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

60 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

45411. Понятие и признаки состава преступления 25.5 KB
  Понятие и признаки состава преступления Состав преступления это совокупность объективных и субъективных признаков закрепленных в уголовном законе которые характеризуют общественно опасное деяние как конкретное преступление. Признаки преступления это указанные в законе конкретные свойства преступления которые позволяют отграничить один состав преступления от другого. Элементы состава преступления включают группу признаков и соответствуют различным сторонам преступления: объекту объективной стороне субъекту и субъективной стороне....
45413. Понятие уголовного права 37.5 KB
  Нет преступления нет наказания без точного указания на то в законе. Тем не менее принцип равенства перед уголовным законом не означает что все лица совершившие преступления в том числе и тождественные подлежат одинаковой ответственности и им назначается одинаковое наказание например к несовершеннолетним не может быть применена смертная кара и т. соответствовать характеру и степени общественной опасности преступления а также личности виновного. Понятие и признаки состава...
45414. Принципы уголовного права 25 KB
  Принципы уголовного права Принцип законности ст. 3 УК конституционный принцип уголовного права. Данный принцип определяет что преступность и наказуемость деяния определяется только уголовным законом Российской Федерации. Данный принцип запрещает применение уголовного закона по аналогии ч.
45415. Строение и система уголовного права 29 KB
  Особенная часть уголовного права изучает конкретные преступления по их родам и видам: преступления против жизни здоровья личности; против свободы чести и достоинства личности; против половой неприкосновенности и половой свободы личности; против конституционных прав и свобод человека и гражданина; против семьи и несовершеннолетних; против собственности; преступления в сфере экономической деятельности; против интересов службы в коммерческих и иных организациях; против общественной безопасности; против здоровья населения и общественной...
45416. Понятие уголовной ответственности 26 KB
  Понятие уголовной ответственности Уголовная ответственность разновидность юридической ответственности. 8 УК РФ указывает что является основанием уголовной ответственности. Наибольшее распространение имеют три подхода к определению уголовной ответственности: обязанность лица совершившего преступление отвечать за содеянное в соответствии с уголовным законом; применение к виновному лицу мер уголовноправового характера; судимость как правовое последствие назначения наказания. Момент начала и окончания уголовной ответственности...
45417. Виды наказаний 23 KB
  44 УК РФ предусмотрены следующие виды наказаний: штраф; лишение права занимать определенные должности или заниматься определенной деятельностью; лишение специального воинского или почетного звания классного чина и государственных наград; обязательные работы; исправительные работы; ограничение по военной службе; ограничение свободы; арест; содержание в дисциплинарной воинской части; лишение свободы на определенный срок; пожизненное лишение свободы; смертная казнь. 45 УК РФ к основным видам наказания относятся: ...
45418. Умысел и его виды 31 KB
  Прямой умысел характеризуется тем что лицо совершившее преступление осознавало общественно опасный характер своих действий бездействия предвидело возможность или неизбежность наступления общественно опасных последствий интеллектуальный признак и желало их наступления волевой признак ч. Косвенный умысел характеризуется тем что лицо совершившее преступление осознавало общественно опасный характер своих действий бездействия предвидело возможность наступления общественно опасных последствий интеллектуальный момент не желало но...
45419. Действие уголовного закона во времени. Обратная сила уголовного закона 44.5 KB
  9 УК РФ; временем совершения преступления признается время совершения соответствующих действий бездействия независимо от времени наступления последствий ч. В зависимости от законодательной конструкции состава преступления время его совершения будет различным. Это может быть например групповой способ совершения преступления тяжесть наступивших последствий определённые социально значимые характеристики потерпевшего например совершение преступления в отношении несовершеннолетнего и т. Так к преступлениям с материальным составом...