14520

Расчёт электропривода грузоподъёмного механизма

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Курсовая работа на тему: Расчёт электропривода грузоподъёмного механизма Содержание: Исходные данные для расчётов Построение упрощённой нагрузочной диаграммы механизма и предварительный выбор мощности двигателя Построение упрощённой нагр

Русский

2013-06-06

1.85 MB

84 чел.

Курсовая работа

на тему:

«Расчёт электропривода грузоподъёмного механизма»


Содержание:

  1.  Исходные данные для расчётов
  2.  Построение упрощённой нагрузочной диаграммы механизма и предварительный выбор мощности двигателя
    1.  Построение упрощённой нагрузочной диаграммы двигателя

2.2 Расчёт статической мощности на выходном валу механизма

    2.3 Расчёт статической мощности на валу двигателя

     2.4 Построение упрощённой нагрузочной диаграммы двигателя

     2.5 Расчёт требуемой мощности двигателя по упрощённой нагрузочной                               

           диаграмме…………………………………………………………………...

    3. Построение механической и электромеханической характеристики……..

    3.1 Расчёт и построение механической характеристики……………………...

   3.2 Расчёт и построение электромеханической характеристики……………..

   4. Построение нагрузочной диаграммы………………………………………..

   4.1 Подъём номинального груза………………………………………………..

   4.2 Тормозной спуск груза……………………………………………………...

    4.3 Подъём холостого гака……………………………………………………..

    4.4 Силовой спуск силового гака………………………………………………

   5. Проверка выбранного двигателя на обеспечение заданной  

       производительности лебёдки………………………………………………...

    6. Проверка выбранного двигателя на нагрев…………………………………

   7. Силовая схема преобразователя частоты с инвертором напряжения……..

   8. Список используемой литературы…………………………………………..

  1.  Исходные данные для расчётов

Род тока

Грузоподъёмность

Gгркг

Высота подъёма

груза

lп  

Высота спуска

груза

lс  

 

Переменный

 

 

 

Вес

грузозахватывающего

устройства Gх.г  ,кг

Диаметр

грузового

барабана D

Время пауз нагрузочной

диаграммы ti

tп1

tп2

tп3

tп4

 

  

 

 

 

 

 

      Продолжение таблицы 1

     

    Продолжение таблицы 1

КПД механизма

лебёдки

η

Скорость подъёма

спуска груза

υп, м/с

Скорость подъёма

спуска грузозахватывающего

устройства υп.х.г, м/с

 

 

 

  Продолжение таблицы 1

Посадочная скорость

груза

υ`с, м/с

Наименование

исполнительного

механизма

Система

управления

Род тока

 

Асинхронный

двигатель

Преобразователь

частоты с

инвертором напряжения

Сеть

переменного

тока 380В

         

Таблица -1- Исходные данные для расчётов

2. Построение упрощённой нагрузочной диаграммы механизма

и предварительный выбор мощности двигателя

2.1 Построение упрощённой нагрузочной диаграммы двигателя

Продолжительность включения рассчитываем по формуле:

 

                       (1)
где

              (2) 

         (3)

Время работы двигателя при подъёме груза:

           (4)

Время работы двигателя при спуске груза:

        (5)
Время работы двигателя при подъёме холостого гака:

         (6)
Время работы двигателя при спуске холостого гака:

Здесь скорость спуска холостого гака равна скорости подъёма холостого гака

       

              (7)

Суммарное время включённого состояния двигателя:


Определяем продолжительность включения двигателя


2.2 Расчёт статической мощности на выходном валу механизма.

Статическая мощность на выходном валу при подъёме груза:

                                      (8)                    
Статическая мощность на выходном валу при спуске груза:

         (9)


Статическая мощность на выходном валу при посадке груза:

         (10)
Статическая мощность на выходном валу при подъёме холостого гака:

             (11)
Статическая мощность на выходном валу при спуске холостого гака:

                (12)

2.3 Расчёт статической мощности на валу двигателя.

Статическая мощность на валу двигателя при подъёме груза:

             (13)
Статическая мощность на валу двигателя при спуске груза:

              (14)
Статическая мощность на валу двигателя при посадке груза:

      (15)


Статическая мощность на валу двигателя при подъёме холостого гака:

Здесь ηх.г =0,2

               (16)


Статическая мощность на валу двигателя при спуске холостого гака:

     (17)


2.4 Построение упрощённой нагрузочной диаграммы двигателя.

Рисунок 1 – Упрощённая нагрузочная диаграмма двигателя

2.5 Расчёт требуемой мощности двигателя по упрощённой нагрузочной диаграмме

Средне квадратичную мощность рассчитываем по формуле:

         (18)
где β
i- коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи и рассчитывается для                            всех рабочих участков по формуле:

           (19)
Здесь β
0- коэффициент, учитывающий ухудшение теплоотдачи при неподвижном       роторе

Для двигателей открытого и защищённого исполнения β0=0,25÷0,35

Для двигателей закрытого обдуваемого исполнения β0=0,3÷0,55

Для двигателей закрытых без обдува  β0=0,7÷0,78

Для двигателей с принудительной вентиляцией β0=1

Принимаем β0=0,4  и   υном=         м/с

При подъёме груза:

                              (20)
При спуске груза до одного метра:

    (21)
При посадке груза:

  (22)
При подъёме холостого гака:

         (23)
При спуске холостого гака:

           (24)


Таблица 2 – Сводная таблица данных для расчёта среднеквадратичной                                                       

 мощности

Участок

Рс

кВт

tр

υ,  м/с

υн

м/с

β

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

посадочный

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

Запишем выражение для расчёта среднеквадратичной мощности двигателя:



Номинальную мощность двигателя находим по формуле:

                                                         (26)
где kз=1,2 – коэффициент запаса

     ПВном=40% - номинальная продолжительность включения


По справочнику выбираем двигатель марки             , который имеет следующие характеристики:

Номинальная мощность  Рн=        кВт

Номинальное скольжение sн=   %

Частота вращения   n=         об/мин

Номинальный ток статора Iном=          А

Номинальный КПД   ηн=           %

Номинальный коэффициент мощности cosφн=                  


Момент инерции
J =           кг·м2

Число пар полюсов  р =

3. Построение механической и электромеханической характеристики.

3.1 Расчёт и построение механической характеристики.


Номинальная угловая скорость вращения:

   

Номинальный момент:

 

Определяем  критическое скольжение для двигательного режима:


          


Критический момент вращения находим из выражения 29:

                                                               
По уравнению Клосса находим М
дв:

                                            (31)
Запишем выражение для угловой скорости:

                                                                                                     (32)
где ω
0=157 с –1

Используя формулы 31, 32 составим расчётную таблицу:

Таблица 3 – Данные для построения механической характеристики.

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω, с-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М, Н·м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Расчёт и построение электромеханической характеристики.

Ток холостого хода:

            (33)
где


Ток, значение которого обусловлено параметрами скольжения и момента на валу:

           (35)   
Используя формулы 33, 34, 35 составим расчётную таблицу:

Таблица 4 – Данные для построения электромеханической характеристики.

S

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М, Н·м

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I1, A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



Рисунок 2 – Механическая и электромеханическая характеристики асинхронного   

                     двигателя типа                при 2р=  .          

4. Построение нагрузочной диаграммы 

4.1 Подъём номинального груза.

Приведенный к валу двигателя момент инерции электропривода:

(36)
Передаточное число:

                                                                         (37)
Момент на валу электродвигателя:

                              (38)

Время разгона:

                                          (39)
где угловая скорость ω
1 определена по механической характеристике двигателя и соответствует моменту М1ст.

Выбранный двигатель типа        снабжён дисковым тормозом  типа      с  Мт =        Н·м

Постоянные потери в электродвигателе:

                                  (40)
Тормозной момент, обусловленный постоянными потерями в  электродвигателе:


Суммарный тормозной момент:

 

Время остановки поднимаемого груза при отключении двигателя:

Установившаяся скорость подъёма номинального груза:

Путь, пройденный грузом при разгоне и торможении:

          

Время подъёма груза при установившемся режиме:

                                                                  (46)


Ток, потребляемый двигателем, в пределах допустимых нагрузок пропорционален моменту на валу и может быть найден по формуле:

                 (47)

4.2 Тормозной спуск груза.

Момент на валу электродвигателя при опускании номинального груза:

Поскольку в пределах  допустимых нагрузок механическую характеристику для генераторного и двигательного режимов можно представить одной линией, скорость рекуперативного торможения определяется по формуле:

                                                      (49)
где угловая скорость ω
2 определена по механической характеристике двигателя и соответствует моменту М2ст.

Если ток тормозного режима I2 принять равным току двигателя, работающего с моментом М2ст, то:

                                                            (50)

Время разгона при опускании груза с включённым двигателем:

                                            (51)
Тормозной момент при отключении двигателя от сети:


Время остановки опускаемого груза:

                                        

                                                                   (53)

Скорость опускания груза:

                                                  (54)
Путь, пройденный грузом при разгоне и торможении:

                                         (55)
Время опускания груза при установившемся режиме:

                                          


  1.  Подъём холостого гака.

Момент на валу электродвигателя при подъёме холостого гака:

         (57)
Моменту М
3ст=       Н·м соответствует, согласно механической характеристике, скорость двигателя ω3=          рад/с

Ток, потребляемый двигателем:

          (58)
Приведенный к валу двигателя момент инерции электропривода:

           (59)
Время разгона при подъёме холостого гака:

                                            (60)
Тормозной момент при отключении двигателя в конце подъёма гака:


Время остановки поднимаемого гака:

 

Скорость подъёма холостого гака:

                                                       (63)
Путь, пройденный гаком при разгоне и торможении:

                                                                                                                              (64)
Время установившегося движения при подъёме холостого гака:

                                                          (65)

  1.  Силовой спуск силового гака.

Момент на валу электродвигателя при опускании холостого гака:

         (66)
Моменту М
4ст=    Нм  соответствует скорость двигателя ω=     рад/с

и потребляемый ток:

                                                                       (67)
Время разгона при опускании холостого гака:

                                           (68)
Тормозной момент при отключении двигателя:

                                (69)
Время остановки опускаемого гака:

                                                                (70)
Скорость опускания холостого гака:

                                                    (71)

       Путь, пройденный гаком при разгоне и торможении:

                                      (72)
Время установившегося движения при опускании холостого гака:

                                                                  (73)
Расчётные данные работы двигателя сводим в таблицу 5.

Таблица 5 – Расчётные данные работы двигателя.

Режим работы

Ток, А                              

Время, с

Подъём номинального груза:

     разгон…………………………………………

     установившийся режим………………………

     торможение……………………………………

Горизонтальное перемещение груза…………….

Тормозной спуск груза:

     разгон…………………………………………

     установившийся режим………………………

     торможение……………………………………

Расстроповка груза………………………………..

Подъём холостого гака:

     разгон…………………………………………

     установившийся режим………………………

     торможение……………………………………

Горизонтальное перемещение гака……………...

Силовой спуск холостого гака:

     разгон…………………………………………

     установившийся режим………………………

     торможение……………………………………

Застроповка груза…………………………………

     

Iп =  

I1=  

Iп  =  

I2=    

Iп =  

I3=   

Iп =  

I4  =   

t1п =  

t =  

t =  

t01 =  

t2п =   

t =  

t2т =  

t02 =  

t3п =  

t =  

t =  

t03 =  

t4п =  

t =  

t =  

t04 =  

5. Проверка выбранного двигателя на обеспечение

заданной производительности лебёдки.

Полная продолжительность цикла:

                                                     (74)

Число циклов в час:

                                                           (75)

6. Проверка выбранного двигателя на нагрев.

Расчётная продолжительность включения:

                                                          (76)
Эквивалентный ток при повторно-кратковременном режиме,

соответствующий расчётной ПВ% (полагая ток плавно спадающим

от пускового до рабочего, берём для расчёта его среднее значение,

тем более что время переходного процесса ничтожно мало):

       (77)

Эквивалентный ток при повторно-кратковременном режиме, пересчитанный на стандартную ПВ% выбранного двигателя, по уравнению:

                                                    (78)
Таким образом,
Iεн =      А < Iн =      А, т. е. в заданном режиме работы выбранный двигатель перегреваться не будет.

8. Список используемой литературы.

  1.  Чекунов К. А. “Судовые электроприводы электродвижение судов”. – Л.:

Судостроение, 1976.- 376с.

2.  Теория электропривода. методические указания к курсовой работе для            

    студентов дневных и заочных факультетов высших учебных заведений по    

     специальности 1809 “Электрооборудование и автоматика судов”.-

     Калининград 1990г.

3.  Чиликин М. Г. “Общий курс электропривода”.- М.: Энергия 1981г.

7. Силовая схема преобразователя частоты с инвертором напряжения.

 Преобразователь с инвертором напряжения включает следующие основные силовые узлы (рисунок 3): управляемый выпрямитель УВ с LC-фильтром; инвертор напряжения – АИ с группами вентилей прямого ПТ и обратного ОТ тока, отсекающими диодами и коммутирующими конденсаторами; ведомый инвертор ВИ  с  LC-фильтром. Обмотки дросселя фильтров УВ и ВИ выполнены на общем сердечнике и включены в плечи вентильных мостов, выполняя при этом также функции токоограничения. В преобразователе осуществляется амплитудный метод регулирования выходного напряжения посредством УВ, а АИ выполнен по схеме с  одноступенчатой междуфазовой коммутацией и устройством подзаряда конденсаторов от отдельного источника (на схеме не показано). Ведомый инвертор ВИ обеспечивает режим рекуперативного торможения электропривода. При построении преобразователя принято совместное управление УВ и ВИ. Поэтому с целью ограничения уравнительных токов система регулирования должна обеспечить более высокое напряжение постоянного тока ВИ, чем у УВ. Кроме того, система регулирования должна обеспечить заданный закон управления напряжением и частотой преобразователя.

Поясним формирование кривой выходного напряжения. Если первоначально в проводящем состоянии были тиристоры 1 и 2, то при открывании тиристора 3 заряд кондесатора прикладывается к тиристору 1, и онзакрывается. Проводящими оказываются тиристоры 3 и 2. Под действием ЭДС самоиндекции и фазы А открываются диоды 11 и 16, так как разность потенциалов между началами фаз А и   В оказывается наибольшей. Если продолжительность включения обратных диодов, определяемая самоиндукцией фазы нагрузки, меньше длительности рабочего интервала, диоды 11 и 16 закрываются.

В звено постоянного тока параллельно инвертору включается конденсатор, ограничивающий пульсации напряжения, возникающие при переключении тиристоров инвертора. В результате звено постоянного обладает сопротивлением для переменной составляющей тока, и напряжение входа и выхода инвертора при постоянных параметрах нагрузки связаны постоянным коэффициентом.

Плечи инвертора обладают двухсторонней проводимостью. Для обеспечения этого в плечах инвертора используются тиристоры, зашунтированные встречно включёнными диодами.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26575. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ БЕЛКОВ В МОЛОКЕ 5.58 KB
  В настоящее время широкое распространение получил рефрактометрический метод определения белка в сыром молоке. Метод основан на измерении показателей преломления молока и безбелковой молочной сыворотки полученной из того же образца молока разность между которыми прямо пропорциональна массовой доле белка в молоке. Комплект для измерения массовой доли белка рефрактометр со шкалой массовой доли белка в диапазоне 0 15 и ценой деления 01 ИРФ464 и водяная баня закрытого типа для флаконов центрифуга для определения массовой доли жира в...
26576. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУХОВОГО ОСТАТКА МОЛОКА ЦЕЛЬНОГО И ОБЕЗЖИРЕННОГО 6.52 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУХОВОГО ОСТАТКА МОЛОКА ЦЕЛЬНОГО И ОБЕЗЖИРЕННОГО. Количество сухих веществ молока является показателем качества молока и его питательной ценности. В состав сухих веществ молока входят жир белок сахар минеральные вещества. Более постоянной величиной является сухой обезжиренный молочный остаток СОМО в состав которого входит белок сахар и соли молока.
26577. ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ МОЛОКА 5.19 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ МОЛОКА Определение плотности молока производят в соответствии с требованиями ГОСТ 362584. Плотностью молока называют отношение массы молока при температуре 20 к массе равного объема воды при температуре 4С температура воды с наибольшей плотностью. Плотность цельного коровьего молока колеблется в пределах 1027 1033 кг мЗ. Плотность молока часто для краткости выражают не полным числом а только цифрами следующими за десятыми долями в градусах плотности отбрасывая две первые цифры 10 так как они всегда постоянны...
26578. ОСМОТР ТУШ И ОРГАНОВ УБИТЫХ ЖИВОТНЫХ В УБОЙНОМ ЦЕХЕ МЯСОКОМБИНАТА 4.74 KB
  ЛИВЕР подвешивают за кольца трахеи поворачивают средостением вскрывают бронхиальные и средостенные лимфоузлы прощупывают легкие разрезают легкие параллельно средостению отступя от него 1 см. Осматривают ПЕЧЕНЬ цвет размеры вскрывают портальные лимфоузлы разрезают печень вдоль 2 разрезами вскрывают желчные ходы. ПОЧКИ осматривают с поверхности прощупывают при необходимости вскрывают вскрывают почечные лимфоузлы. На мясокомбинатах скотобойнях и убойных пунктах лимфатические узлы туши вскрывают в том случае если к этому имеются...
26579. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ТОПОГРАФИИ ЛИМФОУЗЛОВ КРС, ОВЕЦ, СВИНЕЙ. ОСОБЕННОСТИ ТОПОГРАФИИ ЛИМФАТИЧЕСКИХ УЗЛОВ У РАЗНЫХ ВИДОВ ЖИВОТНЫХ 40.12 KB
  У КРУППОГО РОГАТОГО СКОТА И ОВЕЦ лимфатические узлы овальной формы окружены жировой тканью и имеют на разрезе серый или интенсивносерый цвет. По сравнению с крупным рогатым скотом некоторые лимфатические узлы у свиней отсутствуют. ЛИМФАТИЧЕСКИЕ УЗЛЫ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА. Передние средостенные лимфатические узлы расположены в средостении впереди от аорты слева от пищевода и трахеи некоторые у входа в грудную полость.
26580. ПАСТЕРИЗАЦИЯ МОЛОКА. ИЗМЕНЕНИЕ В МОЛОКЕ ПРИ РАЗНЫХ РЕЖИМАХ ПАСТЕРИЗАЦИИ 5.9 KB
  ПАСТЕРИЗАЦИЯ МОЛОКА. Пастеризация следовательно наиболее простой и дешевый способ обеззараживания молока. При пастбищном содержании скота микрофлора молока уничтожается нагреванием более полно чем при стойловом содержании. Перед пастеризацией необходима тщательная очистка молока.
26581. КИСЛОМОЛОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ, ИХ ПИЩЕВОЕ, ДИЕТИЧЕСКОЕ И ЛЕЧЕБНОЕ ЗНАЧЕНИЕ 6.01 KB
  Усвояемость кисломолочных продуктов выше усвояемости молока т. Регулярное употребление в пищу кисломолочных продуктов способствует и укреплению нервной системы изза накопления в них крайне необходимых человеку витаминов синтезируемых молочнокислыми бактериями. Установлено что содержание витаминов в кисломолочных продуктах возрастает в результате и спиртового брожения. молочнокислые бактерии содержащиеся в кисломолочных продуктах способны приживаться в кишечнике человека и благотворно влиять на весь организм.
26582. КЛАССИФИКАЦИЯ ПИЩЕВЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ 5.7 KB
  Само название пищевые заболевания пищевые токсикоинфекции пищевые токсикозы указывают что основную роль в их возникновении играют 'пищевые продукты. В зависимости от них все пищевые заболевания людей делят на две большие группы. ПИЩЕВЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ НЕ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ПРИРОДЫ типичные пищевые отравления. Пищевые заболевания не бактериальной природы с недостаточно изученной этиологией.
26583. КОНСЕРВИРОВАНИЕ КОЖЕВЕННОГО СЫРЬЯ 5.55 KB
  Шкуры консервируют посолом врасстил тузлукованием сухосоленым пресносухим и кислотносолевым способами. Шкуры укладывают на стеллажи мездрой вверх посыпая слоем соли до 1 см высотой штабеля 15 2 м. Каждый штабель комплектуют не более 3 суток с момента посола первой шкуры. Тузлукованием консервируют шкуры крупного рогатого скота конские верблюжьи и свиные.