Реферат: Разработка электропривода механизма передвижения мостового крана

Задание

Разработать электроприводмеханизма передвижения мостового крана.

Механизм включает двигательпостоянного тока, торможение включением сопротивления в цепь якоря. Вращениеротора двигателя передаётся через редуктор ходовым колесом, имеющем диаметр D=0.4м и цапф Dц=0,008м.Тележка перемещает кран с грузом mг=28 т нарасстоянии перемещения L=18 м, скоростьпередвижения v=19 м/мин, а вес самой тележки mт=6 т,К.П.Д. передач механизма n=0,65.

Кроме того, при расчётеэлектропривода задаются продолжительностью включения ПВ=34% и приведённым квалу двигателя моментом энерции механизма I1=25% от момента инерции ротора электродвигателя.

Цикл работы тележки включаетперемещение груза на расстояние и возвращение назад без груза. Разработатьсхему управления, которая должна обеспечивать ступенчатый пуск, электрическоеторможение, снижение скорости перед остановкой до (20-30)% от номинальной,фиксацию механизма электромеханическим тормозом при отключении двигателя отсети.

Срок сдачи проекта

Дата выдачи задания

Содержание

Введение 4

1.Расчёт статистических нагрузоки мощности ДПТ 6

2.Расчёт и построениеэлектромеханических характеристик.

Расчёт регулировочных сопротивлений. 7

3.Расчёт переходных процессовпри пуске и торможении

электропривода. 9

4.Построение уточнённойнагрузкой диаграммы двигателя и

проверка его по нагреву 14

5.Составление схемырелейно-контакторного управления 17

электроприводом.

Литература 19

Введение

Эффективность средств производства, которыми располагаетчеловеческое общество, в значительнойстепени определяется совершенством способов получения энергии, необходимой длявыполнения механической работы в производственных процессах. Производственные механизмы,без которых нельзя в настоящее время представить себе ни одно производство прошлидлительный путь своего развития, прежде чем приняли вид современногоавтоматизированного электропривода, приводящего в движение бесчисленное множество рабочихмашин и механизмов в промышленности, транспорте, в сельском хозяйстве и вбытовой технике и автоматически управляющего их технологическими процессами.

Пределы использования по мощности современного электроприводавесьма велики — от десятков тысяч киловатт в единичном двигателе до долейватта.

Современный автоматизированный электропривод представляетсобой сложную электромеханическую систему, предназначенную для приведения вдвижение рабочего органа машины и управления её технологическим процессом. Онсостоит из трёх частей: электрического двигателя, осуществляющегоэлектромеханическое преобразование энергии, механической части, передающеймеханическую энергию рабочему органу машины, и системы управления,обеспечивающей оптимальное по тем или иным критериям управление технологическимпроцессом. Диапазон изменения номинальных частот вращения электропривода имеетвесьма широкие пределы. Использование средств дискретной техники в системахуправления приводами постоянно тока расширяет диапазон регулирования скоростидо (1000-1500:1 и выше. Нельзя представить себе ни одного современногопроизводственного механизма, в любой области техники, который не приводился быв действие автоматизированным электроприводом. В электроприводе основнымэлементом, непосредственно преобразующим электрическую энергию в механическуюявляется электрический двигатель, который чаще всего управляется при помощисоответствующих преобразовательных и управляющих устройств с целью формированиястатистических и динамических характеристик электропривода, отвечающихтребованиям производственных механизмов.

Речь идёт об обеспечении с помощью автоматизированногоэлектропривода оптимального режима работы машин, при котором достигаетсянаибольшая производительность при высокой точности.

Многообразие производственных процессов обуславливаетразличные виды и характеры движения рабочих органов машины, а следовательно, иэлектроприводов. По виду движения электроприводы могут обеспечить: вращательноеоднонаправленное движение, вращательное реверсивное и поступательноереверсивное движение. Характеристики двигателяи возможности системы управления определяют производительность механизма,точность выполнения технологических операций.

Свойства электромеханической системы оказывают решающеевлияние на важнейшие показатели рабочей машины и в значительной мере определяюткачество и экономическую эффективность технологических процессов. Развитиеавтоматизированного электропривода ведёт к совершенствованию конструкций машин,к коренным изменениям технологических процессов, к дальнейшему прогрессу вовсех отраслях народного хозяйства, поэтому теория электропривода- техническаянаука, изучающая общие свойства электромеханических систем, законы управленияих движением и способы синтеза таких систем по заданным показателям имеетважнейшее практическое значение.

Системы автоматического управления электроприводамипостоянного и переменного тока, в которых используются все достиженияполупроводниковой техники, а так же возможности электронной вычислительнойтехники, позволяют существенно упростить конструкции производственныхмеханизмов, повысить их точность и поднять производительность, т.е. способствоватьтехническому прогрессу. Широкая автоматизация механизмов на базе следящихсистем электроприводов, систем с цифровым программным управлением и средствкомплексной автоматизации – обширная и весьма важная развивающаяся областьавтоматизированного электропривода.

1.Расчёт статистических нагрузок имощности ДТП

1.1Статистическая нагрузка при движении тележки с грузом

Рс1=кg(mт+mг) (мDц/2+f)v/nD/2

где к-коэффициент, учитывающий трение

(к=1,2 1,3).Принимаем к=1,25

g-ускорение свободного падения, Н*м2;

mт-масса тележки, кг;

mг-масса груза, кг;

f-коэффициент трения качения.Принимаем в зависимости от диаметра колеса. принимаем f=0.0005

м-коэффициэнт трения;

Dц-диаметр цапфа;

V-скорость передвижной тележки, м/с;

D-диаметр колёс, м;

n-номинальный КПД передачи механизма.

Рс1=1,25*9,81(6000+28000)(0,25*0,08/2+0,0005)*0,32/0,65*0,4/2=10776Вт=10,78кВт

1.2

Мощностьдвигателя при движении тележки без груза определяется аналогично, с учётом что mг=0

Рс2=кgmт(мDц/2+f)V/n*D/2

Рс2=1,25*9,81*6000(0,25*0,08/2+0,0005)*0,32/0,65*0,4/2=1902Вт=1,9кВт

1.3

Время работы с грузом и без груза

tp1=tp2=L/V,

где L-расстояние перемещения, м

tp1=tp2=18/0.32=56.8c

Время цикла призаданной продолжительности включения

tц=(tp1+tp2)*100% / ПВ%?

где ПВ% заданнаяпродолжительность включения

tц=(56,8+56,8)*100% /34%=334 c

Время пауз

tп1=tп2=(tц-(tp1+tp2))/2

tп1=tп2=(334-(56,8+56,8))/2=110,2с

Так как время цикла меньше 10 минут, то режим работыповторно-кратковременный

1.4

Эквивалентнаясреднеквадратичная мощность за время работы

Рэ= (Р2с1*tp1+P2c2*tp2)/(tp1+tp2)

Рэ= (10,782*56,8+1,92*56,8)/(56,8+56,8) =7,74кВт

1.5

Эквивалентнаямощность, приведённая к стандартной ПВ%

Pэк=Кз*Рэ* ПВ/ПВст ,

где Кз-коффициэнт запаса (Кз=1,1 1,3). Принимаем Кз=1,2;

ПВст-стандартная продолжительность включения, ПВст=40%

Рэк=1,2*7,74 34/40 =8,56 кВт

1.6

Выбордвигателя постоянного тока (ДПТ)

Согласно [4] номинальная мощность выбираемого двигателя должна быть эквивалентноймощности,

Рэк >Рэн. Выбираем D32

Рном=12кВт; nном=800 мин-1; Uном=220В; Кa =0.28 Ом;

Iном=57А; Iв=1,85А; Р при ПВ=40%=9,5кВт; Iдв=0,425кг*м2

Номинальная угловаяскорость

wн=2пn/60,

где n-номинальная частота вращения,

wн=2*3.14*800/60=83.37

1.7

Передаточноеотношение редуктора

ip=(wн*D/2)/V*60

ip=(83.37*0.4/2)/0.32*60=0.87

2.Расчёт и построение эл./механическиххарактеристик

2.1 Построение соответственных электромеханическиххарактеристик.

Механические характеристики для ДТП с параллельнымвозбуждением представляют собой прямые линии, поэтомудля их построения достаточно определить координаты 2-х точек:номинального режима и холостого хода

Номинальный момент

Мн=Рн/wн,

где Рн-номинальнаямощность двигателя, кВт

Мн=12000/83,73=133,46Н*м

Для холостого хода момент принимается равным нулю, М0=0.

Скорость находится из выражения

w0=Uн/КФ,

где КФ=(Uн-Iн*Ra )/wн,

где Uн-номинальное напряжение при ПВ%ст, В;

Iн-номинальный ток, А;

Ra -суммарное сопротивление якоря, Ом.

КФ=(220-57*0,28)/83,73=2,44

w0=220/2.44=90.16

Эти характеристикипредставлены на рисунке 4.

2.2 Статистические моменты сопротивления двигателя придвижении тележки с грузом и без груза

Мс1=Рс1/wн

Мс1=10,78/83,37=128,7Н*м

Мс2=Рс2/wн

Мс2=1,9/83,73=22,71Н*м

Строим их каквертикальные линии в 1 и 3 квадранте.

2.3 Для построения пусковых реостатных характеристик задаемсямоментами переключения

М1=(2 3)Мн

М1=(2 3)*133,6=226,92 340,38 Н*м

М2>(1.1 1.2)Мн

М2>(1,1 1,2)*133,46>124,81 156,12 Н*м

П =М1/Мн

П=(226,92 34,38)/133,46=2 3

Rном=Uном/Iном

Rном=220/57=3.86 Ом

Ra=Ra /Rном=0,28/3,86=0,0725

Принимаем П =3.Задаёмся числом ступеней z=2

М2= Пz Ra*П

М2=32 0,0725*3=1,39

М2=М2*Мн

М2=1,39*133,46=158,74

Выбранные значения П и zсоответствуют выполнению условия М2>(1,1 1,2)Мн

2.4 Построение тормозной характеристики для ДТП

При типе торможения Встроим тормозные характеристики, проводя прямые через точку w0и пересечение линии Мс и точкой 0,2wн

2.5 Расчёт пусковых и тормозных резисторов

R1=Rном*bc/af=3.86*8/92=0.34

R2=Rном*cd/af=3.86*16/92=0.67

Rт1=Rном*de/af=3.86*32/92=1.34

Rт2=Rном*de/af=3.8*275/92=11.54

3.Расчет переходных процессов при пуске и торможенииэлектропривода

3.1 Расчёт переходных процессов при движениитележки с грузом

Тм=Iw0/Mкз=I w/ M

Iг=Iдв+(I1/100%)Iдв+mг(V/wдв)2

где Iдв-момент инерции двигателя, кг*м2

I1-момент инерции механизмов, приведённой к валу, %

mг-масса тележки с грузом, кг

V-скорость движения тележки, м/с

wдв-частота вращения двигателя, об/мин

Iг=0,425+(25/100)*0,425+34000(0,32/800)2=0,54

Рассматриваем переходный процесс при движении тележки сгрузом по участкам

участок 1-2

w=(wнас-wуст)e-t/Tм+wуст

М=(Мнас-Муст)е-t/Тм+Муст

Для определения переходного процесса, необходимо знать:

Тм1=Iг*w2/(V1-V2)

wнач=0 ; wуст=w7=54

Мнач=320; Муст=128,7

Тм1=0,54*47/(320-158,7)=0,16

w=(0-54)e-t/0.16+54

M=(320-128.7)e-t/0.16+128.7

Результаты вычислений сводим в таблицу

1 этапразгона

t

0

0,1

0,2

0,3

w

0

25,1

38,5

47

M

320

231,1

183,5

158,7

участок 3-4

wнач=w2=47; wуст=w8=73

Mнач=320=M1; Mуст=Mc1=128.7

Tм2=I(w4-w2)/(M1-M2)

Tм2=0.54(70-47)/(320-158.7)=0.08

w=(w2-w8)e-t/Tм2++w8

w=(47-73)e-t/0.08+73

М=(М1-Мс1)е-t/0,08+Мс1

М=(320-128,7)е-t/0.08+128.7

Результаты расчёта сводим в таблицу

11 этап разгона

t

0

0,1

0,2

w

47

65,5

70

M

320

183,5

158,7

участок 5-6

wнач=w4=70; wуст=w6=83

Mнач=M1=320; Mуст=Mc1=128.7

Tм3=Iг(w6-w4)/(M1-Mc1)

Tм3=0.54(83-70)/(320-128.7)=0.04

w=(w4-w6)e-t/Tм3+w6

w=(70-83)e-t/0.04+83

M=(M1-Mc1)e-t/Tм3+Mc1

M=(320-128.7)e-t/0.04+128.7

Результаты расчета сводим в таблицу

участок 3`-4`

wнач=w2=-47; wуст=w8`=-88

Mнач=-M1=-320; Mуст=-Mc2=-22,7

Tм2`=I/(w4`-w2`)/(-M1+M2)

Tм2`=0.53(-47)/(-320+158,7)=0.15

w=(wнач-w7)e-t/Tм1+w7

w=84e-t/0.15-84

M=(-M1+Mc2)e-t/Tм1-Mc2

M=(-320+22,7)e-t/0.15-22,7

Результаты вычислений сводим в таблицу

Выход на естественную характеристику

t

0

0,1

0,2

w

70

82

83

M

320

144,4

128,8

участок 9-10

wнач=w9=83; wуст=w10=17

Mнач=M9=14; Mуст=Mc1=128.7

Tм4=Iг(w10-w9)/(M9-Mc1)

Tм4=0.54(17-83)/(14-128.7)=0.34

w=(w9-w10)e-t/Tм4+w10

w=(88-17)e-t/0.34+17

M=(M9-Mc1)e-t/Tм4+Mc1

M=(14-128.7)e-t/0.34+128.7

Результаты вычислений сводим в таблицу

этапторможения

t

0

1

2

w

83

20,5

17,2

M

14

122,6

128,4

3.2 Расчёт переходных процессов при движении тележки безгруза

I=Iдв+(I1/100%)Iдв+m(V/wдв)2

где I-момент инерции электропривода, кг*м2

m-масса тележки с грузом, кг

I=0,425+(25/100)*0,425+6000(0,32/800)2=0,53

Рассмотрим переходный процесс при движении тележки без грузапо участкам

участок 1`-2`

wнач=0; wуст=w7=-84

Mнач=-M1=14; Mуст=-Mc2=-22,7

Tм1=Iw2/(-M1+M2)

Tм1=0.53*(-47)/(-320+158,7)=0.15

w=(wнач-w7)e-t/Tм1+w7

w=84e-t/0.15-84

M=(-M1+Mc2)e-t/Tм1-Mc2

M=(-320+22,7)e-t/0.15-22,7

Результаты вычислений сводим в таблицу

1 этап разгона

t

0

0,1

0,2

w

0

-40,8

-47

M

-320

-175,3

-158,7

участок 3`-4`

wнач=w2`=-47; wуст=w8`=-88

Mнач=-M1=-320; Mуст=-Mc2=-22,7

Tм2`=I/(w4`-w2`)/(-M1+M2)

Tм2`=0.53(-47)/(-320+158,7)=0.15

w=(w2-w8)e-t/Tм`+w8

w=(-47+88)e-t/0.15-88

M=(-M1+Mc2)e-t/Tм2`-Mc2

M=(-320+22,7)e-t/0.075-22,7

Результаты вычислений сводим в таблицу

11 этапразгона

t

0

0,1

0,06

w

-47

-77,2

-70

M

-320

-101,1

-158,6

участок 5`-6`

wнач=w4`=-70; wуст=w6`=-90

Mнач=-M1=-320; Mуст=-Mc2=-22,7

Tм3`=I/(w6`-w4`)/(-M1+Mc2)

Tм3`=0.53(-90+70)/(-320+22.7)=0.035

w=(w4`-w6`)e-t/Tм3`+w6`

w=(-70+90)e-t/0.035-90

M=(-M1+Mc2)e-t/0.035-Mc2

M=(-320+22,7)e-t/0.035-22,7

Результаты вычислений сводим в таблицу

Выход на естественную характеристику

t

0

0,1

0,2

w

-70

-89,3

-90

M

-320

-33,3

-22,7

участок 5`-6`

wнач=w9`=-90; wуст=w10`=-17

Mнач=M9`=-2; Mуст=-Mc2=-22,7

Tм4`=I/(w9`-w10`)/(-Mc2+M9`)

Tм4`=0.53(-90+17)/(-22.7+2)=1.8

w=(w9`-w10`)e-t/Tм4`+w10`

w=(-90+17)e-t/1.8-17

M=(M9`+Mc2)e-t/Tм4-Mc2

M=(-2+22,7)e-t/1.8-22,7

Результаты вычислений сводим в таблицу

этапторможения

t

0

1

2

3

4

5

6

7

w

-90

-58,9

-41,03

-30,8

-25

-21,5

-19,8

-17,1

M

-2

-10,8

-15,9

-18,8

-20,5

-21,4

-22

-22,7

4.Строим нагрузочные диаграммы для проверки двигателя понагреву

Движения тележки с грузом

SOAB=1/2AB*OB

SOAB=1/2*(110/60)*0.7=0.64рад

Lпуск=SОАВ*D/2*ip

где D-диаметр ходовых колёс, м

ip-передаточное отношение редуктора

Lпуск=0,64*0,4/2*0,87=0,15 м

SCFGD=SCKE+SEFGD

SCKE=1/2CE*EK

SEFGD=ED*DG

SEFGD=(16/60)*3+0.8рад

SCFGD=0.56+0.8=1.36рад

Lтормг=SCFGD*D/2*ip

Lторм г=1.36*0.4/2*0.87=0.31 м

Lуст.г=L-(Lпуск.г+Lторм г)

Lуст.г=18-(0.15+0.31)=17.54 м

Определяем установившееся время работы при движении тележкис грузом

tуст.г=Lуст.г/V

tуст.г=17.54/0.32=54.8 с

Движение тележки без груза

SOAB=1/2AB*OB

SOAB=1/2(110/60)0.4=0.37рад

Lпуск.б/г=SOAB*D2*ip

где Lпуск-расстояние, на которое перемещается тележка

во время пуска, м

Lпуск б/г=0,37*0,4/2*0,87=0,08 м

SCDEF=SKDG+SCKFE

SKDG=1/2KD*CE

SKDG=1/2(73/60)*3.6=2.19рад

SCKFE=CK*CE

SCKFE=(17/60)*7=1.98рад

SCDEF=2.19+1.98=4.17рад

Lтормг=SCDFE*D/2*ip

Lторм г=4.17*0.4/2*0.87=0.96 м

Lуст.г=L-(Lпуск.б/г+Lторм б/г)

Lуст.г=18-(0.08+0.96)=16,96

Определяем установившееся время работы при движении тележкибез груза

tуст.г=Lуст.б/г/V

еще рефераты

Еще работы по технологии

Реферат по технологии

Организация производства на машиностроительных предприятиях с поточными линиями

29 Августа 2013

Реферат по технологии

Составление плана раскроя пиловочного сырья и расчет технологических потоков лесопильного цеха

29 Августа 2013

Реферат по технологии

Подготовка поверхности под оштукатуривание

29 Августа 2013

Реферат по технологии

Производство и ассортимент кожаной обуви

29 Августа 2013