1.Задания по курсовому проекту дисциплины электрический привод

1.1 Разработать электропривод механизма передви-жения тележки мостового крана

статический электродвигатель мостовой кран

Кинематическая схема механизма передвижения представлена на рис.

Механизм включает двигатель Д, тормоз Т. редук-тор Р. Вращение ротора двигателя передается через редук-тор ходовым колесам К, имеющим диаметр колес и диа-метр цапф (подшипников) - . Тележка перемещает кран с грузом массой т_Г , что соответствует грузоподъемности крана, на расстояние перемещения L. Скорость передвиже-ния крана V, а масса самой тележки т_Т. К.п.д. передач ме-ханизма передвижения - ;.

Для расчета параметров электропривода тележки заданы также продолжительность включения электропри-вода ПВ% и приведенный к валу электродвигателя момент инерции редуктора J₁ в процентах (%) от момента инерции ротора электродвигателя.

Параметры механизма для различных вариантов за-дания приведены в табл. П1, Приложение 1.

Кроме вышеуказанных параметров механизма зада-стся тип электродвигателя, род тока системы питания и вид торможения электропривода.

Цикл работы электропривода тележки включает время перемещения груза на расстояние L , паузу для раз-грузки груза, время на возвращение тележки назад без гру-за и паузу для погрузки груза на тележку. Расчет электро-привода тележки включает следующие этапы.

1. Расчет статических нагрузок и мощности электро-двигателя (ЭД). Предварительный выбор электродвигателя и расчет передаточного числа редуктора.

2. Расчет и построение механических (электромеханических) характеристик ЭД. Расчет регулировочных сопротивлений в цепи якоря двигателя постоянного тока (ДПТ) или в цепи ротора асинхронного двигателя (АД).

Расчет переходных процессов при пуске и тормо-жении электропривода (ЭП).

Построение точной нагрузочной диаграммы ЭД и про-верка его по нагреву.

5.Составление схемы релейно-контакторного управления электроприводом

Результаты расчета представляются в пояснительной записке (25-30с.). Графический материал представляется на чертеже формата А1. Номер варианта и вид источника пи-тания (сеть постоянного или переменного тока) определя-ются преподавателем - консультантом по работе.

Схемой управления электроприводом должны быть обеспечены: ступенчатый пуск электропривода; электрическое торможение электропривода путем снижения скорости перед остановкой с установившегося значения до 10-15% от номинальной; фиксация механизма тележки механическим тормозом при отключении ЭД от сети.

Вид электрического торможения задан в табл. П.1 и соответствует:

Д - динамическое торможение;

В - включением сопротивления в цепь якоря или ротора;

П - противовключение.

Справочные данные по параметрам тележки:

1. Коэффициент трения =0,20;

2. Коэффициент трения качения, определяется по таблице 3.1.

Таблица 1.1. Параметры коэффициента трения качения.

3. Коэффициент, учитывающий трение реборд колес, = 1,2- 1,3.

Таблица. 1.2 Исходные данные

2.Расчет статических нагрузок и мощности электродвигателя. Предварительный выбор электродвигателя

, Вт

где - ускорение силы тяжести, м•с^-2;

=9,8 м•с^-2

- радиус колес К, м;

R=0,39/2=0,195м;

, - масса груза и тележки, кг;

=21000 кг;

=7000 кг;

- коэффициент трения реборд колес;

=1,2;

- коэффициент трения качения;

=0,2;

- диаметр цапф, м;

=0,08 м;

- линейная установившаяся скорость перемещения тележки, м/с;

=14 м/мин =0,23 м/с;

- коэффициент трения качения (табл. 2.1);

=0,0003;

- к. п. д. механизма;

=0,7;

,Вт

, с

=1,2 - коэффициент запаса, учитывающий приблизительно динамические нагрузки.

По величине по каталогам или справочникам выбираем ЭД с номинальной мощностью при =40%

Параметры выбранного двигателя:

=440 В

=16 А

=5600 Вт

=1550 Об/мин

где - номинальная угловая частота ЭД.

3.Расчет механических характеристик электропривода

Формирование пусковых и тормозных режимов работы электропривода.

=(2,5-3,0)

=(1,1 - 1,2) >.

Расчет естественной механической (электромеханической) характеристики.

Исходные номинальные технические данные:

1. Мощность, кВт - =5600 Вт

2. Частота вращения, об/мин - =1550 об/мин

3. Номинальный ток, А - =16 А и напряжение, В - =440 В

Для построения механической характеристики достаточно определить ординаты двух точек: номинального режима и идеального холостого хода.

, с^-1.

, Н•м.

1/с

По двум точкам: , = 0 и , рис. 3.1, строится естественная механическая характеристика. Для построения электромеханической характеристики используется соотношение:

I=M/kФ_НОМ

Рис. 3.1Естественная механическая характеристика ДПТ

Расчет искусственных характеристик ДПТ

,

где -номинальное сопротивление двигателя.

4.Расчет механических переходных процессов в электроприводе

Расчет механических переходных процессов при движении с грузом

Рис. 4.1. Механические характеристики ДПТ при движении с грузом

На рис. 4.1. представлена диаграмма пуска ДПТ в три ступени: 1-2-3-4-5-6-7-8. Рассчитаем переходный процесс пуска, т.е. получим графики , и .

J_дв=0.15

J_мех= J_дв* J₁=0.15*0,27=0,0405

J=0,15+0,0405+28000(0,0014)²=0,25 кг•м²

где - момент инерции двигателя, кг•м²; - момент инерции вращающейся части механизма (колесо редуктора с валом, муфта, барабан и.т.д.), кг•м²; - масса поступательно движущегося механизма (поднимаемый или перемещаемый поступательно груз), кг; - частота вращения соответствующего элемента механизма, м/с; - частота вращения вала электродвигателя, 1/с;

Участок 1-2.

= 0; = Нм; =

=; =Нм; =

с

Участок 3-4.

= , =Нм, А

=, = , =А

с

Участок 5-6

= , = Нм, = А

=, =Нм, =А

с

Участок 7-8

= , = Нм, =

=, =Нм, =

с

Таблица

Рис. 4.2. График изменения момента от времени при пуске с грузом

Рис. 4.3. График изменения угловой скорости от времени при пуске с Расчет механических переходных процессов при движении без груза

Рис. 4.5. Механические характеристики ДПТ при движении без груза

J_дв=0.15

J_мех= J_дв* J₁=0.15*0,27=0,0405

J=0,15+0,0405 +7000(0,0014)²=0,2 кг•м²

Участок 1-2.

= 0; = Нм; =

=; =Нм; =

с

Участок 3-4.

= , =Нм, А

=, = , =А

с

Участок 5-6

= , = Нм, = А

=, =Нм, =А

Участок 7-8

= , = Нм, = А

=, =Нм, =А

с

Таблица 2

Рис. 4.6. График изменения момента от времени при пуске без груза

Рис. 4.7. График изменения угловой скорости от времени при пуске без груза

5.Расчет характеристики торможения введением в цепь якоря большого сопротивления

Расчет величины сопротивления резисторов

,

Ом

Расчет характеристики замедления при движении с грузом

Участок 2-3

= , Нм, А

=, =Нм, =А

Таблица 3

Рис. 5.1 График зависимости момента от угловой скорости при замедлении с грузом

Рис. 5.2 График зависимости угловой скорости от времени при замедлении с грузом

Рис. 5.3 График зависимости момента от времени при замедлении торможении с грузом

Расчет характеристики динамического торможения при движении без груза

Участок 2-3

, =Нм, А

=, =Нм, =А

Таблица 5

Рис. 5.4 График зависимости момента от угловой скорости при замедлении без груза

Рис. 5.5 График зависимости угловой скорости от времени при замедлении без груза

Рис. 5.3 График зависимости момента от времени при замедлении без груза

6.Расчет уточненной нагрузочной диаграммы и проверка электродвигателя по нагреву

Рис. 7.1. Диаграммы частоты вращения вала двигателя: с грузом (а), без груза (б)

На примере диаграммы движения тележки с грузом найдем время установившегося движения-.

где -площадь треугольника ОАБ, ;

-масштаб по оси времени, ;

-масштаб по оси частоты, ;

- радиус приведения, м;

.

Рассчитаем время установившегося движения тележки без груза:

где -площадь треугольника ОАБ, ;

-масштаб по оси времени, ;

-масштаб по оси частоты, ;

- радиус приведения, м;

где - установившаяся линейная скорость перемещения тележки, м/с.

Произведем проверку двигателя по нагреву:

,

где - соответственно, момент и время на -ом участке.

Для конкретной диаграммы рис.8.1. эквивалентный момент определяется по формуле:

статический электродвигатель мостовой кран

Так как эквивалентный момент примерно равен моменту номинальному, двигатель и привод выбраны праввильно.