Электропривод передвижения тележки мостового крана по системе ПЧ-АД

Белорусский национальный технический университет

 

Кафедра “Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов”

 

 

 

Группа 107610

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

 

 

 

по дисциплине “Теория электропривода”

на тему “Электропривод передвижения тележки

мостового крана по системе ПЧ-АД”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель:      Усеня Е.С.

 

 

Руководитель:     проф. Фираго Б.И.

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск-2003

 

Содержание

 

1	Описание работы механизма
2	Расчет статической  мощности и времени выполнения технологических операций за цикл работы
3	Построение  скоростной и нагрузочной диаграмм механизма и предварительный выбор мощности ЭД
4	Выбор типа ЭД и  расчёт оптимального передаточного  числа редуктора
5	Расчёт и  построение упрощённой скоростной и  нагрузочной диаграмм ЭП за цикл работы
6	Предварительная проверка ЭД по нагреву и перегрузочной способности
7	Расчёт и  построение естественной механической и электромеханической характеристик ЭД
8	Расчет  искусственных  механических характеристик, обеспечивающих  выполнение технологических операций
9	Выбор преобразователя
10	Расчет переходных процессов за цикл работы и построение кривых w(t), M(t), I(t), ΔP(t)
11	Окончательная проверка двигателя по нагреву и  перегрузочной способности
12	Расчёт расхода  электрической энергии за цикл и расчёт циклового к. п. д.
	Заключение
	Литература

 

 

1 Описание работы  механизма

 

В соответствии с заданием по курсовому проекту  необходимо произвести расчёт электропривода передвижения тележки мостового  крана по системе ПЧ-АД.

На  Рис.1  представлена  схема передвижения  мостового крана .  Механизм  передвижения  мостового крана состоит  из  электродвигателя (1) , тормоза (2) , горизонтального  редуктора (3) , и ведущих колёс (4) .

                                                                                   3

                                                                                              4

                                                                                     

1                  2                                                 

 

Рис.1Схема  перемещения  крана

Мостовые  краны объединяют  большую группу  транспортных  установок циклического действия . Общим для этих  установок является  режим работы, при котором технологический процесс состоит из  ряда  повторяющихся однотипных  циклов , каждый  из  которых  представляет  законченную  операцию  загрузки  рабочего  органа , перемещение  его  из  исходной  точки  в  пункт  назначения  и  разгрузка.

В данном курсовом проекте перемещение  тележки крана осуществляется по циклу:

• Перемещение номинального груза на расстояние 40м;
• Пауза;
• Перемещение без груза в исходное состояние;
• Пауза.

Основной  задачей проектирования  электропривода  является  определение мощности  и выбор электродвигателя  и дальнейшая  его проверка  по условиям  работы .

 

  

 

2 Расчёт статической  мощности и времени выполнения  технологической операции за цикл работы

 

Статическая сила для передвижения механизма по горизонтальному  рельсовому пути:

,    (2.1)

где   - масса ном. груза и масса механизма без груза,  кг;

- коэффициент трения скольжения  в подшипниках колес (обычно для подшипников качения, - для подшипников скольжения), принимаем ;

- коэффициент трения качения  ходовых колес (обычно  , принимаем; ;

- коэффициент, учитывающий сопротивление  от трения реборд о рельсы, принимаем ;

- радиус ходового колеса, м;

- радиус цапфы (ступицы) ходового  колеса, м.

Статическая сила для  передвижения механизма с номинальным  грузом по горизонтальному рельсовому пути:

  

Статическая сила для  передвижения механизма без груза  по горизонтальному рельсовому пути:

,  

К. п. д.  передачи определяется по формуле:

,     (2.2)

где   - коэффициент, который можно принять равным (0,07-0,1), принимаем

- коэффициент загрузки определяется  по формуле:

,                                 (2.3)

Тогда КПД передачи:

    

 

Статическая мощность при перемещении номинального груза:

 

,    (2.4)

Статическая мощность при перемещении пустой тележки:

 

,    (2.5)

 

С целью ограничения  динамических нагрузок, обеспечения  надёжного сцепления колёс механизмов передвижения с рельсами принимаем ускорение .

Находим время разгона  и торможения тележки.

    (2.6)

Определяем  путь:

                                     (2.7)

Время работы в установившемся режиме определяется:

     (2.8)

Время работы ЭП определяется:

Продолжительность включения:

,     (2.9)

Суммарное время  паузы:

,

Суммарное время  пауз разбиваем на два участка:

,

Время загрузки и разгрузки:

 

3  Построение скоростной 

и нагрузочной диаграмм механизма и предварительный выбор мощности ЭД

Скоростная  и нагрузочная диаграммы механизма  представлены на рисунке 3.1

Рисунок 3.1- Скоростная и нагрузочная диаграммы

 

Произведем  предварительный выбор электродвигателя.

Эквивалентная статическая мощность при ПВ=15% за время работы:

,

 

В качестве расчетной  мощности принимаем:

,

где       

Приводим двигатель  к ПВ=100%:

 
Выбираем в каталоге электродвигатели с мощностью

.

 

4 Выбор типа ЭД и  расчёт оптимального передаточного  числа редуктора

 

В соответствии с полученными расчётами выбираем тип АД с короткозамкнутым ротором.

По каталогу, в соответствии с принятым  Р_расч.,  выбираем двигатель так, чтобы Р_н ³ Р_расч.

Таблица 4.1- Двигатели  серии 4А и мощностью 3кВт

Тип двигателя	n,об/мин	J,кг/м
4А90М2У3	3000	0,0053	47700
4А1002SУ3	1500	0,0087	19575
4А112M6У3	1000	0,017	17000

Выбираем двигатель соотношение параметров, которого дает минимальное значение

Двигатель 4А112M6У3 имеет следующие данные:

         

Номинальный ток  статора находится по формуле:

(4.1)

 

Номинальная скорость двигателя рассчитывается по формуле:

  (4.3)

Радиус приведения:

     (4.4)

Передаточное  число определяем:

    (4.5)

Номинальный момент двигателя:

   (4.6)

 

5 Расчёт и построение  упрощённой скоростной и нагрузочной  диаграмм ЭП за цикл работы

 

Радиус приведения поступательного перемещения к  вращательному по формуле (4.4):

Допустимое  угловое ускорение:

    (5.1)

Суммарный момент инерции электропривода, приведенный  к валу электродвигателя:

,     (5.2)

где - коэффициент, учитывающий момент инерции вращающихся частей передаточного механизма , принимаем .

Суммарный момент инерции  электропривода, приведенный к валу электродвигателя при перемещении номинального груза:

,

Суммарный момент инерции электропривода, приведенный к валу электродвигателя при перемещении пустой тележки

,

Динамический  момент при перемещении номинального груза:

,   (5.3)

Динамический  момент при перемещении пустой тали:

,   (5.4)

Допустимое  угловое ускорение имеет знак плюс при пуске, а минус при  торможении.

Статический момент при перемещении  номинального груза:

,    (5.5)

Статический момент при перемещении пустой тали:

,    (5.6)

Электромагнитный  момент:

,     (5.7)

Электромагнитный  момент электродвигателя при разгоне  электропривода и перемещении номинального груза:

,

Электромагнитный  момент электродвигателя при перемещении  номинального груза с постоянной скоростью:

,

Электромагнитный  момент электродвигателя при торможении электропривода и перемещении номинального груза:

,

Электромагнитный  момент электродвигателя при перемещении  груза:

Электромагнитный  момент электродвигателя при разгоне  электропривода и перемещении пустой тележки:

,

Электромагнитный  момент электродвигателя при движении пустой тележки с постоянной скоростью:

,

Электромагнитный  момент электродвигателя при торможении электропривода и перемещении пустой тали:

,

Электромагнитный  момент электродвигателя при перемещении  груза:

 

Упрощенная  скоростная

и нагрузочная диаграммы электропривода за цикл работы представлены на рисунке 5.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок5.1- Скоростная и нагрузочная  диаграммы.

 

6 Предварительная проверка  ЭД по нагреву и перегрузочной  способности

Эквивалентный момент электродвигателя за время работы, приняв ухудшение условий при пуске и торможении :

Приводим  к ПВ=100%:

Условие проверки по нагреву:

,

Условие по нагреву  выполняется.

Проверка двигателя  по перегрузочной способности.

,

- двигатель по перегрузочной  способности подходит.

 

7 Расчёт и построение  естественной механической  характеристики ЭД

 

Полное фазное сопротивление:

    (7.1)

Найдём абсолютные параметры  двигателя:

 

 

 

 

Естественная механическая характеристика выражается уточненной формулой Клосса:

,     (7.2)

где                (7.3)

- действующее значение номинального  фазного напряжения, В;

- критический момент.

   (7.4)

       (7.5)

     (7.6)

По формуле 7.3: