Расчёт электропривода грузоподъёмного механизма

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова»

 

 

 

 

 

 

Кафедра: «Электроэнергетика»

 

 

 

 

 

Курсовая работа по дисциплине:

«Электрический привод»

 

на тему:

«Расчёт электропривода грузоподъёмного  механизма»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент

группы   ЭЛд – 21у Иванов И.С.

 

Проверил:

доцент, к.т.н.   Виноградов А.А. 

 

 

 

 

Белгород 2008

 

 

Содержание:

 

1. Исходные данные для расчётов……………………………………………
2. Построение упрощённой нагрузочной диаграммы механизма

и предварительный выбор  мощности двигателя………………………….

1. Построение упрощённой нагрузочной диаграммы двигателя………….

2.2 Расчёт статической  мощности на выходном валу  механизма…………...

     2.3 Расчёт статической мощности на валу двигателя………………………...

      2.4 Построение  упрощённой нагрузочной диаграммы  двигателя…………..

      2.5 Расчёт требуемой  мощности двигателя по упрощённой  нагрузочной                              

            диаграмме…………………………………………………………………...

     3. Построение механической  и электромеханической характеристики……..

     3.1 Расчёт  и построение механической характеристики……………………...

    3.2 Расчёт и построение электромеханической характеристики……………..

    4. Построение нагрузочной диаграммы………………………………………..

    4.1 Подъём номинального груза………………………………………………..

    4.2 Тормозной спуск груза……………………………………………………...

     4.3 Подъём холостого гака……………………………………………………..

     4.4 Силовой спуск силового гака………………………………………………

    5. Проверка выбранного двигателя на обеспечение заданной 

        производительности лебёдки………………………………………………...

     6. Проверка выбранного  двигателя на нагрев…………………………………

    7. Список используемой литературы…………………………………………..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходные данные для расчётов

Род тока Грузоподъёмность Gгр кг Высота подъёма груза lп  ,м Высота спуска груза lс  ,м Переменный № студента х 50 № студента х 2 № студента х 0,5 Вес грузозахватывающего устройства Gх. г, кг Диаметр грузового барабана D,м Время пауз нагрузочной диаграммы ti ,с х № студента tп1 tп2 tп3 tп4 № студента х 1,8   № студента х 0,05   6   4   7   7        Продолжение  таблицы 1            Продолжение  таблицы 1 КПД механизма лебёдки η Скорость подъёма спуска груза υп, м/с Скорость подъёма спуска грузозахватывающего устройства υп.х.г, м/с   0,8 № студента х 0,2 № студента х 0,5    Продолжение таблицы  1
Посадочная скорость груза υ`с, м/с	Наименование исполнительного механизма	Система управления	Род тока
№ студента х 0,1	Асинхронный двигатель	Преобразователь частоты с инвертором напряжения	Сеть переменного тока 380 В

         

Таблица -1- Исходные данные для расчётов

 

 

 

 

 

2. Построение упрощённой нагрузочной  диаграммы механизма

и предварительный выбор мощности двигателя

 

 

2.1 Построение упрощённой нагрузочной  диаграммы двигателя

 

Продолжительность включения  рассчитываем по формуле:

 

 

                        (1) 
где

 

                (2) 

= 6+4+7+7 = 24с                         (3)       

Время работы двигателя при подъёме груза:

=  6,67с                                                                   (4)

 

Время работы двигателя  при спуске груза:

8,3с                (5) 
Время работы двигателя при подъёме холостого гака:

с                 (6) 
Время работы двигателя при спуске холостого гака:

Здесь скорость спуска холостого гака равна скорости подъёма холостого  гака

        

с                              (7)

 

 

Суммарное время включённого  состояния двигателя:

6,67+8,3+1,67+2,67 = 19,31с 

Определяем продолжительность  включения двигателя:

ПВ%= % = 45 %

 

 

 

2.2 Расчёт статической  мощности на выходном валу  механизма.

 

Статическая мощность на выходном валу при подъёме груза:

= кВт                                         (8)                     
Статическая мощность на выходном валу при спуске груза:

= кВт                                          (9)

 
Статическая мощность на выходном валу при посадке груза:

= кВт               (10) 
Статическая мощность на выходном валу при подъёме холостого гака:

= кВт                        (11) 
Статическая мощность на выходном валу при спуске холостого гака:

= кВт                              (12) 

 

2.3 Расчёт статической мощности  на валу двигателя.

 

Статическая мощность на валу двигателя при подъёме груза:

= кВт                            (13) 
Статическая мощность на валу двигателя при спуске груза:

= 10·0,8 = 8 кВт            (14) 
Статическая мощность на валу двигателя при посадке груза:

                                          (15)

= 1,67·0,8 = 1,34 кВт 

 

Статическая мощность на валу двигателя  при подъёме холостого гака:

Здесь η_{х. г} =0,2

= кВт                           (16)

Статическая мощность на валу двигателя  при спуске холостого гака:

=1,47·0,2 = 0,3 кВт                   (17)

 

 

2.4 Построение упрощённой  нагрузочной диаграммы двигателя.

 

 

Рисунок 1 – Упрощённая нагрузочная диаграмма двигателя

 

 

2.5 Расчёт требуемой  мощности двигателя по упрощённой  нагрузочной диаграмме

 

 

Средне квадратичную мощность рассчитываем по формуле:

 

 

 

 

   (18)  
где β_i- коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи и рассчитывается для                            всех рабочих участков по формуле:

 

                                 (19)

 

 

Здесь β₀- коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи при неподвижном       роторе

 

 

Для двигателей открытого  и защищённого исполнения β₀=0,25÷0,35

Для двигателей закрытого  обдуваемого исполнения β₀=0,3÷0,55

Для двигателей закрытых без обдува  β₀=0,7÷0,78

Для двигателей с принудительной вентиляцией β₀=1

 

Принимаем β₀=0,4  и   υ_ном=1,2м/с

 

При подъёме груза:

                               (20) 
При спуске груза до одного метра:

 

  (21) 
При посадке груза:

(22) 
При подъёме холостого гака:

        (23) 
При спуске холостого гака:

          (24)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2 – Сводная таблица  данных для расчёта среднеквадратичной                                                      

мощности

Участок	Рс кВт	tр ,с	υ,  м/с	υн м/с	β
1	12,35	6,67	1,2	1,2	1,0
2	8	3,3	1,2	1,2	1,0
2 посадочный	1,34	5	0,2	1,2	0,5
3	7,35	1,67	3,0	1,2	1,9
4	0,3	2,67	3,0	1,2	1,9

 

 

Запишем выражение для  расчёта среднеквадратичной мощности двигателя:

 

 

=  

 

= 8,66 кВт

 

Номинальную мощность двигателя  находим по формуле:

 

 

                                                          (26) 
где k_з = 1,2 – коэффициент запаса

      ПВ_ном = 46 % - номинальная продолжительность включения

 

P (ПВ ) = 1,2 11 кВт

 
По справочнику выбираем двигатель  марки    МАП521-4 , который имеет следующие характеристики:

 

 

Номинальная мощность  Р_н=12 кВт

Номинальное скольжение s_н=4%

Частота вращения   n=1390 об/мин

Номинальный ток статора I_ном=24,5 А

Номинальный КПД   η_н=89%

Номинальный коэффициент  мощности cosφ_н=0,89

 

 
Момент инерции J = 0,2 кг·м²

Число пар полюсов  р = 4

 

 

3. Построение механической и электромеханической характеристики.

 

3.1 Расчёт и построение  механической характеристики.

 
Номинальная угловая скорость вращения:

 

 

= =    

 

Номинальный момент:

=

 

Определяем  критическое скольжение для двигательного режима:

 
          

 
Критический момент вращения находим  из выражения 29:

2,5·82,8=207Н·м  

По уравнению Клосса находим  М_дв:

                                                                                             (31) 
Запишем выражение для угловой скорости:

                                                                                                      (32) 
где ω₀=157 с ^–1

 

Используя формулы 31, 32 составим расчётную таблицу:

 

Таблица 3 – Данные для построения механической характеристики.

 

S	0	0,01	0,04	0,05	0,07	0,09	0,1	0,12	0,33
ω, с-1	157	155,4	150,7	149	146	142,8	141,3	138,1	105,2
М, Н·м	0	12,5	50	61,3	83	106,1	115	133,1	414