РАСЧЕТ МОМЕНТОВ СТАТИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ…………...………………..2

АННОТАЦИЯ……………………………………………………………………..4

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….……….7

1. РАСЧЕТ МОМЕНТОВ СТАТИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ МОЩНОСТИ

     ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ………………………………………………..…..…….8

2. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ; ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНОГО

 ЧИСЛА И ВЫБОР РЕДУКТОРА………………………………………........…..13

2.1. Выбор электродвигателя……………………………………………...13

2.2. Определение передаточного числа и выбор редуктора………….…14

3. РАСЧЕТ ПРИВЕДЕННЫХ СТАТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ, МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ И КОЭФФИЦИЕНТА ЖЕСТКОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОД – РАБОЧАЯ МАШИНА……………………………….....15

3.1. Расчет приведенных статических моментов…………………….......15

3.2. Расчет приведенных моментов инерции и коэффициента жесткости……………………………………………………….……...17

4. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ……………………………………………………..20

5. ВЫБОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ………………………………………………....24

6. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА……..25

6.1. Расчет естественных характеристик двигателя……………...….…..25

6.2. Расчет параметров схем включения двигателя,

      обеспечивающих работу в заданных точках………………………..27

7.  РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СХЕМ ВКЛЮЧЕНИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ

 ПУСК И ТОРМОЖЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ…………………………………...….30

7.1. Пуск и торможение в системе преобразователь – двигатель………30

8. СОСТАВЛЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

 И РАСЧЕТ ЕЕ ПАРАМЕТРОВ…………………………………………….……32

8.1. Структурная схема механической части электропривода………….32

8.2. Структурная схема асинхронного двигателя………………………..33

8.3. Структурная схема преобразователя частоты…………….…………35

9. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ И ПОСТРОЕНИЕ

НАГРУЗОЧНЫХ ДИАГРАММ ЭЛЕКТРОПРИВОДА…………………………...36

9.1. Переходный процесс пуска в механической части

     электропривода с идеально жесткими связями………….…………..36

9.2. Переходный процесс пуска в механической части

     электропривода с упругими связями…………………...……….……37

9.3. Электромеханический переходный процесс пуска

       в системе с идеально жестким связями……………………..……...38

9.4. Электромеханический переходный процесс пуска

      в системе с упругими связями………...……………………………..39

9.5. Расчет нагрузочных диаграмм для всего цикла работы……………41

9.6. Расчет энергетических показателей электропривода………………44

10. ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА ЗАДАННУЮ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ…………………..46

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………..48

     СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………..49

     ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ПОСТРОЕНИЕ НАГРУЗОЧНЫХ ДИАГРАММ      

                                      НА НАЧАЛЬНОМ ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ............50

     ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СХЕМА СИЛОВЫХ ЦЕПЕЙ

                                       ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ АТО5 – 015…..…………….……51

ВВЕДЕНИЕ

      На всех этапах своего развития человеческое общество искало способ получения энергии, необходимой для выполнения работы в производственных процессах. Этот способ оказывал решающее влияние на развитие

производственных сил.

  В данном курсовом проекте на основании заданных технологических требований проектируется электропривод переменного тока по системе ПЧ-АД для механизма подъёма грузового лифта.

  Расчет электропривода производится следующим образом:

 - по технологическому заданию определяются статические моменты сопротивлений и предварительно выбирается двигатель, исходя из полученной расчетной мощности;

 - для данного двигателя выбираются редуктор и преобразователь; 

 - статические моменты и моменты инерции рабочего органа приводятся к валу двигателя;

 - производится предварительная проверка выбранного двигателя по производительности и нагреву;

 - рассчитываются статические характеристики системы ПЧ-АД;

 - составляется структурная схема электропривода;

 - рассчитываются переходные процессы пуска и торможения и строятся  нагрузочные диаграммы;

 - рассчитываются энергетические показатели привода;

 - производится окончательная проверка электропривода по нагреву, заданную производительность и по перегрузочной способности.

РАСЧЕТ МОМЕНТОВ СТАТИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

        Расчёт времён работы на каждом участке работы лифта

Время пуска  до установившейся скорости с допустимым ускорением, торможения  от установившейся скорости до остановки

,                                                                                   (1.1)

где  - заданная скорость движения, ;

 - допустимое ускорение, .

 В соответствии с формулой (1.1) при движении вперед

.

При движении назад

.

Путь, проходимый рабочей машиной за время пуска и торможения:

                                                                                      (1.2)                         

В соответствии с формулой (1.2) при движении вверх          

м.

При движении вниз

.

Время установившегося режима движения со скоростью :

                                                                                    (1.3)

   где h – высота подъёма груза, м.

В соответствии с формулой (1.3) для движения вверх

 с.

    Для движения вниз

с.

    Найдём время остановки лифта:

(с).

Расчёт статических моментов рабочей машины

      Момент сил трения в подшипниках:

,                                                   (1.4)

где  - масса деталей и узлов, опирающихся на подшипники, кг;

 - диаметр шейки вала или оси, м;

 - коэффициент трения скольжения в подшипниках;

 - ускорение силы тяжести.

    В соответствии с формулой (1.4):

      при движении лифта с грузом

      Нм;

      при движении лифта без груза

     Нм.

    Момент силы тяжести:

,                                        (1.5)

где  - масса поднимаемого или опускаемого груза, кг;

D – диаметр шкива, м.

       В соответствии с формулой (1.5):

               момент силы тяжести клети и груза

 Нм;

               момент силы тяжести противовеса

                                 Нм;

              момент силы тяжести клети

 Нм.

  Суммарный статический момент рабочего органа:

            при движении лифта с грузом

 Нм;

            при движении лифта без груза

Нм.

Расчёт динамических моментов рабочей машины

Определим момент инерции шкива:

,                                                            (1.6)

 где - масса шкива, кг;

- диаметр барабана, м.

Массу шкива определим по формуле:

,

где r=7800(кг/м³) – плотность железа;

       l =0,05(м) – ширина шкива.

(кг).

По формуле ( 1,6 ) найдем момент инерции шкива

(кг×м²).

Определим момент инерции рабочего органа:

.

При движении с грузом:

(кг×м²);

при движении без груза:

(кг×м²).

При заданной величине допустимого ускорения определим динамические моменты лифта при движении с грузом и без груза.

Динамический момент при движении с грузом:

(Н×м);

динамический момент при движении без груза:

(Н×м).

Полный момент рабочей машины найдём по формуле (1.7):

.                                        (1.7)

            Первый участок – разгон лифта при подъёме груза

              (Н×м).

            Второй участок – равномерное движение лифта с грузом

              (Н×м).

            Третий участок – торможение лифта при подъёме груза

                (Н×м).

Четвертый участок – время паузы

                 .

  Пятый участок – разгон лифта при опускании клети

                  (Н×м).

 Шестой участок – равномерное движение лифта без груза

                   (Н×м).

               Седьмой участок – торможение лифта при опускании клети

                (Н×м).

По рассчитанным значениям моментов на каждом участке можно найти среднеквадратичное значение момента:

                                                 (1.8)

где  - момент на K-м участке, Н∙м;

 - длительность K-го участка, с.

Получаем значение момента

Нм.

Тогда мощность двигателя определяется по формуле:

                                       (1.9)

где =1.3…1.5 - коэффициент, учитывающий динамические нагрузки, обусловленные вращающимися элементами электропривода, то есть двигателем, редуктором, а также потери в редукторе;

D_б – диаметр колеса тележки, м;

 - основная скорость движения, м/с;

 - фактическое значение относительной продолжительности включения проектируемого привода;

 - ближайшее к ПВ_ф каталожное значение относительной продолжительности включения для электродвигателей выбранной серии.

Фактическое значение ПВ рассчитаем, зная длительность времени работы t_K на всех участках движения к заданному времени цикла:

,                                              (1.10)

где z= 35число циклов работы машины в час.

с.

                               (1.11)

В соответствии с формулой (1.11):

.

Для двигателей краново-металлургической серии ряд ПВ: 15, 25, 40, 60, 100%. Выбираем ближайшее меньшее ПВ, то есть ПВ_кат=40.

Тогда мощность двигателя (в соответствии с формулой (1.9)):

 (Вт).

Предварительные нагрузочные диаграммы приведены в Приложении 1.

2.ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ; ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА И ВЫБОР РЕДУКТОРА

Выбор электродвигателя

Из двигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором выбираем двигательMTKF (H)160L6   из [9].

Таблица 2.1 – Номинальные данные двигателя

2.2. Определение передаточного числа и выбор редуктора

Передаточное число редуктора определим по известной номинальной скорости вращения выбранного электродвигателя и по основной скорости рабочего органа:

 ,                                                                                        (2.1)

 где  - номинальная скорость вращения двигателя, ;

     D – диаметр шкива, преобразующего вращательное движение вала в поступательное, м;

        - основная скорость рабочего органа, .

В соответствии с формулой (2.1) имеем

.

Выберем редуктор, исходя из того, что передаточное число должно быть равным или несколько меньшим рассчитанного, при этом должны быть учтены условия работы механизма, номинальная мощность и скорость двигателя.

Режим работы редуктора в заданном механизме является тяжелым, поэтому принимаем при выборе редуктора коэффициент условий работы k=1.5 для тяжелого режима работы. Тогда расчетная мощность редуктора рассчитывается по формуле (2.2):

                                                                                       (2.2)

где  - наибольшая мощность, передаваемая рабочей машиной, Вт.

                                                        (2.3)

Тогда .

В соответствии с формулой (2.2):

.

По полученной мощности выбираем редуктор из [4].

Выбранный редуктор: РЦД-350

Данные редуктора заносим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 – Характеристики редуктора РЦД-350

N, кВт	nбыст,	j		Мтих,Нм
20000	1000	40	0,96	6000