором подходит для использования его в проектируемой системе. В противном случае выбирается другой двигатель и далее производится расчет нового редуктора.
2.РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ (УМ)
2.1 Следящая система с двигателем постоянного тока
УМ состоит из моста с транзисторными ключами (рис. 2) и блока управления (рис.3). Выходным сигналом УМ является постоянная составляющая напряжения диагонали моста Uум , а входным – напряжение предварительного усилителя Uпу .
16
Рис. 2. Мост с транзисторными ключами
Рис.3 Блок управления
17
Принимают наибольшую относительную замкнутость ключей мостаm=0,9 и наибольшее значение напряжения предварительного усилителя
Uпу мах=10В.
Напряжение питания моста U0 и максимальный ток коллекторов транзисторных ключей в режиме пуска Ik мах.
Uо |
U ум |
;I к мах |
αI дв. ном . |
|
τm |
||||
Транзисторы моста выбираются из условий:
Uкэ доп.>U0 ; Iк доп.>Iк мах ; I м =Iк мах/ <Iфт. доп ,
где Iфт.доп=0,2А – допустимый ток фототранзистора рекомендуемой оптопары типа АОТ11ОГ.
Напряжение выпрямителей цепей фототранзисторов равно Ub=10B, а добавочные сопротивления выбираются из условия:
ry = Ub / Iфт. доп< rу < Ub / I мах.
Блок |
управления |
работает |
по |
вертикальному |
принципу. |
Мультивибратор МВ, настроенный на частоту f0=400Гц, вырабатывает на вторичных обмотках напряжение в форме меандра.
Напряжение Ur поступает на вход интегратора, выполненного на операционном усилителе ОУ1. Опорное напряжение Uоп на выходе интегратора, имеющего пилообразную форму, сравнивается компаратором К1 с напряжением предварительного усилителя.
Широтно-модулированные импульсы подаются на светодиоды оптопары. Для обеспечения требуемого закона модуляции управляющих напряжений ключей моста применяется инвертирование. Опорное напряжение инвертируется инвертором на операционном усилителе ОУ2, а выходные сигналы компараторов логическими элементами «НЕ».
Графики сигналов представлены на рис.4.
18
Рис. 4. Графики входных и выходных сигналов
Период чередования импульсов напряжения на нагрузке равен полупериоду меандра Тм=1/(2.f0)=1,25.10-3с.
Выходные напряжения компараторов и логических элементов подаются на светодиоды оптопар ОП1-ОП4. Напряжения управления Uу1-Uу4, подводимые к транзисторам моста, повторяют в определенном масштабе форму импульсов на светодиодах Uд1-Uд4 и соответствуют состояниям проводимости транзисторных ключей моста.
Выбирают Ur = 10В и ёмкость интегратора С = 0,1 мкф = 10-7 ф. Амплитуда опорного напряжения равна Ur. Постоянная времени
интегратора Tи=1/Kи=R.C определяется из условия:
Tи
2 U r KиU r dt.
0
Коэффициент усиления УМ:
K у U ум U пу мах .
19
2.2 Следящая система с асинхронным двигателем.
Схема двухтактного транзисторного УМ, работающего в классе B, представлена на рис.5. УМ нагружен на обмотку управления двигателя. Нагрузка замещается последовательно включёнными активным Rу и реактивным Xу сопротивлениями. Входной сигнал на переменном токе поступает от предварительного усилителя, в качестве которого рекомендуется операционный усилитель К140УД7. Напряжение насыщения и допустимое минимальное сопротивление нагрузки операционного усилителя составляют Us=11,5B и Rк min=2kOм.
Рис. 5. Схема двухтактного транзисторного УМ
При номинальном напряжении на обмотке управления Uу ном амплитуда входного сигнала должна быть меньше Us. Рекомендуется принять наибольшее действующее значение Uпу мах = 5В.
Комплексный коэффициент усиления УМ на несущей частоте 0=2 f0 (f0=400 Гц):
Wум jω |
||||
где |
U у ном |
|||
К ум |
; |
Ψ1 |
||
U пу мax |
||||
U˙ jω
U˙ у jω Kум e jΨ1 ω ,
пу
arctg X у .
Rу
Фазовый сдвиг 1 между входным и выходным сигналами УМ компенсируется фильтром предварительного усилителя. Таким образом, УМ и ПУ можно рассматривать по отношению к огибающей сигналов как безинерционные звенья с коэффициентами усиления Kум и Kпу.
Задаются КПД трансформаторов Тр1 и Тр2:
20
η1 |
Rэ β |
;η2 |
Rу |
, |
|||||||||
R |
β (r |
r n2 ) |
R |
(r r п2 ) |
|||||||||
Тр1 |
у |
Тр2 |
|||||||||||
э |
2 |
1 1 |
2 1 |
2 |
|||||||||
где: r1 и |
r2 – |
сопротивления |
первичной |
и |
вторичной обмоток |
||||||||
соответствующих трансформаторов,
n1=(w2/w1)Тр1 ; n2=(w2/w1)Тр2 – коэффициенты трансформации,
- коэффициент усиления по току транзистора в схеме с общим эмиттером.
Принимают Rэ’=Rэ.n22 = 0,1RУ и находят КПД коллекторной цепи.
ηK |
Rу |
1 |
0,83. |
||||||||
R R |
' (r r n2 ) |
Тр2 |
R |
' |
1 |
||||||
у |
э |
2 1 2 |
у |
R |
|||||||
η2 |
|||||||||||
у |
|||||||||||
Общая мощность нагрузки коллекторной цепи
Pу UУN2 |
, |
P |
PУ |
. |
RУ |
К |
ηК |
||
Наибольшая мощность, выделяемая на переходе к-э транзистора
[(UУ N 1 |
UУN sin d ) 2]2 |
2 |
|||||
P |
π |
0,26 |
UУ N |
0,31РК . |
|||
0 |
|||||||
RУ ηК |
RУ ηК |
||||||
Транзисторы выбираются из условия Pкэдоп P .
Напряжение питания U0<0,5UКЭ.ДОП.
Коэффициент трансформации Тр2: n2 2U УN . U0 ηK
Амплитуда токов коллектора и базы:
Iк мax |
2 |
n2UУN |
;Iб мax |
Iк мax |
2 |
n2UУN |
. |
|||
β |
||||||||||
RУ |
RУ |
|||||||||
Амплитуда входного напряжения транзистора: