Исходные данные для проектирования электропривода. Описание рабо- чей машины

 

Содержание

 

 

Введение………………………………………………………………………...4

1. Исходные данные для проектирования электропривода. Описание рабо-

чей машины……………………………………………………………………………5

2. Требования, предъявляемые к электроприводу………………………….6
3. Расчёт упрощённой нагрузочной диаграммы и предварительный расчёт

мощности двигателя…………………………………………………………………..7

4. Выбор электродвигателя и редуктора…………………………………….11
5. Расчёт приведённых статических моментов и моментов инерции систе-

мы: электропривод - рабочая машина……………………………………………….13

6. Предварительная проверка двигателя по нагреву………………………..15
7. Разработка разомкнутой системы электропривода……………………....16
8. Составление структурной схемы электропривода……………………….26
9. Разработка замкнутой системы электропривода…………......................32
10. Проверка электропривода по нагреву…………………………………….43
11. Заключение…………………………………………………………………44

Список использованных источников…………………………………………45         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Автоматизированный электропривод  получил в последние десятилетия интенсивное ускоренное развитие. Это определяется, в первую очередь, общим прогрессом машиностроения, направленным на интенсификацию производственных процессов, их автоматизацию, повышение точностных характеристик, связанных с обеспечением стабильности качества производимой продукции.

Современный электропривод определяет собой уровень силовой электровооружённости труда и является благодаря своим преимуществам по сравнению со всеми другими видами приводов основным и главным средством автоматизации рабочих машин и производственных процессов.

Широкая автоматизация механизмов на базе следящих систем электроприводов, систем с цифровым программным управлением и средств комплексной автоматизации – обширная и весьма важная развивающаяся область автоматизированного электропривода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Исходные данные для проектирования электропривода. Описание рабочей машины

 

Рабочая машина совершает возвратно-поступательное движение на длину L от одного крайнего положения до другого. Движение механизма с грузом происходит с установившейся рабочей скоростью V_1, возвратное движение без груза с установившейся скоростью V₂. В цикл работы механизма, кроме времени рабочего и возвратного движения, входит время пауз.

 

Рисунок 1 - Кинематическая схема рабочей машины

 

Таблица 1 - Исходные данные

Наименование показателя	Размерность	Значение
Масса механизма	mмех, кг	2200
Масса груза	mгр, кг	3000
Диаметр колеса	D, м	0,4
Диаметр цапфы	d, м	0,05
Длина перемещения	L, м	24
Скорость движения с грузом	Vраб, м/с	1,4
Скорость движения без груза	Vвозв, м/с	1,8
Допустимое ускорение с грузом	a1, м2/с	0,85
Допустимое ускорение без груза	a2, м2/с	0,95
Диапазон регулирования скорости в разомкнутой системе	Д	1:5,5
Продолжительность включения	ПВфакт, %	75

Дополнительные условия и требования:

а) напряжение питающей сети U_л=380 В;

б) частота питающей сети f_ном=50 Гц;

в) диапазон регулирования скорости замкнутой системы не менее 15:1;

г) требуемая точность поддержания скорости в замкнутой системе 5%.

2 Требования, предъявляемые к электроприводу

 

Основные требования, предъявляемые  к проектируемому электроприводу, являются:

а) обеспечение заданной производительности рабочей машины;

б) перемещение рабочего органа должно осуществляться с заданной скоростью, отклонение скорости не должно превышать 5% от заданного значения;

в) привод имеет регулирование скорости в заданном диапазоне;

г) ускорение рабочей машины не должно превышать заданного значения;

д) величина эквивалентной мощности, тока или момента должны быть в пределах 0,85 – 1,0 от номинальных значений;

е) выбранный тиристорный преобразователь и двигатель должны выдерживать допустимые длительные и кратковременные перегрузки.

 

 

 

3 Расчёт упрощённой нагрузочной диаграммы и предварительный расчёт мощности двигателя

 

На основании исходных данных могут  быть достаточно точно рассчитаны лишь статические нагрузки. Динамические нагрузки в значительной степени  зависят от параметров двигателя, который на данном этапе ещё не выбран. Некоторую часть динамических нагрузок можно учесть с помощью заданного допустимого ускорения исполнительного органа машины.

 

3.1 Построение тахограммы

 

На базе исходных данных рассчитывается и строится зависимость скорости рабочей машины от времени V(t).

 

Таблица 2 - Расчёт тахограммы

Рассчитываемый параметр	Расчетная формула	Движение с грузом	Движение                   без груза
Время пуска (торможения), с
Путь, проходимый при пуске, м
Время установившегося движения, с
Время работы, с
Угловая скорость вращения, рад/с

 

Суммарное время работы:

 с.

Время цикла:

 с.

Время паузы:

 c.

 

Рисунок Р.1 - Тахограмма

 

3.2 Построение нагрузочной  диаграммы

 

Таблица 3 - Расчёт нагрузочной диаграммы

Расчитываемый параметр	Расчетная формула	Результат расчета
		с грузом	без груза
Коэффициент, учитывающий трение реборд колес о направляющие, возникающие вследствие возможного перекоса в механизме	Кр=1,2…1,5	1,2	1,2
Коэффициент трения качения	f=0,0005…0,001	0,0005	0,0005
Коэффициент трения скольжения в подшипниках	μ=0,08…0,12	0,08	0,08
Статический момент рабочей машины, Н м

 

 

 

Продолжение таблицы 3
Момент инерции рабочей машины, кг м2	Jрм =J1+J2+…+ +(m1+m2+...)	Jрм = (2,2+ 3)·103· =208	J рм = =2,2·103 =88
Динамический момент, Н м
Результирующий момент рабочей машины, Н м	Мрм=Мрмст±Мрмдин	При пуске: Мрм=153+884=1037 При торможении: Мрм=153-884= -731	При пуске: Мрм= -(64,75+418)= =- 482,75 При торможении: Мрм= -(64,75 -418)= = 353,25

В таблице указаны следующие  обозначения:

m – масса деталей и узлов, опирающихся на подшипники, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

d - диаметр цапфы, м;

J1, J2 – моменты инерции вращающихся элементов рабочей машины, кг∙м²;

D – диаметр колеса, м.

 

   Рисунок Р. 2 - Нагрузочная диаграмма моментов

                                              рабочей машины

 

3.3 Предварительный расчёт  мощности двигателя

 

3.3.1 Построение зависимости осуществляется по формуле:

.

 

Рисунок Р.3 - Зависимость

 

3.3.2 Определение среднеквадратичного значения мощности.

По нагрузочной диаграмме определяется среднеквадратичное значение мощности:

где Ррм i  - значение мощности на каждом i – ом участке, Вт.

3.3.3 Мощность двигателя для повторно-кратковременного  режима работы может быть приближённо определена по формуле:

, 

где - коэффициент, учитывающий остальные неучтенные динамические  нагрузки электропривода, ;

       ПВФАКТ – фактическое значение относительной продолжительности включения проектируемого электропривода, ПВФАКТ = 0,75;

       ПВСТ – ближайшее стандартное значение относительной продолжительности включения для электропривода, ПВСТ = 0,6.

  Вт.

 

 

4 Выбор электродвигателя и редуктора

 

4.1 Выбор двигателя

 

Двигатель выбирают несколько большей мощности, чем .

Паспортные данные для двигателя ПБСТ 62 приведены в таблице 4.

 

Таблица 4 - Паспортные данные для двигателя ПБСТ 62

Наименование показателя	Числовое значение	Размерность
Мощность номинальная,  Рном	4,7	кВт
Частота вращения, nном	1000	об/мин
Угловая скорость вращения, wном	104,7	рад/с
Ток  якоря номинальный,  Iном	24,0	А
Номинальное напряжение якоря, Uном	220	В
Номинальный момент,	46,6	Н·м
КПД,	87	%
Маховый момент,	1,03	кГс·м2
Обмоточные данные
Число витков обмотки якоря, Wя	351	витки
Сопротивление  обмотки  якоря  при  15°С , Rя	0,344	Ом
Сопротивление обмотки добавочных полюсов при 150С, RДОБ	0,114	Ом
Число витков обмотки возбуждения  на полюс, WОВД	2800	витки
Сопротивление обмотки возбуждения при 150С, RОВД	326	Ом