Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Октября 2012 в 09:55, курсовая работа
Целями курсового проекта являются:
– систематизация и закрепление знаний по курсу "Теория электропривода";
– ознакомление с серийно выпускаемым электрооборудованием (электродвигателями, преобразователями, аппаратурой управления);
– освоение распространенных методов расчетов электропривода;
– обоснованный выбор силового оборудования и аппаратуры управления электропривода рабочей машины;
– оценка статических, динамических и энергетических показателей выбранного электропривода.
1. Введение
В курсовом проекте рассмотрены вопросы проектирования электропривода механизмов повторно-кратковременного циклического режима работы.
Целями курсового проекта являются:
– систематизация и закрепление знаний по курсу "Теория электропривода";
– ознакомление с серийно выпускаемым электрооборудованием (электродвигателями, преобразователями, аппаратурой управления);
– освоение распространенных методов расчетов электропривода;
– обоснованный выбор силового оборудования и аппаратуры управления электропривода рабочей машины;
– оценка статических, динамических и энергетических показателей выбранного электропривода.
В курсовом проекте рассматриваются вопросы выбора двигателей по мощности и применения систем управления электроприводами для механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме работы.
Предусмотрены варианты кинематических схем типовых механизмов, применяемых в промышленности, а также обеспечивается возможность расчета электропривода.
Рассматриваются программы расчета переходных процессов электропривода на персональном компьютере, позволяющие построить нагрузочные диаграммы скорости, момента, тока двигателя в режимах пуска и торможения электропривода, получить основные показатели переходных режимов (быстродействие, максимальные значения координат, значения перерегулирования, колебательности и т.п.), а также интегральные показатели работы (механическую, активную и реактивную энергии, среднеквадратичное
значение тока двигателя , угол поворота вала и т.п.), необходимые для расчета энергетических показателей
и проверки двигателей,
2. Описание рабочей машины и её технологического процесса; исходные данные для проектирования электропривода.
Рис. 1. Кинематическая схема механизма передвижения тележки:
1 – ходовые колеса; 2 – электродвигатель; 3 – тормозной шкив; 4 – редуктор
Тележка мостового крана выполняет операцию перемещения поднятого груза с площадки загрузки на площадку выгрузки. На площадке загрузки груз зацепляется, механизм подъема обеспечивает подъем груза. Включается двигатель тележки, осуществляется перемещение тележки с грузом с установившейся рабочей скоростью Vр. По прибытии к площадке выгрузки двигатель затормаживается, тележка останавливается в заданном месте, переместившись на длину L. Происходит опускание груза, его отцепляют, пустой крюк поднимается. Включается двигатель для движения в обратную сторону с установившейся скоростью Vв, тележка возвращается на площадку загрузки, пройдя вновь расстояние L.
Таким образом, тележка совершает возвратно-поступательное движение на длину L от одного крайнего положения до другого. В цикл работы тележки входит время пауз, когда тележка стоит, производятся зацепление груза, его подъем, опускание, расцепление, подъем и опускание пустого крюка.
Таблица 1
Технические данные механизма передвижения тележки
Обозначение |
Наименование показателя |
Размерность |
Значения |
|
m |
Масса тележки |
т |
4 |
|
mr |
Масса груза |
т |
12,5 |
|
D |
Диаметр колеса |
м |
0,25 |
|
dc |
Диаметр ступицы |
мм |
60 |
|
µ |
Коэффициент трения скольжения |
- |
0,02 |
|
f |
Коэффициент трения качения |
мм |
0,5 |
|
ck |
Крутильная |
МНм/рад |
4 |
|
L |
Длина перемещения тележки |
м |
5 |
|
Vp |
Скорость движения с грузом |
м/с |
0,5 |
|
Vв |
Скорость движения без груза |
м/с |
0,7 |
|
а |
Предельное ускорение |
м/с² |
0,5 |
|
z |
Число циклов в час |
- |
75 |
|
tp |
Суммарное время работы, не более |
с |
24 |
3. Расчёт моментов статических сопротивлений и предварительный расчёт мощности электродвигателя.
3.1.1. время пуска tп тележки без груза до установившейся скорости с допустимым ускорением, торможения tт от установившейся скорости до остановки.
3.1.5. момент силы трения качения для тележки без груза.
Мтк = m · f · g = 4000 · 0.5· 10-3 · 9.81 = 19.62 Нм
Мрост = Кр · (Мтп + Мтк) = 1,35 · (23,5 + 19,62) = 58,2 Нм
3.2.1. время пуска tп тележки с грузом до установившейся скорости с допустимым ускорением, торможения tт от установившейся скорости до остановки.
3.2.2 путь, проходимый за время пуска (торможения) тележки с грузом.
3.2.3. время установившегося режима движения тележки с грузом со скоростью vy.
3.2.4. момент силы трения в подшипниках для тележки с грузом.
3.2.5. момент силы трения качения для тележки с грузом.
Мтк = m · f · g = (4000 + 12500) · 0.5· 10-3 · 9.81 = 80,9 Нм
Мрост = Кр · (Мтп + Мтк) = 1,35 · (97,1 + 80,9) = 240,3 Нм
Мро = Мрост + Мродин = 240,3 + 1031,2 = 1271,5 Нм
Рис. 2. Нагрузочная диаграмма скорости и моментов рабочей машины.
4. Обоснование выбора рода тока и типа электропривода.
Выбор рода тока и типа электропривода целесообразно производить на основе рассмотрения и сравнения технико-экономических показателей ряда вариантов, удовлетворяющих техническим требованиям данной рабочей машины.
В зависимости от диапазона и плавности регулирования скорости, требований к качеству переходных процессов могут быть применены системы с индивидуальными преобразователями.
При глубоком регулировании скорости в большинстве случаев вопрос решается в пользу приводов постоянного тока. Однако конкурентными по своим свойствам являются приводы с частотным и частотно-токовым управлением. Преимущества приводов с асинхронными двигателями – простота конструкции и повышенная надежность двигателей, возможность их изготовления в поточном производстве
Препятствием к быстрому внедрению частотно-регулируемых приводов является сложность систем управления, что приводит к недостаточной надежности их работы и повышенной стоимости. Появление на мировом рынке частотно-регулируемых электроприводов с микропроцессорным управлением повышает их надежность, но стоимость их не снижается.
5. Выбор электродвигателя;
определение передаточного
На основании построенной
Мощность двигателя определяем по соотношению.
tц = 3600/z = 3600/75 = 48
Таблица 2. Технические данные электропривода.
Тип |
Pн, кВт |
nном, об/мин |
Iн, А |
cosφ |
Iп, А |
4MTKF(H)112L6 |
2,2 |
880 |
6,8 |
0,73 |
22,7 |
Мп, Нм |
Мmax, Нм |
rL, Ом |
I0, А |
Rкз, Ом | |
62 |
64 |
2,97 |
4,81 |
9,66 | |
Хкз, Ом |
Кr |
Jдв, кг·м² | |||
5,87 |
5,9 |
0,035 | |||
Таблица 3. Технические данные редуктора.
Тип редуктора |
n, об/мин |
Pmax, кВт |
jр, кгм² |
Ц2-250 |
1000 |
14 |
19,88 |
6. Расчет приведенных статических моментов и моментов инерции.
6.1.1. Статический момент для тележки с грузом, приведенный к валу двигателя.
6.1.2. Момент на валу в двигательном режиме для тележки с грузом.
6.1.3. Момент на валу при работе тележки с грузом в тормозном режиме.
6.1.4. Приведенный к
валу двигателя суммарный
6.1.5. Приведенный к валу двигателя суммарный момент инерции системы.
J = δ · Jд + Jпр = 1,3 · 0,035 + 0,49 = 0,53 кг·м²
6.1.6. Установившаяся скорость
двигателя для тележки с
6.1.7. Динамический момент
6.2.1. Статический момент
для тележки без груза,
6.1.2. Момент на валу в двигательном режиме для тележки без груза.
6.1.3. Момент на валу при работе тележки без груза в тормозном режиме.
6.1.4. Приведенный к
валу двигателя суммарный
6.1.5. Приведенный к
валу двигателя суммарный момен
J = δ · Jд + Jпр = 1,3 · 0,035 + 0,12 = 0,165 кг·м²
6.1.6. Установившаяся скорость двигателя для тележки без груза.
6.1.7. Динамический момент
Таблица 4. Предварительный расчет нагрузочных диаграмм.
Участок движения |
Движение с грузом |
Движение без груза |
|||||
пуск |
уст. режим |
тормо-жение |
пуск |
уст. режим |
тормо-жение |
||
t,c |
1 |
9 |
1 |
1,4 |
5,7 |
1,4 |
|
α,м |
0,25 |
4,5 |
0,25 |
0,49 |
4,02 |
0,49 |
|
v, м/с |
0,5 |
0,7 |
|||||
Мрост, Нм |
240,3 |
240,3 |
240,3 |
58,2 |
58,2 |
58,2 |
|
Jрост, кгм² |
257,8 |
257,8 |
62,5 |
62,5 |
|||
Мродин, Нм |
1031,2 |
1031,2 |
250 |
250 |
|||
Мро, Нм |
1271,5 |
240,3 |
790,9 |
308,2 |
58,2 |
191,8 |
|
Мрс, Нм |
10,4 |
10,4 |
10,4 |
2,53 |
2,53 |
2,53 |
|
Мвс, Нм |
13 |
8,32 |
3,16 |
2 |
|||
Мс, Нм |
13 |
13 |
8,32 |
3,16 |
3,16 |
2 |
|
ωс, рад/с |
92,1 |
128,8 |
|||||
Jпр, кгм² |
0,49 |
0,49 |
0,12 |
0,12 |
|||
J, кгм² |
0,53 |
0,53 |
0,165 |
0,165 |
|||
Мдин, Нм |
48,76 |
48,76 |
21,25 |
21,25 |
|||
Мдоп.уск, Нм |
61,76 |
57,08 |
24,41 |
23,25 |
|||
Мср, Нм |
61,76 |
57,08 |
24,41 |
23,25 |
|||
t,c |
|||||||
α, рад |
|||||||