7074

Привод механизма передвижения нормального мостового крана

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Механизм передвижения крана работает в следующих режимах: передвижение с грузом на расстояние со скоростью, торможение, стоянка секунд, движение в том же направлении без груза со скоростью на расстояние, торможение, стоянка секунд, движение с грузом в обратном направлении на расстояние с номинальной скоростью, стоянка секунд.

Русский

2014-10-10

381 KB

59 чел.

Введение

Техническое совершенство производственного механизма и осуществляемого им технологического процесса в значительной мере определяется совершенством соответствующего электропривода и степенью его автоматизации. Автоматизированный представляет собой комплекс электрических машин, аппаратов и систем управления, в котором электродвигатели конструктивно связан с исполнительным механизмом. Параметры отдельных элементов электропривода должны быть выбраны таким образом, чтобы была обеспечена возможность выполнения требуемого производственного процесса.

Процесс развития автоматизации электроприводов может быть разбит на два основных этапа. К первому этапу относиться создание устройств, предназначенных для выполнения операций автоматического управления собственно электроприводом. Сюда включают операции пуска, торможения, реверса, изменения скорости и т.п.

Вторым этапом является внедрение устройств автоматического управления и регулирования, назначение которых заключается в обеспечении определенных условий протекания рабочего процесса. При этом следует отметить, что системы автоматического управления на начальном этапе в основном были контакторно-релейные. В настоящее время получают широкое распространение системы непрерывного управления, в которых широко используются полупроводниковая и другая бесконтактная аппаратура.


Исходные данные

Шифр варианта: 6521

По заданию необходимо разработать привод механизма передвижения нормального мостового крана.

Характеристики механизмов мостового крана приведены в табл.1.

Таблица 1. Характеристики механизмов крана

Характеристика

Значение

Грузоподъемность,

кг

Ширина,

31,5 м

Скорость перемещения,

55м/мин

(0,917м/с)

Радиус приведения,

м

Масса грузозахватного приспособления,

700 кг

Масса тележки,

15000 кг

Масса крана,

84000 кг

К.П.Д. механизма на холостом ходу,

0,8

К.П.Д. механизма под нагрузкой ходу,

0,84

Время пуска,

14,7с

Диаметр колеса крана,

0,8м

Диаметр оси крана,

0,15м

Коэффициенты трения

0,095

Коэффициент учитывающий трение реборд о рельсы,

1,5

Механизм передвижения крана работает в следующих режимах: передвижение с грузом  на расстояние  со скоростью , торможение, стоянка  секунд, движение в том же направлении без груза со скоростью  на расстояние , торможение, стоянка  секунд, движение с грузом  в обратном направлении на расстояние  с номинальной скоростью, стоянка  секунд.

Нагрузочная диаграмма строится в соответствии с заданием по данным, приведенным в табл. 2.

Таблица 2. Параметры работы мостового крана

1,0

1,2

0,9

12

0,9

4,0

 8

0,6

1,2

4,2

Питающее напряжение: постоянный ток, напряжение 220В или 440В.

1. Построение тахограммы и нагрузочной диаграммы привода

Перед началом расчетов необходимо рассчитать абсолютные значения нагрузок, расстояний и времен стоянок.

Рассчитаем нагрузку:

кг.

кг.

Рассчитаем абсолютные величины перемещений:

м;

м;

м;

Время пауз:

с;

с;

с.

Линейные скорости:

м/с;

м/с;

м/с.

1.1 Расчет тахограммы

Рассчитаем скорость вращения привода на различных участках:

рад/с;

рад/с;

рад/с.

Рассчитаем время движения на первом участке. Т.к. известно время пуска, примем время торможения равным времени пуска. Путь проходимый грузом за время пуска определяется выражением:

м.

Т.к. время торможения равно времени пуска следовательно путь проходимый грузом при торможении равен пути проходимому грузом при разгоне: м. Следовательно путь проходимый грузом с установившейся скоростью определяется выражением:

м.

Зная линейную, установившуюся скорость рассчитаем время движения с установившейся скоростью:

с

Аналогичным образом рассчитываем время работы с установившейся скоростью для остальных участков. Результаты расчетов сведены в табл.3.

Таблица 3. Расчет времени работы на различных участках

1

0,825

6,064

6,064

25,672

37,78

31,118

2

0,825

6,064

6,064

113,873

126

138,027

3

0,917

6,737

6,737

24,325

37,8

26,536

1.2 Расчет статических нагрузок

Определим статическую нагрузку двигателя на всех участках.

Первый участок:

Второй участок:

Третий участок:

1.3. Выбор двигателя

Рассчитаем развиваемую мощность двигателя на каждом из участков. Мощность двигателя на первом участке определяется формулой:

Вт.

Расчет для остальных участков сведен в табл.4

Таблица 4. Расчет мощности двигателя

№ участка

1

2

3

210,724

147,359

182,571

, рад/с

99,04

99,04

110,044

P, Вт

Частота вращения двигателя должна быть не менее: об/мин.

Используя данные табл.4 и требуемую скорость вращения выбираем двигатель марки ДП-41. Паспортные данные двигателя сведены в табл.5.

Табл.5 Паспортные данные двигателя ДП-41

Параметр

Значение

Номинальная мощность

24 кВт

Номинальное напряжение

220 В

Номинальная частота вращения

1100 об/мин

Номинальный ток двигателя

124А

Номинальный ток возбуждения

2,2А

Сопротивление обмотки возбуждения

70 Ом

Сопротивление якорной цепи

0,072 Ом

Число витков обмотки возбуждения

1448

Число витков якоря

310

Момент инерции двигателя

0,8

1.4. Расчет динамических нагрузок на валу двигателя

Для расчета динамических нагрузок на валу двигателя рассчитаем величины приведенных моментов инерции к валу двигателя:

Динамический момент при разгоне на первом участке:

Динамический момент при торможении на первом участке:

Динамический момент при разгоне на втором участке:

Динамический момент при торможении на втором участке:

Динамический момент при разгоне на третьем участке:

Динамический момент при торможении на третьем участке:

По полученным данным строим тахограмму и нагрузочную диаграмму привода, вид тахограммы показан на рис.1.

Рис.1. Тахограмма и нагрузочная диаграмма привода

2. Расчет статических характеристик

2.1 Расчет рабочих статических характеристик на всех участках работы

Определим постоянную двигателя:

.

Скорость холостого хода определяется выражением:

рад/с

Номинальный момент двигателя:

Естественная характеристика двигателя описывается выражением:

Для расчета рабочей характеристики необходимо рассчитать добавочное сопротивление якорной цепи (суммарное сопротивление цепи ротора и добавочного сопротивления). Для этого подставим в уравнение описывающее статическую характеристику значения требуемой скорости и статического момента и выразим сопротивление якорной цепи:

откуда:

Ом

Величина добавочного сопротивления определяется как:

Ом.

Уравнение, описывающее данную характеристику, имеет вид:

Данную характеристику можно построить по двум точкам: момент равен 0 и момент равен 10

Расчет остальных рабочих характеристик аналогичен расчету первой характеристики и они сведены в таблицу 6.

Таблица 6. Расчет статических характеристик

,рад/с

1

99,04

210,724

0,429

0,357

131,148

129,624

2

99,04

147,359

0,613

0,541

131,148

128,969

3

110,044

182,571

0,325

0,253

131,148

132,304

Вид статических характеристик показан на рис.2

Рис.2. Статические характеристики двигателя

2.2 Расчет пусковых характеристик на первом участке

Расчет пусковых характеристик будем производить, для упрощения расчетов в относительных единицах. За базовое значение сопротивления примем номинальное сопротивление двигателя. Номинальное сопротивление двигателя определяется по формуле:

Ом

За базовую величину скорости примем скорость холостого хода двигателя, за базовый момент примем номинальный момент двигателя. Переведем рассчитанный ранее статический момент на первом участке в относительные единицы:

Динамический момент разгона на первом участке:

Суммарное сопротивление якорной цепи:

Конечная скорость в относительных единицах:

Для расчета пусковых характеристик зададимся пусковым моментом:

.

Примем количество ступеней пуска равным 5 (m=5), и определим отношение моментов:

.

Исходя из этого рассчитаем переключающий момент:

Зная отношение моментов рассчитаем величины суммарного сопротивления якорной цепи на каждой ступени:

,

где i - номер ступени.

Следовательно для первой ступени

Расчет для остальных ступеней сведен в таблицу 7

Таблица 7. Расчет пусковых сопротивлений

1

2

3

4

5

0,552

0,468

0,397

0,336

0,285

Пусковые характеристики описываются выражением:

,

где   - номер ступени;

 - суммарное сопротивление якорной цепи на i-ой ступени

Рабочая характеристика строится по той же формуле, только в место в качестве сопротивления используется величина суммарного сопротивления двигателя на данном участке.

Данные характеристики представляют собой линейную зависимость, для её построения достаточно знать две точки прямой. Расчет точек прямой сведены в таблицу 8. Вид полученных зависимостей показан на рис.3

Таблица 8. Расчет пусковых характеристик

№ ступени

1

2

3

4

5

Раб.

1

1

1

1

1

1

0,448

0,532

0,603

0,664

0,715

0,758

Рис.3. Пусковые характеристики на первом участке


2.3 Расчет пусковых характеристик на втором участке

Расчет производится аналогично расчету пусковых характеристик на первом участке. Сначала переводим требуемые значения из абсолютных единиц в относительные:

Для расчета пусковых характеристик зададимся пусковым моментом:

.

Примем количество ступеней пуска равным 4 (m=4), и определим отношение моментов:

.

Исходя из этого рассчитаем переключающий момент:

Расчет пусковых сопротивлений сведен в табл.7. Расчет пусковых характеристик сведен в таблицу 8, вид характеристик показан на рис.4

Таблица 7. Расчет пусковых сопротивлений

1

2

3

4

0.757

0.622

0.511

0.42

Таблица 8. Расчет пусковых характеристик

№ ступени

1

2

3

4

Раб.

1

1

1

1

1

0.243

0.378

0.489

0.58

0.654

Рис.4. Пусковые характеристики на втором участке

2.4 Расчет пусковых характеристик на третьем участке

Расчет производится аналогично расчету пусковых характеристик на первом участке. Сначала переводим требуемые значения из абсолютных единиц в относительные:

Для расчета пусковых характеристик зададимся пусковым моментом:

.

Примем количество ступеней пуска равным 5 (m=5), и определим отношение моментов:

.

Исходя из этого, рассчитаем переключающий момент:

Расчет пусковых сопротивлений сведен в табл.9. Расчет пусковых характеристик сведен в таблицу 10, вид характеристик показан на рис.5

Таблица 9. Расчет пусковых сопротивлений

1

2

3

4

5

0.624

0.488

0.382

0.299

0.234

Таблица 10. Расчет пусковых характеристик

№ ступени

1

2

3

4

5

Раб.

1

1

1

1

1

1

0.376

0.512

0.618

0.701

0.766

0.817

Рис.5. Пусковые характеристики на третьем участке

2.6 Расчет тормозных сопротивлений

Величину тормозного сопротивления находим из уравнения статической характеристики, при условии равенства нулю скорости при заданном статическом моменте.

Таким образом можно записать выражение:

.

Откуда получим:

,

Где  - суммарное тормозное сопротивление якорной цепи;

 - статический момент на валу двигателя.

Например для определения тормозного сопротивления на первом участке:

Ом

Расчет для остальных участков сведен в таблицу 11. Рассчитанные статические характеристики можно построить по двум точкам первая точка момент равен 0, скорость равна скорости идеального холостого тока. Вторая точка скорость равна нулю, момент равен статическому моменту на валу двигателя. Рассчитанные зависимости показаны на рис.6-9.

Таблица 11 Расчет тормозных характеристик

1

2

3

170.341

111.49

142.896

, Ом

2.332

3.31

2.734

Рис.6. Тормозные характеристики на первом участке

Рис.8. Тормозные характеристики на втором участке

Рис.9. Тормозные характеристики на третьем участке

3. Расчет переходных процессов

3.1. Расчет переходного процесса при разгоне на втором участке

Расчет переходного процесса выполняется путем расчета переходного процесса на каждой ступени, а также переходного процесса выхода в рабочую точку. Расчеты аналогичные поэтому рассмотрим расчет первой ступени.

Индуктивность цепи якоря:

Гн

Электромагнитная постоянная времени якоря:

с

Механическая постоянная времени двигателя:

На первой ступени переходной процесс тока описывается выражением:

Переходной процесс скорости определяется выражением:

Рассчитаем постоянные входящие в эти выражения:

Аналогичные расчеты выполним для остальных ступеней пуска, результаты расчета сведены в таблицу 12

Таблица 12. Определение постоянных для расчета переходных процессов

1

2

3

4

Раб

8,905

8,517

8,146

7,792

7,452

3,439

3,289

3,146

3,009

2,878

-0,291

-0,304

-0,318

-0,332

-0,347

рад/с

0,279

4,865

9,251

13,435

17,45

рад/с

4,865

9,521

13,435

17,547

21,383

рад/с

63,25

65,093

66,855

68,537

70,15

-62,972

-60,229

-57,605

-55,102

-52,7

Используя данные приведенные в таблице 12, можно построить переходные процессы для каждой ступени. Результаты расчетов сведены в таблицы 13-17.

Таблица 13. Расчет переходного процесса на первой ступени

0

0,001

0,005

0,01

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,27

0,278

0,304

0,409

0,539

1,573

2,841

4,082

5,299

6,49

6,96

5,617

5,379

5,37

5,363

5,31

5,245

5,182

5,12

5,059

5,035

Таблица 14. Расчет переходного процесса на второй ступени

0

0,001

0,005

0,01

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,27

4,864

4,891

4,995

5,126

6,159

7,425

8,664

9,876

11,062

11,529

5,617

5,38

5,369

5,362

5,307

5,24

5,174

5,109

5,045

5,02

Таблица 15. Расчет переходного процесса на третьей ступени

0

0,001

0,005

0,01

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,27

9,25

9,276

9,381

9,511

10,544

11,808

13,044

14,252

15,433

15,898

5,617

5,382

5,369

5,361

5,301

5,227

5,155

5,085

5,016

4,989

Таблица 16. Расчет переходного процесса на четвертой ступени

0

0,001

0,005

0,01

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,27

13,434

13,461

13,566

13,696

14,728

15,99

17,223

18,426

19,602

20,064

5,617

5,382

5,369

5,361

5,301

5,227

5,155

5,085

5,016

4,989

Таблица 17. Расчет переходного процесса выхода в рабочую точку

0

0,001

0,005

0,01

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,27

17,449

17,476

17,58

17,71

18,741

20,002

21,231

22,43

23,6

24,06

5,617

5,383

5,369

5,361

5,298

5,221

5,146

5,073

5,001

4,973

По этим данным построим переходной процесс, он показан на рис.11


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74424. Осевой цилиндр корня 39 KB
  В осевом цилиндре корня можно различать сложный радиальный проводящий пучок и паренхиму ткань периферическая часть которой в виде кольца клеток называется перициклом рис. Эти клетки удлиняются в радиальном направлении делятся тангентальными перегородками и образуют корнеродную дугу со слоями клеток функционирующими по тому же типу как в кончике корня. Заложение боковых корешков происходит весьма близко к конусу нарастания образующего их корня выход же их наружу на значительном расстоянии.
74425. Строение типичного зеленого листа 58 KB
  В пластинке листа уже с помощью лупы можно различить 4 группы тканей: 1 покровную кожицу или эпидермис; 2 основную питательную мезофилл1; 3 проводящую сосудистоволокнистые пучки жилки; 4 механическую придающую листу жесткость определяющую положение листа в пространстве. Эпидермис стебля переходит на черешок и пластинку листа. Местами преимущественно на нижней стороне листа в эпидермисе находятся устьица.
74426. Флоэма 39 KB
  При изучении формирования члеников ситовидной трубки можно видеть что сначала членик представляет живую тонкостенную клетку с протоплазмой ядром лейкопластами и центральной вакуолей через полость которой проходят тяжи протоплазмы. Клетка членик ситовидной трубки растет; замыкающие пленки пор при этом растягиваются утоньшаются; в них образуются мелкие перфорации; в остальной части клеточная оболочка значительно утолщается под микроскопом она сильно блестит. Денатурация протоплазмы обнаруживается тем что членики трубки уже не...
74427. Бесполое и половое размножение хвощей 29 KB
  Благодаря этим лентам споры обычно сцепляются в рыхлые комочки разносимые ветром из вскрывшихся спорангиев и заростки развивающиеся из спор бывают скучены группами. Раньше заростки хвощей считали раздельнополыми: одни более мелкие только с антеридиями другие более крупные только с архегониями. Однако в недавнее время у некоторых видов были обнаружены и обоеполые заростки. Возможно что они потенциально обоеполы у многих видов и что кажущаяся их однополость объясняется неодновременностью развития архегониев и антеридиев архегонии...
74428. ЧЕРЕДОВАНИЕ ПОЛОВОГО И БЕСПОЛОГО ПОКОЛЕНИЙ И СМЕНА ЯДЕРНЫХ ФАЗ 37.5 KB
  У большинства же зигота немедленно начинает делиться и образует новое растение или зародыш его; последний у семенных растений временно задерживается в дальнейшем развитии. У большинства оно способно размножаться вегетативно; кроме того у очень многих растений на нем или в нем образуются бесполым путем специальные клетки служащие для размножения носящие нередко различные названия и объединяемые под общим наименованием спор бесполого размножения. Каждый вид растений характеризуется определенным диплоидным и вдвое меньшим гаплоидным числом...
74429. Эпиблема (волосконосный слой) 31 KB
  На расстоянии 0110 мм обычно на расстоянии 123 мм от крайней точки корня клетки эпиблемы начинают образовывать корневые волоски. Корневые волоски многих травянистых растений длиннее чем у большинства древесных пород. При свободном росте при развитии корней в воде или во влажном воздухе волоски имеют форму цилиндра или конуса с закруглением на конце. Корневые волоски играют и механическую роль давая опору верхушке корня пробивающейся при росте между частицами почвы и способствуя заякориванию корневой системы в земле.
74430. Бесполое и половое размножение равноспоровых папоротников 31.5 KB
  Стенка спорангиев однослойная; содержимое их археспорий образует после редукционного деления клеточных ядер многочисленные темные споры служащие для бесполого размножения папоротников. Раскрывание созревших и начинающих подсыхать спорангиев происходит у громадного большинства папоротников при содействии группы клеток его стенок расположенных у многих кольцом и имеющих частичные утолщения...
74431. Бесполое и половое размножение разноспоровых, или водяных, папоротников 31.5 KB
  У некоторых разноспоровых папоротников а также других представителей высших споровых растений селагинелл изоэтеса произошла еще большая редукция мужских и женских заростков а также потеря и женским гаметофитом способности к фотосинтезу. У селагинелл близких к плаунам мега и микроспорофиллы собраны в колоски; мегаспоры прорастают в мегаспорангиях еще на материнском растении; у некоторых видов микроспоры переносятся на мегаспорофиллы и мегаспорангии где происходит оплодотворение начинается развитие зародыша и мегаспорангии отпадает...
74432. ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ СЕМЕННЫХ РАСТЕНИЙ 31 KB
  Для рассеивания распространения растения служат следовательно не споры как у типичных споровых растений а семена; бесполого размножения спорами нет чередование поколений выражено неясно и выявляется лишь путем сравнительноморфологических и цитологических исследований. Спорофиллы покрытосеменных растений тесно скученные на концах побегов и у большинства окруженные еще метаморфизированными верхушечными листьями образуют вместе с ними цветок; мы можем охарактеризовать его как укороченный побег листья которого метаморфизированы в связи с...