Упрощенная методика пректирования дискретного электропривода с шаговым двигателем

При проектировании дискретного электропривода необходимо:

- выбрать ШД по каталожным данным;

- провести синтез структуры ЭП;

- выполнить расчет силового преобразователя.

Техническое задание должно содержать следующие исходные данные:

- момент нагрузки на валу механизма М_нг или закон его изменения во времени;

- момент инерции механизма или масса поступательно движущихся координат;

- скорость перемещения;

- точность отработки заданного перемещения.

Рассмотрим ход проектирования.

Выбор ШД осуществляется по следующим параметрам:

- максимальному моменту

М_max ≥ 2,5М_нг/(i_pη)

и шагу двигателя

α ≤ θ_ci_p или α ≤ΔS/ρ,

где М_нг – момент нагрузки; М_max – максимальный синхронизирующий момент ШД;

ΔS, θ_c – статическая погрешность позиционирования.; α – цена шага двигателя; i_p – передаточное отношение редуктора; ρ – радиус приведения; η – КПД редуктора.

Проверка по нагреву ШД не производится, так как схема управления обеспечивает ограничения тока, а ШД рассчитан на стоянку под номинальным током.

Задача 41:

Исходные данные для дискретного привода поступательного движения:

-усилие сопротивления F_нг=25 Н;

- радиус приведения механизма передачи ρ=0,005 м;

- КПД механизма передачи η=0,85;

- скорость перемещения υ=0,35 м/с;

- требуемая точность позиционирования ΔS=2 мм;

- масса механизма с грузом m=0,4 кг.

Необходимо – выбрать шаговый двигатель и определить частоту собственных колебаний привода.

Решение:

Определим параметры, необходимые для выбора ШД:

Момент нагрузки, приведенный к валу двигателя

М_max=F ·ρ/ η=25·0,005/0,85=0,15 Нм;

Величина шага, необходимая для отработки перемещения с заданной точностью,

α ≤ΔS/ρ=0,002/0,005=0,4 рад=23^о.

Рассчитанным требованиям удовлетворяет ШД типа ДШМ – 16 -8, имеющий следующие номинальные данные:

М_max=0,454 Нм; α=22,5 ^о; J=5,59·10^-6 кгм²; I_ф=3,4 А; R_ф =1 Ом;

L_ф=2,31·10^-3 Гн; р_п=4.

Определим статическую точность позиционирования, которая будет обеспечена приводом

α ≤ΔS=ρ/ р_пarcsin(M_нг/M_max)= 0,005/4 arcsin(0,15/0,454)=0,4 мм.

Рассчитанная статическая точность привода удовлетворяет заданию.

Частота свободных колебаний привода

где J= m ρ²=0,4·0,005²=10·10^-6 кгм².

Угловая частота следования импульсов напряжения, подаваемых на обмотки ШД,

ω_эл=р_пΩ_дв=р_п υ/ ρ=4·0,35/0,005=280 с^-1.

Поскольку ω_эл < ω₀ привод будет работать устойчиво с приведенными выше параметрами нагрузкти.