Електропривод механізму переміщення візка мостового крана

Електропривод механізму переміщення візка мостового крана

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

На тему:

Електропривод механізму переміщення візка мостового крана

Вступ

Мостові крани широко використовуються на машинобудівних та металургійних заводах. Вони потрібні для підіймання й транспортування різних вантажів: машин, вузлів, рідкого металу, прокату тощо. Основними вузлами механічного обладнання мостового крана є механізм переміщення всього крана, механізм переміщення візка по мостовій фермі крана, механізм підіймання, який встановлений на візку. Кожен з цих механізмів приводиться в рух індивідуальним приводом.

В цьому курсовому проекті буде розроблятися електропривід механізму переміщення візка, спрощена кінематична схема якого зображена на рис 1.1. Візок рухається за допомогою чотирьох, або восьми ходових коліс по рейках, укладених і закріплених уздовж ферми моста. Кількість коліс залежить від вантажопідйомності крана. Ведучі колеса приводяться в рух електродвигуном через редуктор.

Рис. 1.1 Привід механізму переміщення візка мостового крана: 1- електродвигун; 2- редуктор; 3- колеса; 4- рейки; 5- муфти

Режим роботи механізму переміщення візка повторно-короткочасний і складається з таких операцій: підіймання вантажу, рух візка з вантажем, опускання вантажу, розвантажування візка, зворотний рух візка у вихідне положення без вантажу. (Деколи рух візка по мосту суміщається з переміщенням крана вздовж цеху). Візок розганяється і зупиняється, як правило, з постійним прискоренням, значення якого обмежуються технологічними факторами, умовою відсутності пробуксовування коліс та допустимим перевантаженням привідного двигуна.

Розрахункова частина

Згідно мого варіанту в даному курсовому проекті буде розроблятись електропривод механізму переміщення візка з двигуном постійного струму та наступними вимогами до приводу:

, , , , , , , ,

, , , ,

Розрахункову потужність двигуна знаходимо за формулою:

 (1)

Де, Р_ст - потужність статичного навантаження.

Потужність статичного навантаження визначається за формулою

 (2)

Де F - сила статичному опору рухові.

Сила статичному опору рухові візка визначається

 (3)

Де F_m - зусилля тертя при русі візка;_p =1,3÷1,5 - коефіцієнт який враховує тертя в ребордах коліс;_yx - зусилля яке виникає внаслідок ухилу шляху.

Значення зусилля, яке виникає внаслідок тертя можна визначити за формулою:

 (4)

Де Q - вага навантаженого візка; f =0,007÷0,012 - коефіцієнт тертя кочення; μ=0,02÷0,05 - коефіцієнт тертя у підшипниках коліс.

Зусилля ухилу знаходиться з виразу

 (5)

Де α=0,002 - значення коефіцієнту ухилу

(6)

 кг

 кВт

Визначаємо момент на валу двигуна

 (7)

Де  (8)

 м

 Н*м

Потужність двигуна без вантажу

, , , , , ,

, , , , , ,

(9)

 (10)

(11)

,

(13)

(14)

 Н*м

 кВт

Шлях який пройде візок з вантажем під час розгону

 (15)

Де t_рв - час розгону візка

 (16)

 с

 м

При гальмуванні візок пройде той самий шлях. Тому час переміщення візка з вантажем складе

 (17)

 с

З метою підвищення продуктивності роботи крана прискорення і сповільнення візка без вантажу приймають у два рази більшим

а₀=2а_гр (18)

Тоді час розгону ненавантаженого візка складе

(19),  с

Шлях, який пройде візок за час розгону (гальмування) без вантажу,

 (20)

 м

Час переміщення візка без вантажу

 (21)

 с

Час руху візка в обидва боки складатиме

 (22)

 С

Так як тривалість ввімкнення двигуна становить 60%, знаходимо час пауз

(23)

За каталогом вибираємо двигун, номінальна потужність якого

Згідно завдання варіанту та отриманих попередніх даних я обрав двигун постійного струму паралельного збудження Д-21, U_н=220В захищений з незалежною вентиляцією, режим ТВ=100% дані якого подаю в таблиці:

, , , , , , , , ,

, , , , , , ,

За даними табл.1 визначаємо:

номінальну кутову швидкість

(24)

номінальний момент

(25)

опір якірного кола двигуна

(26)

Де r= r_я+r_дп (27)

Передаточне число редуктора

(28)

(29)

(30)

Побудова навантажувальної діаграми двигуна та перевірка його на нагрівання

Оскільки вибір потужності двигунів виробничих механізмів з тривалим і незмінним в часі навантаженням базується на умові, що розрахункова потужності  на номінальній швидкості обертання, то нагрівання двигуна ніколи не перевищить розрахункового, і перевірку його на нагрівання не виконують. Але для електроприводів, які працюють у тривалому зі змінним в часі навантаженням або у повторно-короткочасному режимі, необхідно робити перевірку на нагрівання двигуна, бо при його попередньому виборі не враховувались фактичні втрати енергії на нагрівання в перехідних процесах.

Перевірку електропривода на нагрівання виконують на підставі навантажувальної діаграми двигуна . Діаграму  можна побудувати, якщо відомі навантажувальна діаграма виконавчого механізму  і тахограма . Її розраховують, просумувавши статичні і динамічні моменти, тобто

, (31)

де діаграма динамічних моментів.

Величину динамічного моменту визначають із рівняння руху електропривода:

, (32)

де зведений до вала двигуна момент інерції електропривода, . Рівняння (25) справедливе для умови . Знак плюс в ньому відноситься до гальмівного режиму.

Для розв’язку рівняння (25) необхідно знати зведений до вала двигуна момент інерції. Зведення моментів інерції і мас всіх рухомих частин електропривода базується на тому, що запаси кінетичної енергії зведеної системи і дійсної повинні бути рівними.

Якщо електропривод складається з частин, що обертаються зі швидкостями  і мають моменти інерції відповідно  і частини масою , що рухається поступально зі швидкістю , то зведений момент інерції

(33)

де момент інерції ротора (якоря) двигуна і других елементів (шківа, муфти тощо), які встановлені на валу двигуна; кутова швидкість двигуна.

Оскільки  є передаточним числом, то рівняння (33) можна представити у вигляді

(34)

Побудувавши діаграму  і просумувавши її з діаграмою , одержують навантажувальну діаграму двигуна , на підставі якої перевіряють двигун на нагрівання. Необхідність такої перевірки обумовлена тим, що завищена проти необхідної потужності двигуна призводить до лишніх капітальних витрат, зменшення ККД і коефіцієнта потужності електропривода.

Безпосередньо вирахувати температуру обмоток на підставі навантажувальної діаграми  можна, але це дуже трудомістка і складна справа. Тому частіше всього для оцінки нагрівання двигуна використовують непрямі методи, зокрема, метод еквівалентних величин і метод середніх втрат.

Оскільки електропривод візка мостового крана працює у повторно-короткочасному режимі, то для перевірки його на нагрівання необхідно побудувати навантажувальну діаграму двигуна на підставі рівняння (32), в яке входить момент інерції. Згідно з рівнянням (34) зведені моменти інерції привода при русі візка з вантажем

Об'єм охолоджуючого повітря, м³/мин=3,5

Максимальний обертовий момент, Н*м, при збудженні=113

(35)

кг*м²

і без вантажу

(36)

кг*м²

При розгоні візка з вантажем двигун повинен розвивати динамічний момент

(37)

Н*м

Момент двигуна при розгоні візка з вантажем

(38)

Н*м

Де М_св зведений до вала двигуна момент статичного опору.

(39)

Н*м

Для розрахунку навантажувальної діаграми двигуна визначають:

час розгону візка з вантажем

(40)

с

шлях, який пройде візок за час розгону,

(41), м

Щоби гальмування візка з вантажем відбувалося зі сповільнення , динамічний момент при гальмуванні повинен дорівнювати моменту розгону візка з вантажем

електропривод двигун потужність візок

(42)

Н*м

При цьому візок буде гальмуватися зі сповільненням

(43)

м/с²

і час гальмування

(44)

с

Шлях, який пройде візок з вантажем при гальмуванні,

(45)

м

Час усталеного руху візка з вантажем

(46), с

Час розгону візка без вантажу

(47)

с, Де

(48)

Н*м

Шлях, який пройде візок без вантажу за час розгону,

(49)

м

Для забезпечення гальмування візка без вантажу зі сповільненням  динамічний момент повинен дорівнювати

(50)

Н*м, Де

(51)

м/с²

(52)

η_мех0 береться з графіку згідно з γ

 (53)

(54)

Н*м

(55)

Н*м

Час гальмування

(56)

с

Шлях візка без вантажу при гальмуванні

(57)

м

Час усталеного руху візка без вантажу

(58)

с

Загальний час руху візка з вантажем

(59)

с

Загальний час руху візка без вантажу

(60)

с

Час руху візка в обидва боки

(61)

с

Час стоянки візка

 (62)

Час повного циклу

 (63)

На підставі навантажувальної діаграми визначають еквівалентний момент з врахуванням погіршення охолодження при пуску і гальмуванні:

 (64)

Н*м

Де β - коефіцієнт погіршення тепловіддачі при нерухомому роторі закритого двигуна, для захищених двигунів з незалежною вентиляцією =1

Уточнену тривалість включення визначають за формулою

(65)

(66)

Н*м

Розрахунок пускових характеристик:

, , , , ,

, , , ,

Max струм перемикання

Кратність встумів перемикання

Min струм перемикання

Розраховуєм додаткові рпори

Розрахунок електромеханічних сталих для кожної ступені

Час роботи кожної ступені

Визначаєм початкову швидкість для кожної ступені

Швидкість при М_с

Сумарний час роботи всіх ступеней

Буднем механічну характеристику

Література

1. М.Г. Чиликин, А.С. Сандлер. Общий курс электропривода. - М: Энергоиздат, 1981, - 456 с.

2. Электротехнический справочник / под редакцией В.Е. Герасимова / т.3, кн. 2. - М: Атомиздат, 1988, - 658 с.

3. А.А. Красовский, П.С. Поспелов. Техническая кибернетика. - М: Энергоиздат, 1965, - 670 с.

4. Справочник по электрическим машинам / под редакцией А.П. Копылова, Клокова / - М: Энергоиздат, 1988, - 357 с.

5. Справочник по автоматизированому электроприводу. Под ред.В.А. Елисеева и А.В. Шинянского. - М:. Энергоиздат, 1983. - 616

6. Б.О. Баховець. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу "Автоматизований електропривод". - Рівне: РДТУ, 2001, 68 с.

7. Кацман М.М. Справочник по электрическим машинам: Учеб. пособие. - М.: Издательский центр "Академия", 2005. - 480 с.