Теория элетропривода

Введение 

     Целью курсовой работы является разработка с применением  известных методов  расчета и проектирования приводов производственных механизмов, которые  бы обеспечивали высокую  производительность, имели бы минимальные  массогабаритные  показатели и энергозатраты, рациональные динамические режимы.

В курсовой работе представлен  электропривод разомкнутой  системы реверсивного производственного  механизма по системе - двигатель с приводным  двигателем постоянного  тока для общепромышленных механизмов циклического действия.

Задачей курсовой работы является выбор и расчет его силовых элементов, расчет и построение нагрузочных диаграмм и тахограмм, статических  и динамических  характеристик, кривых переходящих процессов  и проверка двигателя  по нагреву.

Содержание 

Введение          

1. Кинематическая схема механизма наклонного подъемника   5
2. Предварительный расчет мощности электродвигателя   9
3. Определение передаточного числа редуктора     11
4. Построение тахограммы и нагрузочных диаграмм    13
5. Проверка двигателя по перегрузочной способности    19
6. Расчёт и построение механических (электромеханических)

      характеристик электропривода   21

7. Расчёт и выбор пусковых резисторов приводного двигателя    25

Вывод   28

                                          

1. Кинематическая схема механизма наклонного

подъёмника

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 1. 

1-тележка. 2-барабан. 3-редуктор. 4-эл. двигатель. 5-канат. 6-противовес. 
 

     На  рис. 1. приведена кинематическая схема механизма наклонного подъёма, электропривод которого надлежит разработать. 

Исходные  данные:

m_T =50 кг. м_Г=190 кг. m_пр=100кг. V_раб=0,7 м/c. V_полз=0,06 м/c. a_доп=0,8 м/c². J_б=6 кгм². D_б=0,56 м. α=42°. t_р=7с. t_з=9с. L=20м.   L^I=1,5м. L^II=18,5м. L^III=19м. D_k=0,25м. d_ц=0,05м. f=5*10^-4м. μ=0,01. К=2,2.  η_р=0,92р.  η_б=0,96б.

 

Решение: 

1. Определение сил и моментов.

 

                               

а)                                                  б) 
 

Рис. 2. Cилы и моменты, действующие на производственный механизм при различных направлениях движения тележки: а) подъём; б) спуск. 
 

А) F_Σ>G_пр- двигательный режим

    F_Σ>G_пр- двигательный режим

Б) F_Σ>G_пр- двигательный режим

     F_Σ>G_пр- двигательный режим 

Уравнение баланса сил имеет  вид:

А)F_б-F_с-F_τ+G_пр=0  или   F_б=F_с+F_τ-G_пр

Б) F_б-F_с+F_τ-G_пр=0 или   F_б=F_с-F_τ+G_пр 

M_б=(F_ΣG_пр)*R_б=F_б*R_б

F_Σ=F_сF_τ

F_c= μ_f*F_N=μ_f*F_m*cosα

μ_f=(f+μ*r_ц)2K/D_к-коэффициент сопротивления движению, зависящий от коэффициентов трения качения по рельсу f, трения скольжения в подшипниках колёс μ и коэффициента К, учитывающего трении реборды колеса  о рельс.

r_ц-радиус цапфы колеса, м

D_к-диаметр колеса, м

F_N=Fcosα –нормальная составляющая от веса тележки(при движении верх

F_m=(m_т+m_г)g, а при движении вниз F_m=m_тg),Н

g-ускорение свободного падения, м/сек²

F_τ=F_msinα-тангенциальная составляющая от веса тележки (),Н

G_пр=m_прg-вес (сила тяжести) противовеса, Н

R_б=D_б/2- радиус барабана, м

Производим  расчёт моментов на барабане отдельно при  движении вниз (вверх):

Вверх: F_m=(m_Т+m_Г)*g=(50+190)*9,8=2352 Н

Вниз: F_m=m_Т*g=50*9,8=490 Н

Вверх: F_N=F_m*cosα=2352*0,743=1747,536 Н

Вниз: F_N=F_m*cosα=490*0,743=364,07 H

Вверх: F_τ=F_m*sinα=2352*0,669=1573,488 Н

Вниз: F_τ=F_m*sinα=490*0,669=327,81 Н

G_пр=m_пр*g=100*9,8=980 H

μ_f=(f+μr_ц)*2К/D_м=(5*10^-4+0,01*0,05/2)2*2,2/0,25=0,013

Вверх: F_с= μ_f *F_N=0,013*1747,536=23,067 Н

Вниз: F_с= μ_f *F_N =0,013*364,07=4,806 Н

Вверх: F_Σ =F_c+F_τ=23,067+1747,536=1770,603 Н

Вниз: F_Σ = F_c+F_τ=4,806+327,81=332,616 Н

Подъём: M_б.n=( F_Σ -G_пр)*R_б=(1770,603-980)*(0,56/2)=172,636 Н*м

Спуск: M_б.сп=( F_Σ +G_пр)*R_б=(332,616+980)*(0,56/2)=183,959 Н*м

M>0, значит при пуске и подъёме в нашем случае двигательный режим. 
 
 

Находим мощность на барабане: 

Р_б=М_бV/R_б=M_бω_б

Где V-скорость движения тележки

ω_б- угловая скорость барабана, ω_б=0,7/0,25=2,5 сек^-1,

Тогда P_{б подъём}=172,636*2,5=431,589 Вт

P_{б спуск}= 183,959*2,5= 459,897 Вт 
 

 

2. Предварительный расчёт мощности электродвигателя

 

     Предварительный выбор двигателя  может быть выполнен на сновании расчёта  среднего или эквивалентного значения статической  мощности  за время  работы в пределах одного цикла. 

, 

где К_з=1,1-1,3 коэффициент учитывающий отличие динамической нагрузочной диаграммы двигателя от статической. Выбираем К_з=1,1. 

- статические мощности  на валу двигателя  в двигательном (-) и генераторном (+) режимах, с учётом  КПД редуктора и барабан придвижении тележки на подъём илиспуск.

- предварительные  значения КПД барабана  и редуктора 0,96 и 0,92. 

t_п=t_сп=(L+L^l)/V_раб=(20+1,5)/0,7=31 сек

t_ц=t_п+t_р+t_сп+t_з=31+7+31+9=78 сек

Рис. 3. Упрощённая нагрузочная диаграмма двигателя. 

-для  двигательного режима

Р_с.п=431,589*0,96^-1*0,92^-1=488,665 Вт

Р_с.сп=459,897*0,96^-1*0,92^-1=520,717 Вт

P_c.cр * 555 Вт. 

     Тогда мощность электродвигателя с учётом ПВ% для  расчётной статической  мощности Р_с.: 

, 

где    
 

     Для данной мощности выбираем электродвигатель по (табл. П2-меттод.):