Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ ШАГАЮЩИХ МАШИН: МОНОГРАФИЯ

Семенов С. Е., Щербачев П. В., Тарасов О. И.,

Описание гидравлической передачи

Передача состоит из электродвигателя EC-4pole 32 фирмы Maxon и волнового планетарного редуктора фирмы Harmonic Drive. Стоит отметить, что редукторы такого типа имеют одни из лучших на сегодняшний день массогабаритные и энергетические характеристики.

Для проведения анализа построим зависимость КПД передачи от момента на выходном валу и скорости вращения.

Для построения характеристики электродвигателя воспользуемся методикой, описанной в [36].

Зависимость скорости вращения двигателя от подаваемого напряжения и момента на выходном валу имеет следующий вид:

nэд = knU∙U –∙Mэд, (7)

где nэд –

скорость вращения вала электродвигателя;

U –

напряжение, подаваемое на электродвигатель;

Mэд –

момент на валу электродвигателя;

knU –

коэффициент наклона характеристики по напряжению (скоростная постоянная);

knM –

коэффициент наклона характеристики по моменту.

КПД двигателя определим как:

069.wmf (8)

где Nпол –

полезная мощность;

Nз –

затраченная мощность.

В свою очередь, полезную и затраченную мощность определим по соотношениям:

Nпол = nэд∙(Mэд – Mс); (9)

Nз = U∙I, (10)

где Mс –

момент внутреннего сопротивления электродвигателя;

I –

действующее значение тока в обмотках электродвигателя.

Также момент и ток связаны соотношением:

Mэд = kM∙I, (11)

где kM – моментная постоянная электродвигателя.

Подставляя (7) и (11) в (9) и (10), а затем результат в (8), получим связь КПД электродвигателя с моментом, скоростью вращения, и напряжением:

070.wmf (12)

Значения констант для рассматриваемого двигателя приведены в табл. 3.

Таблица 3

Значения констант для электродвигателя

Величина

Размерность

Значение

knU

(об/мин)/В

150

knM

(об/мин)/(Н∙мм)

2,17

kM

(Н∙мм)/А

63,5

Mс

Н∙мм

37,2

На рис. 12 приведены зависимости скорости вращения и КПД двигателя при номинальном напряжении 48 В.

12.tif

Рис. 12. Характеристики электродвигателя

Для описания редуктора воспользуемся характеристиками, заявленными производителем [37]. На рис. 13 показаны зависимости КПД редуктора от момента на выходном валу при разных передаточных отношениях i = 5, i = 9, i = 21. Точками показаны табличные значение, а сплошными линиями – их аппроксимация степенными функциями.

13.tif

Рис. 13. Характеристики редуктора

С учетом передаточного отношения и КПД редуктора момент на выходном валу связан с моментом на валу электродвигателя следующим образом:

Mвых = Mэд∙i∙ηр, (13)

где Mвых –

момент на выходном валу редуктора;

i –

передаточное отношение редуктора;

ηр –

КПД редуктора.

КПД всей передачи можем записать как:

071.wmf (14)

На рис. 14, 15 и 16 представлены поля характеристик при значениях передаточных отношений i = 5, i = 9, i = 21. Сплошные изолинии соответствуют значениям КПД. Пунктирные изолинии соответствуют значениям полезной мощности. Белым цветом обозначены области, работа передачи в которых невозможна по причине ограничения максимального момента редуктора.

14.tif

Рис. 14. Поле характеристик при i = 5

15.tif

Рис. 15. Поле характеристик при i = 9

16.tif

Рис. 16. Поле характеристик при i = 21