-*новый или неперечисленный*-

Расчет мощности и выбор двигателя для механизма циклического действия


|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|Московский государственный колледж электромеханики                              |
|и информационных технологий                                                     |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|Расчет мощности и выбор двигателя для                                           |
|механизма циклического действия                                                 |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|Курсовой проект                                                                 |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|КП.1806.00.16.ПЗ                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|Разработал: Федоров В.В.                                                        |
|Руководитель: Ежов Ю.И.                                                         |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|2002                                                                            |
|                                                                                |
|                                                                                |
|1. Содержание                                                                   |
|Содержание. (ст. 2)                                                             |
|Введение. (ст. 3-4)                                                             |
|3. Задание на проект. (ст. 5-6)                                                 |
|4. Методика выбора двигателя для механизма передвижения моста универсального    |
|крана. (ст. 7-8)                                                                |
|5. Проверка выбранного двигателя на перегрузочную способность. (ст. 9)          |
|6. Построение нагрузочной диаграммы. (ст. 10)                                   |
|7. Расчет механической характеристики двигателя постоянного тока параллельного  |
|возбуждения. (ст. 11)                                                           |
|8. Расчет пусковых резисторов двигателя постоянного тока независимого           |
|возбуждения. (ст. 12)                                                           |
|9. Литература. (ст. 13)                                                         |
|   |    |      |    |      |КП.1806.00.16.ПЗ                                  |
|   |    |      |    |      |                                                  |
|изм|лист|№докум|подп|дата  |                                                  |
|разраб  |Федоро|    |10.02.|Расчет мощности и выбор     |лит  |лист |листов |
|        |в     |    |02    |двигателя для               |     |     |       |
|        |      |    |      |механизма циклического      |     |     |       |
|        |      |    |      |действия                    |     |     |       |
|провер  |Ежов  |    |      |                            |у    |2    |13     |
|        |      |    |      |                            |МГКЭиИТ              |
|        |      |    |      |                            |Р1-98                |
|Н.конт  |      |    |      |                            |                     |
|утв     |      |    |      |                            |                     |
|                                                                                |
|                                                                                |
|2. Введение                                                                     |
|Электроприводы механизмов циклического действия работают в                      |
|повторно-кратковременном режиме, характерной особенностью которого являются     |
|частые пуски и остановки двигателя.                                             |
|Потери энергий и переходных процессах непосредственно зависят от момента инерций|
|электропривода j, основную долю которого, если исключить инерционные механизмы, |
|составляют момент инерций двигателя jдв.                                        |
|По условиям нагрева допустимая нагрузка двигателя при повторно-кратковременном  |
|режиме выше, чем при длительном. При пуске с повышенной статической нагрузкой   |
|двигатель должен развивать и повышенный пусковой момент, превосходящий          |
|статический на значение требуемого динамического момента. Поэтому в             |
|повторно-кратковременном режиме работы требуется более высокая перегрузочная    |
|способность двигателя, чем при длительном. Требование высокой перегрузочной     |
|способности определяется также и необходимостью преодоления кратковременных     |
|механических перегрузок.                                                        |
|Наконец, условия нагревания и охлаждения двигателей при повторно-кратковременном|
|режиме отличаются от аналогичных условий при длительном режиме. Особенно сильно |
|это отличие проявляется у двигателей само вентиляцией, так как количество       |
|охлаждающего воздуха, поступающего в двигатель, зависит от его частоты. Во время|
|переходных процессов и пауз теплоотдача двигателя ухудшается, что оказывает     |
|существенное влияние на допустимую нагрузку двигателя. Все эти условия          |
|определяют необходимость использования в электроприводах механизмов циклического|
|действия специальных двигателей, номинальным режимом которых является           |
|повторно-кратковременный режим, характеризующийся определенной номинальной      |
|продолжительностью включения: ПВном=[pic] где [pic]- соответственно время работы|
|и время паузы.                                                                  |
|В повторно-кратковременном режиме при работе с номинальной нагрузкой температура|
|двигателя колеблется около допустимого значения, увеличиваясь во время работы и |
|снижаясь во время паузы. Очевидно, отклонения температуры от допустимой тем     |
|выше, чем больше при данной ПВ продолжительность цикла [pic] и чем меньше       |
|постоянная времени нагрева двигателя [pic]. Чтобы ограничить возможную          |
|максимальную                                                                    |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|КП.1806.00.16.ПЗ                                                                |
|лист                                                                            |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|3                                                                               |
|                                                                                |
|изм                                                                             |
|лист                                                                            |
|№докум                                                                          |
|подп                                                                            |
|дата                                                                            |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|3. Задание на проект                                                            |
|Выбрать двигатель постоянного тока независимого возбуждения механизма           |
|передвижения моста универсального, крана кинематическая схема которого          |
|представлена на рис. 1.                                                         |
|                                                                                |
|Кинематическая схема                                                            |
|[pic]                                                                           |
|рис. 1                                                                          |
|                                                                                |
|1 – тальная конструкция мостового крана;                                        |
|2 – подкрановые пути;                                                           |
|3 – механизм передвижения;                                                      |
|4 – тележка с механизмом передвижения и подъемной лебедкой;                     |
|5 – грузозахватывающее устройство.                                              |
|   |    |          |    |     |КП.1806.00.16.ПЗ                        |лист |
|   |    |          |    |     |                                        |5    |
|изм|лист|№докум    |подп|дата |                                        |     |
|                                                                                |
|                                                                                |
|3.1 Исходные данные                                                             |
|грузоподъемность mном, т;                                                       |
|номинальная продолжительность включения ПВном,%;                                |
|число включений в час h, 1/ч;                                                   |
|скорость 9ном, м/с;                                                             |
|требуемое ускорение а, м/c[pic];                                                |
|масса моста крана mм, т;                                                        |
|масса тележки mт,т;                                                             |
|передаточное число редуктора (р;                                                |
|диаметр ходовых колес Dк, м;                                                    |
|диаметр цапф (подшипников ходовых колес) dц, м;                                 |
|КПД передачи механизма (м;                                                      |
|коэффициент трения реборд ходовых колес Кр=1,5;                                 |
|коэффициенты трения (=0,1; (=0,6*10[pic]м.                                      |
|                                                                                |
|Таблица 1                                                                       |
|Вариант                                                                         |
|mном, т                                                                         |
|ПВном,%                                                                         |
|h, 1/ч                                                                          |
|9ном, м/с                                                                       |
|а, м/c[pic]                                                                     |
|mм, т                                                                           |
|mт,т                                                                            |
|(р                                                                              |
|Dк, м                                                                           |
|dц, м                                                                           |
|(м                                                                              |
|                                                                                |
|16                                                                              |
|8                                                                               |
|40                                                                              |
|65                                                                              |
|1.4                                                                             |
|0.17                                                                            |
|20                                                                              |
|4.0                                                                             |
|16                                                                              |
|0.6                                                                             |
|0.07                                                                            |
|0.82                                                                            |
|                                                                                |
|   |    |          |    |     |КП.1806.00.16.ПЗ                        |лист |
|   |    |          |    |     |                                        |6    |
|изм|лист|№докум    |подп|дата |                                        |     |
|                                                                                |
|                                                                                |
|4. Методика выбора двигателя для механизма передвижения моста универсального    |
|крана                                                                           |
|4.1. Время пуска и торможения.                                                  |
|tп=tт=9ном/a=1,4/0,17=8,2352941 с.                                              |
|4.2. Время работы.                                                              |
|tр1=tр2=[pic] с.                                                                |
|4.3. Время движения с установившейся скоростью.                                 |
|tуст=tр1-(tр+tт)=22,153846-(8,235991*2)=5,882026 с.                             |
|В некоторых случаях бывает tуст=0. В этом случае электропривод работает в       |
|неустановившихся режимах.                                                       |
|4.4. Время цикла.                                                               |
|tц=[pic] с.                                                                     |
|4.5. Время паузы.                                                               |
|tо=tц-2*tр=55,384515-2*22,153846=11,076923 с.                                   |
|4.6. Суммарный момент инерций привода.                                          |
|J=K[pic](mном+mт=mм)p[pic]=1,5*(8000+4000+20000)*0,0135417[pic]=                |
|=8,8032 кг*м[pic]                                                               |
|где p=Dк/2*tр=0,6/2*22,153846=0,0135417 м.                                      |
|K[pic] - коэффициент запаса, учитывающий неизвестный на этапе предварительных   |
|расчетов момент инерций двигателя K[pic]<2. Полученная оценка J дает возможность|
|рассчитать приближенную нагрузочную диаграмму двигателя.                        |
|4.7. Вес груза имеющего массу m.                                                |
|Gном=mном*g=8000*9,81=78480 кг.                                                 |
|g-ускорение свободного падения.                                                 |
|4.8. Общий вес незагруженного механизма.                                        |
|Gо’=(mм=mт)*g=(20000+4000)*9,81=235440 Н.                                       |
|4.9. Момент статической нагрузки при движений с грузом.                         |
|Mcm1=[pic]=[pic]=                                                               |
|=147.15 Н*м.                                                                    |
|                                                                                |
|4.10. Момент статической нагрузки при движений без груза.                       |
|Mcm2=[pic]=[pic]=110,36 Н*м.                                                    |
|                                                                                |
|   |    |          |    |     |КП.1806.00.16.ПЗ                        |лист |
|   |    |          |    |     |                                        |7    |
|изм|лист|№докум    |подп|дата |                                        |     |
|                                                                                |
|                                                                                |
|4.11. Момент двигателя при пуске с грузом                                       |
|Мп1=Мст+J*(=147,15+12,59*8,7=256,68 Н*м.                                        |
|где (=a/p c[pic].                                                               |
|4.12. Момент двигателя при торможений с грузом.                                 |
|Мт1=Мст1-J*(=147,15-12,55*8,7=37,62 Н*м.                                        |
|4.13. Момент двигателя при пуске без груза.                                     |
|Мп2=Мсп2-J*(=110,36+110,13=219,89 Н*м.                                          |
|4.14. Момент двигателя при торможений без груза.                                |
|Мт2=Мст2-J*(=110,36-110,13=0,83  Н*м.                                           |
|4.15. Эквивалентный момент двигателя при заданной ПВ.                           |
|Мэкв=[pic]=                                                                     |
|=[pic] Н*м.                                                                     |
|4.16. Требуемая номинальная скорость двигателя.                                 |
|(н=9н/p 1,4/0,0135=103,7 рад/с.                                                 |
|4.17. Требуемая мощность двигателя при заданной ПВном.                          |
|Ртр==Мэкв*(н=160,72*103,7=16,6 кВт.                                             |
|4.18. Требуемая частота вращения двигателя.                                     |
|n=9,55*(н=9,55*103,7=990,335 мин[pic].                                          |
|4.19. Выбрать двигатель по каталогу для заданной ПВном.                         |
|Таблица 2                                                                       |
|Тип                                                                             |
|Рн,кВт                                                                          |
|Uн,В                                                                            |
|Iн,А                                                                            |
|nн,мин[pic]                                                                     |
|Jдв,                                                                            |
|кг*м[pic]                                                                       |
|                                                                                |
|4ПФ160S                                                                         |
|18,5 кВт                                                                        |
|440 В                                                                           |
|48,6 А                                                                          |
|1090 мин[pic][pic]                                                              |
|25*10[pic]                                                                      |
|                                                                                |
|   |    |          |    |     |КП.1806.00.16.ПЗ                        |лист |
|   |    |          |    |     |                                        |8    |
|изм|лист|№докум    |подп|дата |                                        |     |
|                                                                                |
|                                                                                |
|5. Проверка выбранного двигателя на перегрузочную способность                   |
|5.1 Максимальный момент двигателя                                               |
|Мmax.дв=[pic] Н*м.                                                              |
|где (- перегрузочная способность двигателя (по каталогу). Для двигателей        |
|постоянного тока перегрузочная способность определяется исходя из коммутационной|
|способности и принимается (=2,5-3.                                              |
|(н – номинальная угловая скорость выбранного двигателя.                         |
|(=(n/30=3,14*1090/30=144 рад/с.                                                 |
|5.2 Максимальный момент производственного механизма                             |
|Мmax.мах=Мcm1+Мдин.дв=Мсm1=[1,2*Jдв+[pic]*p[pic]]*[pic]                         |
|=14,715+[1,2*25*10[pic]+3200*0,0135[pic]]*[pic]=202,7468 Н*м.                   |
|J- момент инерций двигателя [кг*м[pic]]                                         |
|5.3. Проверка двигателя на перегрузочную способность производится исходя из     |
|неравенства                                                                     |
|Мmax.дв[pic]Мсm.мех.     405,7[pic]202,7 Н*м                                    |
|Если неравенство выполняется, то выбранный двигатель подходит.                  |
|   |    |          |    |     |КП.1806.00.16.ПЗ                        |лист |
|   |    |          |    |     |                                        |9    |
|изм|лист|№докум    |подп|дата |                                        |     |
|                                                                                |
|                                                                                |
|6. Построение нагрузочной диаграммы                                             |
|Нагрузочная диаграмма М=((t) строится в прямоугольной системе координат.        |
|По оси абсцисс откладывается время tп,tт,tуст,tо, а по оси ординат значения     |
|моментов, соответствующие этим значениям времени.                               |
|   |    |          |    |     |КП.1806.00.16.ПЗ                        |лист |
|   |    |          |    |     |                                        |10   |
|изм|лист|№докум    |подп|дата |                                        |     |
|                                                                                |
|                                                                                |
|7. Расчет механической характеристики двигателя постоянного тока параллельного  |
|возбуждения                                                                     |
|7.1. КПД двигателя при номинальной нагрузке                                     |
|[pic]=Pн*10[pic]Uн*Iн=18,5*10[pic]/440*48,6=0,865                               |
|7.2 Сопротивление обмотки якоря                                                 |
|Ra=0,5(1-[pic]н)Uн/Iн=0,5(1-0,865)440/48,6=0,61 Ом.                             |
|7.3. Частота вращения идеального холостого хода                                 |
|[pic]=[pic] мин[pic].                                                           |
|7.4. Номинальный момент двигателя                                               |
|Мн=9,55Рн/nн=9,55*18500/1090=162 Н*м.                                           |
|7.5. Построение механической характеристики n=((M) по двум координатам:         |
|М=0; n=n[pic]=1168 мин[pic].                                                    |
|М=Мн=162 н*м.; n=nн=1090 мин[pic].                                              |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|   |    |          |    |     |КП.1806.00.16.ПЗ                        |лист |
|   |    |          |    |     |                                        |11   |
|изм|лист|№докум    |подп|дата |                                        |     |
|                                                                                |
|                                                                                |
|9. Литература                                                                   |
|1. Москаленко В.В., Электрический привод; Учебник электротехнических спец. техн.|
|–М. :Высшая школа, 1991. 430с.: ил.                                             |
|2. Москаленко Н.Ф., Козаченко В.Ф. Общий курс электропривода. М.:               |
|Энергоатомиздат, 1986. 416с.                                                    |
|3. Цейтлин Л.С. Электропривод, электрооборудование и основы управления. М.,     |
|Высшая школа, 1985.                                                             |
|4. Справочник по автоматизированному электроприводу. Под ред. В.А. Елисеева и   |
|А.В. Шинявского. М.: Энергоатомиздат. 1983.616с.                                |
|5. Справочник по электрическим машинам: В 2т. Т1/ Под общей редакцией И.П.      |
|Копылова и Б.К. Клокова, - М.: Энергоатомиздат, 1988.-456с.                     |
|6. Справочник по электрическим машинам: В 2т. Т2/ Под общей редакцией И.П.      |
|Копылова и Б.К. Клокова, - М.: Энергоатомиздат, 1988.-456с.                     |
|                                                                                |
|   |    |          |    |     |КП.1806.00.16.ПЗ                        |лист |
|   |    |          |    |     |                                        |13   |
|изм|лист|№докум    |подп|дата |                                        |     |
|                                                                                |
|                                                                                |
|температуру двигателя, ограничивают допустимую длительность цикла. Для          |
|отечественных серий двигателей повторно-кратковременного режима допустимое время|
|цикла установлено равным 10 мин. С увеличением ПВ номинальная мощность двигателя|
|уменьшается.                                                                    |
|Промышленность выпускает ряд серий двигателей повторно-кратковременного режима: |
|асинхронные крановые с короткозамкнутым ротором серии MTKF и с фазным ротором   |
|MTF;  аналогичные металлургические серий МТКН и МТН; постоянного тока серий Д.  |
|Асинхронные двигатели серии МТ и новой серий 4МТ предназначены для работы на    |
|подъемно-транспортных механизмах и в электроприводе механизмов металлургических |
|агрегатов. Для машин указанных серий характерна удлиненная форма ротора (якоря),|
|обеспечивающая снижение момента инерций.                                        |
|Двигатели серии 4А с повышенным скольжением (4АС) предназначены для привода     |
|механизмов с пульсирующей нагрузкой, а также механизмов работающих в            |
|повторно-кратковременном режиме S3 и перемежающемся S6 по ГОСТ 183-74. Двигатели|
|постоянного тока серий Д предназначены для специализированных кранов,           |
|вспомогательных металлургических механизмов с повторно-кратковременным режимом  |
|работы, большим числом включений, широким диапазоном регулирования частоты      |
|вращения.                                                                       |
|   |    |          |    |     |КП.1806.00.16.ПЗ                        |лист |
|   |    |          |    |     |                                        |4    |
|Изм|лист|№докум    |подп|дата |                                        |     |
|                                                                                |
|8. Расчет пусковых резисторов двигателя постоянного тока независимого           |
|возбуждения.                                                                    |
|8.1 Расчет сопротивления якоря.                                                 |
|[pic]Ом.                                                                        |
|где [pic]Ом.                                                                    |
|Количество ступеней 2 (т.к. Pн > 10кВт)                                         |
|Наибольший пусковой ток.                                                        |
|[pic]А.                                                                         |
|Ток переключения.                                                               |
|[pic]                                                                           |
|8.2 Отношения токов.                                                            |
|[pic]                                                                           |
|8.3 Сопротивление первой ступени.                                               |
|[pic]Ом.                                                                        |
|Сопротивление второй ступени.                                                   |
|[pic]Ом.                                                                        |
|8.4 Сопротивления функций пускового реостата.                                   |
|[pic]Ом.                                                                        |
|[pic]Ом.                                                                        |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|   |    |          |    |     |КП.1806.00.16.ПЗ                        |лист |
|   |    |          |    |     |                                        |12   |
|изм|лист|№докум    |подп|дата |                                        |     |





смотреть на рефераты похожие на "Расчет мощности и выбор двигателя для механизма циклического действия "