Расчет мощности и выбор двигателя для механизма циклического действия
Работа из раздела: «
Разное»
| |
| |
| |
|Московский государственный колледж электромеханики |
|и информационных технологий |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|Расчет мощности и выбор двигателя для |
|механизма циклического действия |
| |
| |
| |
| |
|Курсовой проект |
| |
| |
| |
|КП.1806.00.16.ПЗ |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|Разработал: Федоров В.В. |
|Руководитель: Ежов Ю.И. |
| |
| |
| |
| |
|2002 |
| |
| |
|1. Содержание |
|Содержание. (ст. 2) |
|Введение. (ст. 3-4) |
|3. Задание на проект. (ст. 5-6) |
|4. Методика выбора двигателя для механизма передвижения моста универсального |
|крана. (ст. 7-8) |
|5. Проверка выбранного двигателя на перегрузочную способность. (ст. 9) |
|6. Построение нагрузочной диаграммы. (ст. 10) |
|7. Расчет механической характеристики двигателя постоянного тока параллельного |
|возбуждения. (ст. 11) |
|8. Расчет пусковых резисторов двигателя постоянного тока независимого |
|возбуждения. (ст. 12) |
|9. Литература. (ст. 13) |
| | | | | |КП.1806.00.16.ПЗ |
| | | | | | |
|изм|лист|№докум|подп|дата | |
|разраб |Федоро| |10.02.|Расчет мощности и выбор |лит |лист |листов |
| |в | |02 |двигателя для | | | |
| | | | |механизма циклического | | | |
| | | | |действия | | | |
|провер |Ежов | | | |у |2 |13 |
| | | | | |МГКЭиИТ |
| | | | | |Р1-98 |
|Н.конт | | | | | |
|утв | | | | | |
| |
| |
|2. Введение |
|Электроприводы механизмов циклического действия работают в |
|повторно-кратковременном режиме, характерной особенностью которого являются |
|частые пуски и остановки двигателя. |
|Потери энергий и переходных процессах непосредственно зависят от момента инерций|
|электропривода j, основную долю которого, если исключить инерционные механизмы, |
|составляют момент инерций двигателя jдв. |
|По условиям нагрева допустимая нагрузка двигателя при повторно-кратковременном |
|режиме выше, чем при длительном. При пуске с повышенной статической нагрузкой |
|двигатель должен развивать и повышенный пусковой момент, превосходящий |
|статический на значение требуемого динамического момента. Поэтому в |
|повторно-кратковременном режиме работы требуется более высокая перегрузочная |
|способность двигателя, чем при длительном. Требование высокой перегрузочной |
|способности определяется также и необходимостью преодоления кратковременных |
|механических перегрузок. |
|Наконец, условия нагревания и охлаждения двигателей при повторно-кратковременном|
|режиме отличаются от аналогичных условий при длительном режиме. Особенно сильно |
|это отличие проявляется у двигателей само вентиляцией, так как количество |
|охлаждающего воздуха, поступающего в двигатель, зависит от его частоты. Во время|
|переходных процессов и пауз теплоотдача двигателя ухудшается, что оказывает |
|существенное влияние на допустимую нагрузку двигателя. Все эти условия |
|определяют необходимость использования в электроприводах механизмов циклического|
|действия специальных двигателей, номинальным режимом которых является |
|повторно-кратковременный режим, характеризующийся определенной номинальной |
|продолжительностью включения: ПВном=[pic] где [pic]- соответственно время работы|
|и время паузы. |
|В повторно-кратковременном режиме при работе с номинальной нагрузкой температура|
|двигателя колеблется около допустимого значения, увеличиваясь во время работы и |
|снижаясь во время паузы. Очевидно, отклонения температуры от допустимой тем |
|выше, чем больше при данной ПВ продолжительность цикла [pic] и чем меньше |
|постоянная времени нагрева двигателя [pic]. Чтобы ограничить возможную |
|максимальную |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|КП.1806.00.16.ПЗ |
|лист |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|3 |
| |
|изм |
|лист |
|№докум |
|подп |
|дата |
| |
| |
| |
| |
| |
|3. Задание на проект |
|Выбрать двигатель постоянного тока независимого возбуждения механизма |
|передвижения моста универсального, крана кинематическая схема которого |
|представлена на рис. 1. |
| |
|Кинематическая схема |
|[pic] |
|рис. 1 |
| |
|1 – тальная конструкция мостового крана; |
|2 – подкрановые пути; |
|3 – механизм передвижения; |
|4 – тележка с механизмом передвижения и подъемной лебедкой; |
|5 – грузозахватывающее устройство. |
| | | | | |КП.1806.00.16.ПЗ |лист |
| | | | | | |5 |
|изм|лист|№докум |подп|дата | | |
| |
| |
|3.1 Исходные данные |
|грузоподъемность mном, т; |
|номинальная продолжительность включения ПВном,%; |
|число включений в час h, 1/ч; |
|скорость 9ном, м/с; |
|требуемое ускорение а, м/c[pic]; |
|масса моста крана mм, т; |
|масса тележки mт,т; |
|передаточное число редуктора (р; |
|диаметр ходовых колес Dк, м; |
|диаметр цапф (подшипников ходовых колес) dц, м; |
|КПД передачи механизма (м; |
|коэффициент трения реборд ходовых колес Кр=1,5; |
|коэффициенты трения (=0,1; (=0,6*10[pic]м. |
| |
|Таблица 1 |
|Вариант |
|mном, т |
|ПВном,% |
|h, 1/ч |
|9ном, м/с |
|а, м/c[pic] |
|mм, т |
|mт,т |
|(р |
|Dк, м |
|dц, м |
|(м |
| |
|16 |
|8 |
|40 |
|65 |
|1.4 |
|0.17 |
|20 |
|4.0 |
|16 |
|0.6 |
|0.07 |
|0.82 |
| |
| | | | | |КП.1806.00.16.ПЗ |лист |
| | | | | | |6 |
|изм|лист|№докум |подп|дата | | |
| |
| |
|4. Методика выбора двигателя для механизма передвижения моста универсального |
|крана |
|4.1. Время пуска и торможения. |
|tп=tт=9ном/a=1,4/0,17=8,2352941 с. |
|4.2. Время работы. |
|tр1=tр2=[pic] с. |
|4.3. Время движения с установившейся скоростью. |
|tуст=tр1-(tр+tт)=22,153846-(8,235991*2)=5,882026 с. |
|В некоторых случаях бывает tуст=0. В этом случае электропривод работает в |
|неустановившихся режимах. |
|4.4. Время цикла. |
|tц=[pic] с. |
|4.5. Время паузы. |
|tо=tц-2*tр=55,384515-2*22,153846=11,076923 с. |
|4.6. Суммарный момент инерций привода. |
|J=K[pic](mном+mт=mм)p[pic]=1,5*(8000+4000+20000)*0,0135417[pic]= |
|=8,8032 кг*м[pic] |
|где p=Dк/2*tр=0,6/2*22,153846=0,0135417 м. |
|K[pic] - коэффициент запаса, учитывающий неизвестный на этапе предварительных |
|расчетов момент инерций двигателя K[pic]<2. Полученная оценка J дает возможность|
|рассчитать приближенную нагрузочную диаграмму двигателя. |
|4.7. Вес груза имеющего массу m. |
|Gном=mном*g=8000*9,81=78480 кг. |
|g-ускорение свободного падения. |
|4.8. Общий вес незагруженного механизма. |
|Gо’=(mм=mт)*g=(20000+4000)*9,81=235440 Н. |
|4.9. Момент статической нагрузки при движений с грузом. |
|Mcm1=[pic]=[pic]= |
|=147.15 Н*м. |
| |
|4.10. Момент статической нагрузки при движений без груза. |
|Mcm2=[pic]=[pic]=110,36 Н*м. |
| |
| | | | | |КП.1806.00.16.ПЗ |лист |
| | | | | | |7 |
|изм|лист|№докум |подп|дата | | |
| |
| |
|4.11. Момент двигателя при пуске с грузом |
|Мп1=Мст+J*(=147,15+12,59*8,7=256,68 Н*м. |
|где (=a/p c[pic]. |
|4.12. Момент двигателя при торможений с грузом. |
|Мт1=Мст1-J*(=147,15-12,55*8,7=37,62 Н*м. |
|4.13. Момент двигателя при пуске без груза. |
|Мп2=Мсп2-J*(=110,36+110,13=219,89 Н*м. |
|4.14. Момент двигателя при торможений без груза. |
|Мт2=Мст2-J*(=110,36-110,13=0,83 Н*м. |
|4.15. Эквивалентный момент двигателя при заданной ПВ. |
|Мэкв=[pic]= |
|=[pic] Н*м. |
|4.16. Требуемая номинальная скорость двигателя. |
|(н=9н/p 1,4/0,0135=103,7 рад/с. |
|4.17. Требуемая мощность двигателя при заданной ПВном. |
|Ртр==Мэкв*(н=160,72*103,7=16,6 кВт. |
|4.18. Требуемая частота вращения двигателя. |
|n=9,55*(н=9,55*103,7=990,335 мин[pic]. |
|4.19. Выбрать двигатель по каталогу для заданной ПВном. |
|Таблица 2 |
|Тип |
|Рн,кВт |
|Uн,В |
|Iн,А |
|nн,мин[pic] |
|Jдв, |
|кг*м[pic] |
| |
|4ПФ160S |
|18,5 кВт |
|440 В |
|48,6 А |
|1090 мин[pic][pic] |
|25*10[pic] |
| |
| | | | | |КП.1806.00.16.ПЗ |лист |
| | | | | | |8 |
|изм|лист|№докум |подп|дата | | |
| |
| |
|5. Проверка выбранного двигателя на перегрузочную способность |
|5.1 Максимальный момент двигателя |
|Мmax.дв=[pic] Н*м. |
|где (- перегрузочная способность двигателя (по каталогу). Для двигателей |
|постоянного тока перегрузочная способность определяется исходя из коммутационной|
|способности и принимается (=2,5-3. |
|(н – номинальная угловая скорость выбранного двигателя. |
|(=(n/30=3,14*1090/30=144 рад/с. |
|5.2 Максимальный момент производственного механизма |
|Мmax.мах=Мcm1+Мдин.дв=Мсm1=[1,2*Jдв+[pic]*p[pic]]*[pic] |
|=14,715+[1,2*25*10[pic]+3200*0,0135[pic]]*[pic]=202,7468 Н*м. |
|J- момент инерций двигателя [кг*м[pic]] |
|5.3. Проверка двигателя на перегрузочную способность производится исходя из |
|неравенства |
|Мmax.дв[pic]Мсm.мех. 405,7[pic]202,7 Н*м |
|Если неравенство выполняется, то выбранный двигатель подходит. |
| | | | | |КП.1806.00.16.ПЗ |лист |
| | | | | | |9 |
|изм|лист|№докум |подп|дата | | |
| |
| |
|6. Построение нагрузочной диаграммы |
|Нагрузочная диаграмма М=((t) строится в прямоугольной системе координат. |
|По оси абсцисс откладывается время tп,tт,tуст,tо, а по оси ординат значения |
|моментов, соответствующие этим значениям времени. |
| | | | | |КП.1806.00.16.ПЗ |лист |
| | | | | | |10 |
|изм|лист|№докум |подп|дата | | |
| |
| |
|7. Расчет механической характеристики двигателя постоянного тока параллельного |
|возбуждения |
|7.1. КПД двигателя при номинальной нагрузке |
|[pic]=Pн*10[pic]Uн*Iн=18,5*10[pic]/440*48,6=0,865 |
|7.2 Сопротивление обмотки якоря |
|Ra=0,5(1-[pic]н)Uн/Iн=0,5(1-0,865)440/48,6=0,61 Ом. |
|7.3. Частота вращения идеального холостого хода |
|[pic]=[pic] мин[pic]. |
|7.4. Номинальный момент двигателя |
|Мн=9,55Рн/nн=9,55*18500/1090=162 Н*м. |
|7.5. Построение механической характеристики n=((M) по двум координатам: |
|М=0; n=n[pic]=1168 мин[pic]. |
|М=Мн=162 н*м.; n=nн=1090 мин[pic]. |
| |
| |
| |
| | | | | |КП.1806.00.16.ПЗ |лист |
| | | | | | |11 |
|изм|лист|№докум |подп|дата | | |
| |
| |
|9. Литература |
|1. Москаленко В.В., Электрический привод; Учебник электротехнических спец. техн.|
|–М. :Высшая школа, 1991. 430с.: ил. |
|2. Москаленко Н.Ф., Козаченко В.Ф. Общий курс электропривода. М.: |
|Энергоатомиздат, 1986. 416с. |
|3. Цейтлин Л.С. Электропривод, электрооборудование и основы управления. М., |
|Высшая школа, 1985. |
|4. Справочник по автоматизированному электроприводу. Под ред. В.А. Елисеева и |
|А.В. Шинявского. М.: Энергоатомиздат. 1983.616с. |
|5. Справочник по электрическим машинам: В 2т. Т1/ Под общей редакцией И.П. |
|Копылова и Б.К. Клокова, - М.: Энергоатомиздат, 1988.-456с. |
|6. Справочник по электрическим машинам: В 2т. Т2/ Под общей редакцией И.П. |
|Копылова и Б.К. Клокова, - М.: Энергоатомиздат, 1988.-456с. |
| |
| | | | | |КП.1806.00.16.ПЗ |лист |
| | | | | | |13 |
|изм|лист|№докум |подп|дата | | |
| |
| |
|температуру двигателя, ограничивают допустимую длительность цикла. Для |
|отечественных серий двигателей повторно-кратковременного режима допустимое время|
|цикла установлено равным 10 мин. С увеличением ПВ номинальная мощность двигателя|
|уменьшается. |
|Промышленность выпускает ряд серий двигателей повторно-кратковременного режима: |
|асинхронные крановые с короткозамкнутым ротором серии MTKF и с фазным ротором |
|MTF; аналогичные металлургические серий МТКН и МТН; постоянного тока серий Д. |
|Асинхронные двигатели серии МТ и новой серий 4МТ предназначены для работы на |
|подъемно-транспортных механизмах и в электроприводе механизмов металлургических |
|агрегатов. Для машин указанных серий характерна удлиненная форма ротора (якоря),|
|обеспечивающая снижение момента инерций. |
|Двигатели серии 4А с повышенным скольжением (4АС) предназначены для привода |
|механизмов с пульсирующей нагрузкой, а также механизмов работающих в |
|повторно-кратковременном режиме S3 и перемежающемся S6 по ГОСТ 183-74. Двигатели|
|постоянного тока серий Д предназначены для специализированных кранов, |
|вспомогательных металлургических механизмов с повторно-кратковременным режимом |
|работы, большим числом включений, широким диапазоном регулирования частоты |
|вращения. |
| | | | | |КП.1806.00.16.ПЗ |лист |
| | | | | | |4 |
|Изм|лист|№докум |подп|дата | | |
| |
|8. Расчет пусковых резисторов двигателя постоянного тока независимого |
|возбуждения. |
|8.1 Расчет сопротивления якоря. |
|[pic]Ом. |
|где [pic]Ом. |
|Количество ступеней 2 (т.к. Pн > 10кВт) |
|Наибольший пусковой ток. |
|[pic]А. |
|Ток переключения. |
|[pic] |
|8.2 Отношения токов. |
|[pic] |
|8.3 Сопротивление первой ступени. |
|[pic]Ом. |
|Сопротивление второй ступени. |
|[pic]Ом. |
|8.4 Сопротивления функций пускового реостата. |
|[pic]Ом. |
|[pic]Ом. |
| |
| |
| |
| | | | | |КП.1806.00.16.ПЗ |лист |
| | | | | | |12 |
|изм|лист|№докум |подп|дата | | |
