СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ
2. ОПИСАНИЕ РАБОЧЕЙ МАШИНЫ И ЕЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
3. РАСЧЕТ МОМЕНТОВ СТАТИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
4. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА РОДА ТОКА И ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА
5. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА РЕДУКТОРА
6. РАСЧЕТ ПРИВЕДЕННЫХ СТАТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ, МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ И КОЭФФИЦИЕНТА ЖЕСТКОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОД – РАБОЧАЯ МАШИНА
7. ПРЕДВОРИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
8. ВЫБОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ИЛИ СТАНЦИИ УПРАВЛЕНИЯ
9. СОСТАВЛЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА И РАСЧЕТ ЕЕ ПАРАМЕТРОВ
9.1 Структурная схема механической части электропривода
9.2 Структурная схема электромеханического преобразования энергии
9.3 Структурные схемы электрических преобразователей энергии
9.4 Структурные схемы электроприводов
10. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА
10.1 Естественные характеристики асинхронного двигателя
10.2 Расчет частоты и напряжения двигателя в системе ПЧ–АД при работе в заданной точке
10.3 Расчет частоты и тока статора двигателя в системе источник тока – асинхронный двигатель (ИТ-АД)
10.4 Расчет параметров схем включения, обеспечивающих пуск и торможение двигателя
11 РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ И ПОСТРОЕНИЕ НАГРУЗОЧНЫХ ДИАГРАММ
11.1 Переходные процессы в двигателе
11.2 Переходный процесс в механической части электропривода с упругими связями
11.3 Электромеханический переходный процесс
12 РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
13 ВЫБОР ПУСКОВЫХ И ТОРМОЗНЫХ РЕЗИСТОРОВ И ПРОВЕРКА ИХ ПО НАГРЕВУ
14 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
15 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Мехатронная система (МС) — это неразделимая совокупность механических, электромеханических и электронных узлов, в которых осуществляется преобразование и обмен энергии, информации.
В современных мехатронных системах преобразование движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел осуществляется системой тел (деталей), называемых механизмом. Механизмы входят в состав машин — технических систем (ТС) и предназначены для осуществления механических движений по преобразованию потоков энергии, силовых взаимодействий, необходимых для выполнения различных рабочих процессов. Часто силовой основой МС является электропривод постоянного или переменного тока, формирующий управляемую электромеханическую систему широкого назначения. Для электромеханических систем управления характерна тесная взаимосвязь электромеханической части с энергетическим каналом питания и каналом управления, что обуславливает ожидаемые характеристики проектируемого устройства часто в равной степени всеми функциональными звеньями. Управляемые комплексы с электрическим приводом (система, состоящая из двигателя и связанных с ним устройств приведения в движение одного или нескольких исполнительных механизмов, входящих в состав МС) получили название электромеханических систем (ЭМС).
Электромеханические (ЭМС) и мехатронные (МС) системы представляют собой вполне определенный класс технических систем (ТС) — упорядоченное, целесообразное сочетание взаимосвязанных и взаимодействующих механических, электротехнических, электронных и микропроцессорных компонентов, образующих определенную управляемую целостность. Важнейшей составляющей любой технической системы является привод, используемый для осуществления движения каких-либо элементов ТС относительно других, преобразуя какой-либо вид энергии в механическую работу. Привод, являясь элементом (подсистемой) ТС, в общем случае состоит из трех основных частей: источника движения (двигателя), передачи, связывающей двигатель с перемещаемым элементом или' исполнительным органом машины или оборудования, и устройств управления (системы управления). Привод всегда имеет два канала — силовой и информационный. По первому транспортируется преобразуемая энергия, по второму осуществляется управление потоком энергии, а также сбор и обработка информации о состоянии и режимах функционирования приводной системы в целом. Для осуществления как силовых, так и управляющих функций привода используются различные виды энергии. По виду применяемой энергии приводы разделяют на электрические (электроприводы), гидравлические, пневматические и комбинированные, а по способу подключения к источнику питания — с автономным и не автономным энергоснабжением. В совокупности преобразования и распределения преобразуемой энергии приводы обычно составляют основную компоненту всех технических систем (ТС). В общем случае двигательные технические подсистемы представляют собой достаточно сложные управляемые энергосиловые устройства ТС, рассматриваемые как целесообразные и неразделимые совокупности источников энергопитания, исполнительных, двигателей (электрического, гидравлического, пневматического и теплового) и передаточных механизмов объекта управления, аппаратуры управления.
Аппаратура управления приводами осуществляет стабилизацию или изменение параметров движения (перемещения, скорости, ускорения, силовых воздействий) исполнительного (передаточного) механизма ИМ, рабочего органа РО ЭМС, МС, регулируя процесс преобразования и обмена энергией в силовом и информационном каналах управления.
Многообразие и сложность выполняемых приводом функций в ЭМС, МС системах обусловливает тесную взаимосвязь трех подсистем преобразования: вещества, энергии, информации. В то же время, среди перечисленных подсистем невозможно выделить главную, и второстепенную, представляющих в совокупности единую автоматизированную систему управления заданным процессом преобразования энергии.
В современных ЭМС, МС преобразование движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел осуществляется системой тел — исполнительными механизмами (ИМ). Механизмы входят в состав машин различных технических систем и предназначены для осуществления механических движений по преобразованию потоков энергии, силовых воздействий, формируемых приводами ЭМС, МС и необходимых для качественного выполнения заданных рабочих (технологических) процессов при функционировании ТС.
Создание нового образца МС обычно сопровождается использованием в разнообразных вариантах гибких технологических решений. Разновидностью этого принципа является модульный подход. Модули могут легко соединяться, образуя сложные технические системы, разъединяться, заменяться с целью формирования ТС с другими компонентами и техническими характеристиками при необходимости модернизации, ремонта. В общем случае модуль характеризуется конструктивной и технологической завершенностью, обладает строго фиксированными параметрами (функциональными характеристиками, геометрическими размерами), принадлежащими заранее установленным параметрическим типоразмерным рядам.
Исходные данные для проектирования электропривода цепного транспортера
Объектом для проектирования электропривода является механизм с повторно-ратковременным режимом работы ( механизм подъема экскаватора, крана, механизм передвижения тележки или моста крана, механизм поворота экскаватора и т.п.). Нагрузка механизма изменяется в течение цикла, включает в себя разгон до рабочей скорости, выполнение работы на этой скорости, торможение или реверс и возвращение на повышенной скорости в исходное положение. В процессе работы механизма возникает необходимость регулирования скорости и момента, ограничения предельных значений момента, ограничения ускорения рабочего органа. Возникают режимы наброса и сброса нагрузки.
Исходными данными для проектирования электропривода являются:
– кинематическая схема рабочего органа с указанием вращающихся и поступательно движущихся динамических масс и усилий (моментов) сопротивления движению;
– скорости движения рабочего органа при различной загрузке с допускаемыми отклонениями от заданного значения;
– допускаемые значения ускорения рабочего органа по условиям механической прочности или условиям технологического процесса;
– время работы для выполнения технологической операции и число циклов в час;
– линейное перемещение (или угол поворота вала) РО;
– линейные (или предельные) жесткости соединительных валов РО;
– система электроснабжения участка (цеха), в котором работает механизм;
– условия окружающей среды (задымленность, вентиляция, влага и т.п.).
Грузовой лифт предназначен для подъёма груза с нижней площадки на верхнюю. Вниз клеть может спускаться как без груза, так и с грузом. Цикл работы лифта включает в себя времена подъёма и опускания клети, а также времена загрузки и выгрузки. Подъём клети происходит с установившейся скоростью Vр, а опускание – со скоростью Vв > Vр.
В процессе расчета необходимо определить наиболее загруженный для двигателя режим работы, обеспечить выполнение требований по ускорению лифта и возможность его работы с разными грузами на подъем и на спуск.
Кинематическая схема электропривода приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Кинематическая схема электропривода грузового лифта:1 – канатоведущий шкив; 2 –редуктор; 3 – тормозной шкив; 4 – двигатель; 5 – клеть; 6 – противовес.
Технические данные транспортера (вариант 31) приведена таблице 1.
Таблица 1
| Параметр | Обозначение | Значение |
| Грузоподъемность, кг | mг | 5 |
| Масса клети, кг | mк | 6 |
| Масса противовеса, кг | mп | 9,5 |
| Диаметр канатоведущего шкива, м | D | 0,4 |
| Линейная жесткость, МН/м | Сл | 105 |
| Высота подъема клети, м | h | 8 |
| Скорость подъема клети, м/с | Vр | 0,25 |
| Скорость опускания, м/с | Vв | 0,35 |
| Допустимое ускорение, м/с² | а | 0,5 |
| Число циклов в час | z | 30 |
| Суммарное время работы, не более, с | tр | 85 |
РАСЧЕТ МОМЕНТОВ СТАТИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Расчет моментов при движении с грузом:
Масса всех движущихся частей: 
Равновесная масса: 
– момент сил трения в подшипниках
– момент трения качения
Статический момент рабочей машины равен:
Для определения динамических моментов рабочей машины рассчитываются моменты инерции рабочей машины (рабочего органа):
При заданной величине допустимого ускорения a для каждого режима рабочей машины определяются динамические моменты
Полный момент рабочей машины
- при пуске:
- при работе с установившейся скоростью:
- при торможении:
Нагрузочная диаграмма моментов рабочей машины представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Нагрузочная диаграмма моментов рабочей машины при движении с грузом
Расчет моментов при движении без груза:
Масса всех движущихся частей:
– момент сил трения в подшипниках
Статический момент рабочей машины равен:
Для определения динамических моментов рабочей машины рассчитываются моменты инерции рабочей машины (рабочего органа):
При заданной величине допустимого ускорения a для каждого режима рабочей машины определяются динамические моменты
Полный момент рабочей машины
- при пуске
- при работе с установившейся скоростью:
- при торможении:
Нагрузочная диаграмма моментов рабочей машины представлена на рисунке 2.
Рисунок 3 - Нагрузочная диаграмма моментов рабочей машины при движении без груза
На базе исходных данных рабочей машины рассчитывают и строят зависимости скорости рабочей машины от времени v(t). Участки различаются значениями статических нагрузок и моментов инерции. На основе заданных путей перемещения α, уcтановившейся скорости vy и допустимого ускорения a рассчитываем:
– время пуска tп до установившейся скорости с допустимым ускорением, торможения tт от установившейся скорости до остановки
При рабочем ходе:
При транспортировке:
– путь, проходимый за время пуска (торможения) рабочей машиной,
При рабочем ходе:
При транспортировке:
– время установившегося режима движения со скоростью v
При рабочем ходе:
При транспортировке:
Нагрузочная диаграмма скорости рабочей машины приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 - Нагрузочная диаграмма скорости рабочей машины
На основании построенной нагрузочной диаграммы момента рабочей машины можно рассчитать среднеквадратичное значение момента:
в котором учтены не только статические нагрузки, но и часть динамических нагрузок.
Фактическое значение относительной продолжительности включения ПВф
рассчитывается по длительности времени работы tk на всех m участках движения и заданному времени цикла
tц = 3600 / z = 51.429(с)
где z – число циклов работы машины в час:
ПВкат=40%
При этом мощность двигателя может быть определена по соотношению
Таблица 2
| Параметр | Обозначение | Значение |
| Мощность номинальная, кВт | 
| 22 |
| Номинальная частота вращения, об/мин | nн | 935 |
| Номинальный ток (статора), А | Iн | 51 |
| Коэффициент мощности в номинальном режиме | cosφ | 0,79 |
| Пусковой ток, А | Iп | 275 |
| Пусковой момент, Нм | Мп | 706 |
| Максимальный (критический) момент | Ммакс | 760 |
| Активное сопротивление фазной обмотки статора, Ом | r1 | 0.235 |
| Ток холостого хода для номинального режима, А | I0 | 31,3 |
| Активное сопротивление короткого замыкания, Ом | Rкз | 0,5 |
| Индуктивное сопротивление короткого замыкания, Ом | Хкз | 0,63 |
| Коэффициент приведения сопротивлений | kr | 0,319 |
| Момент инерции двигателя, кгм2 (Нм) | Jдв | 0,57 |
Передаточное число редуктора определяется по номинальной скорости
вращения выбранного двигателя ωн и основной скорости движения исполнительного органа vо по формуле:
где D – диаметр колеса (ролика, шкива и т.п.), находящегося на выходном валу редуктора и преобразующего вращение вала в поступательное движение исполнительного органа рабочей машины.
Редуктор выбирают по справочнику , исходя из требуемого передаточного числа, заданного значения номинальной мощности (или моментов на тихоходном и быстроходном валу) и скорости выбранного двигателя с учетом характера нагрузки (режима работы) РО, для которого проектируется электропривод.
Выбираем трехступенчатый цилиндрический редуктор ЦТНД-400. Основные параметры приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Основные параметры трехступенчатого цилиндрического редуктора ЦТНД-400
| Параметр | Обозначение | Значение |
| Номинальный крутящий момент на выходном валу, Нм | Мн | 8,7х103 |
| Передаточное число | n | 20 |
| КПД, % | 
| 97 |
Расчет частоты и тока статора двигателя в системе источник тока – асинхронный двигатель (ИТ-АД)
При работе двигателя в режиме частых пусков и торможений большое значение имеют условия формирования пусковых и тормозных моментов. Механические характеристики асинхронного двигателя при питании от преобразователя частоты, работающего в режиме автономного источника напряжения, существенно снижают критический момент в зоне малых частот. Здесь существенно влияет активное сопротивление обмотки фазы статора r1. Для увеличения момента в зоне малых частот приходится повышать напряжение на статоре.
При питании статора двигателя от источника тока величина тока статора не зависит от нагрузки двигателя, а определяется лишь управляющим воздействием. Для предварительного расчета принимают Мкт =(2…3)Мзад, обеспечивая этим перегрузочную способность двигателя, и определяют величину тока статора
Механические характеристики строят по формуле
где
;
Характеристика M=f(S) приведена на рисунке 8.
Рисунок 8 – Характеристика M=f(S) асинхронного двигателя
Механическая характеристика двигателя строится по 4 основным точкам (см. рисунок 9).
Рисунок 9 – Основные точки механической характеристики двигателя
Точка 1: n0 = (60 f) / p, Точка 2 с координатами nн и Мн. Номинальная частота вращения nн задается в паспорте. Номинальный момент рассчитывается по формуле:
Точка 3 с координатами Мкр nкр. nкр = n0 (1 - Sкр),
Точка 4 имеет координаты n=0 и М=Мпуск. Пусковой момент вычисляют по формуле Мпуск = Мн λпуск Механическая характеристика двигателя приведена на рисунке 10.
Рисунок 10 - Механическая характеристика асинхронного двигателя
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проектирования был разработан автоматизированный электропривод грузового лифта, обеспечивающий заданную скорость и ускорение подьема и опускания при повторно-кратковременном режиме работы. Исследованы и проанализированы переходные процессы при различных режимах работы системы.
Спроектированная система удовлетворяет всем поставленным требованиям.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Драчев Г.И. Теория электропривода: Учебное пособие к курсовому проектированию для студентов заочного обучения спец. 180400. 2-е издание, дополненное. – Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2002. – 137 с.
2. Интернет-ресурсы.
СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ
2. ОПИСАНИЕ РАБОЧЕЙ МАШИНЫ И ЕЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
3. РАСЧЕТ МОМЕНТОВ СТАТИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
4. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА РОДА ТОКА И ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА
5. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА РЕДУКТОРА
6. РАСЧЕТ ПРИВЕДЕННЫХ СТАТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ, МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ И КОЭФФИЦИЕНТА ЖЕСТКОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОД – РАБОЧАЯ МАШИНА
7. ПРЕДВОРИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
8. ВЫБОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ИЛИ СТАНЦИИ УПРАВЛЕНИЯ
9. СОСТАВЛЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА И РАСЧЕТ ЕЕ ПАРАМЕТРОВ
9.1 Структурная схема механической части электропривода
9.2 Структурная схема электромеханического преобразования энергии
9.3 Структурные схемы электрических преобразователей энергии
9.4 Структурные схемы электроприводов
10. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА
10.1 Естественные характеристики асинхронного двигателя
10.2 Расчет частоты и напряжения двигателя в системе ПЧ–АД при работе в заданной точке
10.3 Расчет частоты и тока статора двигателя в системе источник тока – асинхронный двигатель (ИТ-АД)
10.4 Расчет параметров схем включения, обеспечивающих пуск и торможение двигателя
11 РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ И ПОСТРОЕНИЕ НАГРУЗОЧНЫХ ДИАГРАММ
11.1 Переходные процессы в двигателе
11.2 Переходный процесс в механической части электропривода с упругими связями
11.3 Электромеханический переходный процесс
12 РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
13 ВЫБОР ПУСКОВЫХ И ТОРМОЗНЫХ РЕЗИСТОРОВ И ПРОВЕРКА ИХ ПО НАГРЕВУ
14 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
15 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Мехатронная система (МС) — это неразделимая совокупность механических, электромеханических и электронных узлов, в которых осуществляется преобразование и обмен энергии, информации.
В современных мехатронных системах преобразование движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел осуществляется системой тел (деталей), называемых механизмом. Механизмы входят в состав машин — технических систем (ТС) и предназначены для осуществления механических движений по преобразованию потоков энергии, силовых взаимодействий, необходимых для выполнения различных рабочих процессов. Часто силовой основой МС является электропривод постоянного или переменного тока, формирующий управляемую электромеханическую систему широкого назначения. Для электромеханических систем управления характерна тесная взаимосвязь электромеханической части с энергетическим каналом питания и каналом управления, что обуславливает ожидаемые характеристики проектируемого устройства часто в равной степени всеми функциональными звеньями. Управляемые комплексы с электрическим приводом (система, состоящая из двигателя и связанных с ним устройств приведения в движение одного или нескольких исполнительных механизмов, входящих в состав МС) получили название электромеханических систем (ЭМС).
Электромеханические (ЭМС) и мехатронные (МС) системы представляют собой вполне определенный класс технических систем (ТС) — упорядоченное, целесообразное сочетание взаимосвязанных и взаимодействующих механических, электротехнических, электронных и микропроцессорных компонентов, образующих определенную управляемую целостность. Важнейшей составляющей любой технической системы является привод, используемый для осуществления движения каких-либо элементов ТС относительно других, преобразуя какой-либо вид энергии в механическую работу. Привод, являясь элементом (подсистемой) ТС, в общем случае состоит из трех основных частей: источника движения (двигателя), передачи, связывающей двигатель с перемещаемым элементом или' исполнительным органом машины или оборудования, и устройств управления (системы управления). Привод всегда имеет два канала — силовой и информационный. По первому транспортируется преобразуемая энергия, по второму осуществляется управление потоком энергии, а также сбор и обработка информации о состоянии и режимах функционирования приводной системы в целом. Для осуществления как силовых, так и управляющих функций привода используются различные виды энергии. По виду применяемой энергии приводы разделяют на электрические (электроприводы), гидравлические, пневматические и комбинированные, а по способу подключения к источнику питания — с автономным и не автономным энергоснабжением. В совокупности преобразования и распределения преобразуемой энергии приводы обычно составляют основную компоненту всех технических систем (ТС). В общем случае двигательные технические подсистемы представляют собой достаточно сложные управляемые энергосиловые устройства ТС, рассматриваемые как целесообразные и неразделимые совокупности источников энергопитания, исполнительных, двигателей (электрического, гидравлического, пневматического и теплового) и передаточных механизмов объекта управления, аппаратуры управления.
Аппаратура управления приводами осуществляет стабилизацию или изменение параметров движения (перемещения, скорости, ускорения, силовых воздействий) исполнительного (передаточного) механизма ИМ, рабочего органа РО ЭМС, МС, регулируя процесс преобразования и обмена энергией в силовом и информационном каналах управления.
Многообразие и сложность выполняемых приводом функций в ЭМС, МС системах обусловливает тесную взаимосвязь трех подсистем преобразования: вещества, энергии, информации. В то же время, среди перечисленных подсистем невозможно выделить главную, и второстепенную, представляющих в совокупности единую автоматизированную систему управления заданным процессом преобразования энергии.
В современных ЭМС, МС преобразование движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел осуществляется системой тел — исполнительными механизмами (ИМ). Механизмы входят в состав машин различных технических систем и предназначены для осуществления механических движений по преобразованию потоков энергии, силовых воздействий, формируемых приводами ЭМС, МС и необходимых для качественного выполнения заданных рабочих (технологических) процессов при функционировании ТС.
Создание нового образца МС обычно сопровождается использованием в разнообразных вариантах гибких технологических решений. Разновидностью этого принципа является модульный подход. Модули могут легко соединяться, образуя сложные технические системы, разъединяться, заменяться с целью формирования ТС с другими компонентами и техническими характеристиками при необходимости модернизации, ремонта. В общем случае модуль характеризуется конструктивной и технологической завершенностью, обладает строго фиксированными параметрами (функциональными характеристиками, геометрическими размерами), принадлежащими заранее установленным параметрическим типоразмерным рядам.
ОПИСАНИЕ РАБОЧЕЙ МАШИНЫ И ЕЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Исходные данные для проектирования электропривода цепного транспортера
Объектом для проектирования электропривода является механизм с повторно-ратковременным режимом работы ( механизм подъема экскаватора, крана, механизм передвижения тележки или моста крана, механизм поворота экскаватора и т.п.). Нагрузка механизма изменяется в течение цикла, включает в себя разгон до рабочей скорости, выполнение работы на этой скорости, торможение или реверс и возвращение на повышенной скорости в исходное положение. В процессе работы механизма возникает необходимость регулирования скорости и момента, ограничения предельных значений момента, ограничения ускорения рабочего органа. Возникают режимы наброса и сброса нагрузки.
Исходными данными для проектирования электропривода являются:
– кинематическая схема рабочего органа с указанием вращающихся и поступательно движущихся динамических масс и усилий (моментов) сопротивления движению;
– скорости движения рабочего органа при различной загрузке с допускаемыми отклонениями от заданного значения;
– допускаемые значения ускорения рабочего органа по условиям механической прочности или условиям технологического процесса;
– время работы для выполнения технологической операции и число циклов в час;
– линейное перемещение (или угол поворота вала) РО;
– линейные (или предельные) жесткости соединительных валов РО;
– система электроснабжения участка (цеха), в котором работает механизм;
– условия окружающей среды (задымленность, вентиляция, влага и т.п.).
Грузовой лифт предназначен для подъёма груза с нижней площадки на верхнюю. Вниз клеть может спускаться как без груза, так и с грузом. Цикл работы лифта включает в себя времена подъёма и опускания клети, а также времена загрузки и выгрузки. Подъём клети происходит с установившейся скоростью Vр, а опускание – со скоростью Vв > Vр.
В процессе расчета необходимо определить наиболее загруженный для двигателя режим работы, обеспечить выполнение требований по ускорению лифта и возможность его работы с разными грузами на подъем и на спуск.
Кинематическая схема электропривода приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Кинематическая схема электропривода грузового лифта:1 – канатоведущий шкив; 2 –редуктор; 3 – тормозной шкив; 4 – двигатель; 5 – клеть; 6 – противовес.
Технические данные транспортера (вариант 31) приведена таблице 1.
Таблица 1
| Параметр | Обозначение | Значение |
| Грузоподъемность, кг | mг | 5 |
| Масса клети, кг | mк | 6 |
| Масса противовеса, кг | mп | 9,5 |
| Диаметр канатоведущего шкива, м | D | 0,4 |
| Линейная жесткость, МН/м | Сл | 105 |
| Высота подъема клети, м | h | 8 |
| Скорость подъема клети, м/с | Vр | 0,25 |
| Скорость опускания, м/с | Vв | 0,35 |
| Допустимое ускорение, м/с² | а | 0,5 |
| Число циклов в час | z | 30 |
| Суммарное время работы, не более, с | tр | 85 |
РАСЧЕТ МОМЕНТОВ СТАТИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Расчет моментов при движении с грузом:
Масса всех движущихся частей:
Равновесная масса:
– момент сил трения в подшипниках
– момент трения качения
Статический момент рабочей машины равен:
Для определения динамических моментов рабочей машины рассчитываются моменты инерции рабочей машины (рабочего органа):
При заданной величине допустимого ускорения a для каждого режима рабочей машины определяются динамические моменты
Полный момент рабочей машины
- при пуске:
- при работе с установившейся скоростью:
- при торможении:
Нагрузочная диаграмма моментов рабочей машины представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Нагрузочная диаграмма моментов рабочей машины при движении с грузом
Расчет моментов при движении без груза:
Масса всех движущихся частей:
– момент сил трения в подшипниках
Статический момент рабочей машины равен:
Для определения динамических моментов рабочей машины рассчитываются моменты инерции рабочей машины (рабочего органа):
При заданной величине допустимого ускорения a для каждого режима рабочей машины определяются динамические моменты
Полный момент рабочей машины
- при пуске
- при работе с установившейся скоростью:
- при торможении:
Нагрузочная диаграмма моментов рабочей машины представлена на рисунке 2.
Рисунок 3 - Нагрузочная диаграмма моментов рабочей машины при движении без груза
На базе исходных данных рабочей машины рассчитывают и строят зависимости скорости рабочей машины от времени v(t). Участки различаются значениями статических нагрузок и моментов инерции. На основе заданных путей перемещения α, уcтановившейся скорости vy и допустимого ускорения a рассчитываем:
– время пуска tп до установившейся скорости с допустимым ускорением, торможения tт от установившейся скорости до остановки
При рабочем ходе:
При транспортировке:
– путь, проходимый за время пуска (торможения) рабочей машиной,
При рабочем ходе:
При транспортировке:
– время установившегося режима движения со скоростью v
При рабочем ходе:
При транспортировке:
Нагрузочная диаграмма скорости рабочей машины приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 - Нагрузочная диаграмма скорости рабочей машины
На основании построенной нагрузочной диаграммы момента рабочей машины можно рассчитать среднеквадратичное значение момента:
в котором учтены не только статические нагрузки, но и часть динамических нагрузок.
Фактическое значение относительной продолжительности включения ПВф
рассчитывается по длительности времени работы tk на всех m участках движения и заданному времени цикла
tц = 3600 / z = 51.429(с)
где z – число циклов работы машины в час:
ПВкат=40%
При этом мощность двигателя может быть определена по соотношению
Дата: 2019-05-28, просмотров: 203.
