Электропривод передвижения тележки мостового крана по системе ПЧ-АД

Белорусский национальный технический университет

Кафедра “Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов”

 

 

 

 

Группа                                                                          107630Т

 

    Факультет                                                                     ИТР

 

 

 

 

                  КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

             по дисциплине “Теория электропривода”

на тему “Электропривод передвижения тележки

мостового крана  по системе ПЧ-АД”

 

 

 

 

 

 

Исполнитель:                           Петрусевич А.Ю.

 

 

Руководитель:                         Фираго Б.И.        

 

 

                                        

                                             Минск-2002

   

    Содержание

   1 Описание работы механизма …..……….…………………………………...3

   2 Расчет статической мощности  и времени выполнения 

технологических операций за цикл ……… ……………………………………4

   3 Построение скоростной  и нагрузочной диаграмм механизма  и 

предварительный выбор мощности ЭД .............……...... ……………….……..7

   4 Выбор типа ЭД и расчёт  оптимального передаточного числа 

редуктора………….………………………………………………………………8

   5 Расчёт и построение  упрощённой скоростной и нагрузочной 

диаграмм ЭП за цикл работы ……………………………………………....9

   6 Предварительная проверка  ЭД по нагреву и перегрузочной

способности…………………..………………………………………………..12

   7 Расчёт и построение  естественной механической и 

электромеханической характеристик ЭД……………. …………………….13

   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 ……………………………………………………………………..33

   12 Расчёт расхода электрической  энергии за цикл и расчёт

циклового к. п. д. ……………………………………………………………40

   13 Заключение……………………………………………………………….42

 

         1 Описание работы механизма

 

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

Исходные данные к  проекту:

• Номинальная грузоподъемность крана
• Номинальная скорость тележки
• Пониженная скорость
• Диаметр колеса тележки
• Диаметр цапфы
• Длина пролёта крана
• Номинальный  к. п. д. передачи
• Продолжительность включения ПВ=60%;

     -     Цикл работы:

1)  движение тележки  с номинальным грузом на расстояние 30м,

2)  пауза,

3)  движение тележки  без груза в исходное положение,

4)  пауза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

          Масса тележки мостового крана связана с номинальной грузоподъёмностью и определяется по формуле:       

           Статическая сила для передвижения механизма по горизонтальному рельсовому пути:

 

                             

,                

 

где   - масса номинального 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:

,

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

- коэффициент загрузки определяется по формуле:   

,

 

           Тогда КПД передачи:

 

         

,                                             

 

           Статическая мощность при перемещении номинального груза:

 

,

 

          Статическая мощность при перемещении пустой тележки:

 

,

 

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

           Находим время разгона и торможения тележки.

 

 Определяем путь:                                                                                                                               

           Время работы в установившемся режиме определяется:

           Время работы ЭП определяется:

          Продолжительность включения:

 

,

 

           Исходя из формулы (2.14) время цикла:

 

,

 

          Суммарное время паузы:

 

,

 

          Суммарное время пауз разбиваем на два участка:

 

,

 

           Время загрузки и разгрузки:

 

 Так как время цикла меньше 10мин, то режимом работы ЭП является повторно-кратковременным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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=60% 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 7,5кВт

Тип двигателя	n,об/мин	J,кг/м	J*n
4А112М2У3	3000	0,01	90000
4А132SУ3	1500	0,028	63000
4А132М6У3	1000	0,058	58000

 

 

 

       

 

          Выбираем двигатель 4А132SУ3, двигатель имеет следующие данные:

Номинальный ток статора находится по формуле:

                                                             

               

Полное фазное сопротивление:

Найдём абсолютные параметры  двигателя:

                                              

                                                                                      

 

 

         

         Номинальная скорость двигателя рассчитывается по формуле:

          Передаточное число определяем:

        Номинальный момент двигателя:

      

                                                  

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

Радиус приведения поступательного  перемещения к вращательному:

 

,

 

Допустимое угловое ускорение:

 

Суммарный момент инерции электропривода, приведенный к валу электродвигателя:

,

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:

,

Динамический момент при перемещении  пустой тали:

,

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

Статический момент при перемещении  номинального груза:

,

Статический момент при перемещении  пустой тали:

,

Электромагнитный момент:

,

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 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:

,

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          Рисунок 5.1- 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  и электромеханической характеристик ЭД

 

Естественная механическая характеристика выражается уточненной формулой Клосса: