Расчет схемы мостового крана
Состав кранового оборудования. Подъемно-транспортные устройства. Механизм подъема мостового крана. Расчет основных нагрузок, действующих в системе. Выбор двигателя и редуктора, сглаживающего фильтра и трансформатора, датчиков. Описание работы системы.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.06.2013 |
| Размер файла | 3,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
78
Содержание
- Введение
- 1. Обзор существующих подъемных систем
- 1.1 Подъемно-транспортные устройства
- 1.2 Механизм подъема мостового крана
- 2. Расчетно-конструкторская часть
- 2.1 Расчет основных нагрузок, действующих в системе
- 2.2 Выбор двигателя
- 2.3 Выбор редуктора
- 2.4 Расчет широтно-импульсного транзисторного преобразователя
- 2.5 Расчет основных статических параметров двигателя
- 2.6 Выбор тахогенератора
- 2.7 Динамический расчет электропривода
- 2.8 Расчет выпрямителя источника питания
- 2.9 Выбор и расчет сглаживающего фильтра
- 2.10 Выбор трансформатора источника питания
- 3. Описание работы системы
- 3.1 Блок регулятора
- 3.2 Регулятор тока
- 3.3 Широтно-импульсный модулятор
- 4. Выбор датчиков
- 4.1 Выбор датчика конечного положения
- 4.2 Выбор датчика скорости и положения
- 4.3 Выбор датчика веса груза и перегрузки
- 5. Разработка систем управления
- 5.1 Разработка функциональной схемы системы управления модуля вертикального перемещения груза
- 5.2 Выбор микропроцессора
- 5.3 Разработка модуля связи с компьютером
- 5.4 Описание алгоритма работы микропроцессора
Введение
Создание нового образца МС обычно сопровождается использованием в разнообразных вариантах гибких технологических решений. Разновидностью этого принципа является модульный подход. Модули могут легко соединяться, образуя сложные технические системы. Разъединяться и заменяться с целью получения ТС с другими компонентами и техническими характеристиками при модернизации, ремонте. В общем случае модуль характеризуется конструктивной и технологической завершенностью, обладает строго фиксированными параметрами (функциональные характеристики, геометрические размеры), принадлежащие заранее установленным параметрическим типоразмерным рядам.
Особые условия использования электропривода в грузоподъёмных машинах явились основой для создания специальных серий электрических двигателей и аппаратов кранового исполнения. В настоящее время крановое электрооборудование имеет в своём составе серии крановых электродвигателей переменного и постоянного тока, серии силовых и магнитных контроллеров, кнопочных постов, конечных выключателей, тормозных электромагнитов и электрогидравлических толкателей, пускотормозных резисторов и ряд других аппаратов, комплектующих разные крановые электроприводы.
Развитие машиностроения, занимающиеся производством грузоподъемных машин, является важным направлением развития народного хозяйства страны.
1. Обзор существующих подъемных систем
1.1 Подъемно-транспортные устройства
Однобалочные мостовые краны с электрическим приводом разделяются на опорные и подвесные. Краны грузоподъемностью до 5 т оборудуются электроталями, управляемыми с пола: на кранах большей грузоподъемности устанавливаются обычные механизмы подъема мостовых кранов опорной конструкции и управляются с неподвижной или подвижной кабины. В качестве несущей балки однобалочных кранов подвесной конструкции применяют, двутавр. В необходимых случаях несущую балку усиливают вертикальной шпренгельной конструкцией и горизонтальной фермой. Балки подвешивают к ходовым кареткам, которые перемещаются по подкрановым двутавровым направляющим. Половина опорных кареток - приводные. Высота подъема зависит от высоты перекрытий, на которых подвешиваются подкрановые пути и высоты подъема подобранного тельфера. Стыковку несущих балок соседних пролетов осуществляют с помощью специальных замков, предотвращающих переход тележки на соседний полет при открытом замке. Подвесные мостовые краны существенно легче опорных мостовых кранов той же грузоподъемности. К тому же они позволяют использовать практически всю полезную площадь производственного помещения. Схемы однобалочных мостовых кранов представлены на рисунках 1.1, 1.2, 1.3.
Рисунок 1.1 - Кран мостовой подвесной однобалочный
Рисунок 1.2 - Схема крана мостового подвесного однобалочного
Кран-балки опорные передвигаются по монорельсовым двутавровым путям, смонтированным на опорах. В качестве опор используются либо несущие конструкции здания, либо специально изготовленные для кран-балки опоры. Опорные кран-балки безопаснее в использовании и имеют более длительный срок службы, чем подвесные.
Рисунок 1.3 - Схема крана мостового опорного однобалочного
Существуют также многопролетные мостовые краны (схема двухпролетного представлена на рисунке 1.4), они отличаются тем, что крепятся на большем числе подвесов. При увеличении нагрузок на кран используют двухбалочные краны (рисунок 1.5).
Рисунок 1.4 - Схема крана мостового подвесного двухпролетного
Рисунок 1.5 - Схема крана мостового двухбалочного
1.2 Механизм подъема мостового крана
1.2.1 Характеристика механизма подъема мостового крана
Электрические подъёмные краны - это устройства служащие для вертикального и горизонтального перемещения грузов. Подвижная металлическая конструкция с расположенной на ней подъемной лебёдкой являются основными элементами подъёмного крана. Механизм подъемной лебёдки приводится в действие электрическим двигателем.
Подъемный кран представляет собой грузоподъемную машину циклического действия, предназначенную для подъема и перемещения груза, удерживаемого грузозахватным устройством (крюк, грейфер). Он является наиболее распространенной грузоподъемной машиной, имеющей весьма разнообразное конструктивное исполнение и назначение.
Мостовой кран (рисунок 1.6) представляет собой мост, перемещающейся по крановым путям на ходовых колесах, которые установлены на концевых балках. Пути укладываются на подкрановые балки, опирающиеся на выступы верхней части колонны цеха. Механизм передвижения крана установлен на мосту крана. Управление всеми механизмами происходит из кабины прикрепленной к мосту крана. Питание электродвигателей осуществляется по цеховым троллеям. Для подвода электроэнергии применяют токосъемы скользящего типа, прикрепленные к металлоконструкции крана. В современных конструкциях мостовых кранов токопровод осуществляется с помощью гибкого кабеля. Привод ходовых колес осуществляется от электродвигателя через редуктор и трансмиссионный вал.
Любой современный грузоподъемный кран в соответствии с требованиями безопасности, может иметь для каждого рабочего движения в трех плоскостях, следующие самостоятельные механизмы: механизм подъема-опускания груза, механизм передвижения крана в горизонтальной плоскости и механизмы обслуживания зоны работы крана (передвижения тележки).
мостовой кран подъемное устройство
Рисунок 1.6 - Общий вид мостового крана
Типичная кинематическая схема механизма подъема крана приведена на рисунке 1.7.
Рисунок 1.7 - Кинематическая схема механизма подъема главного крюка: 1 - двигатель; 2 - муфта; 3 - тормоз; 4 - редуктор; 5 - барабан; 6 - полиспаст; 7 - неподвижный блок полис - пасты
Грузоподъемные машины изготовляют для различных условий использования по степени загрузки, времени работы, интенсивности ведения операций, степени ответственности грузоподъемных операций и климатических факторов эксплуатации. Эти условия обеспечиваются основными параметрами грузоподъемных машин. К основным параметрам механизма подъёма относятся: грузоподъемность, скорость подъема крюка, режим работы, высота подъема грузозахватного устройства.
Номинальная грузоподъемность - масса номинального груза на крюке или захватном устройстве, поднимаемого грузоподъемной машиной.
Скорость подъема крюка выбирают в зависимости от требований технологического процесса, в котором участвует данная грузоподъемная машина, характера работы, типа машины и ее производительности.
Режим работы грузоподъемных машин цикличен. Цикл состоит из перемещения груза по заданной траектории и возврата в исходное положение для нового цикла.
В качестве прототипа для проектируемого робота-загрузчика был выбран мостовой кран, представленный на листе 220401.120000.000 ВО графической части дипломного проекта. Кран состоит из моста 1, на котором расположена тележка крана 2, механизм передвижения крана 3 и электрооборудование 4. Электрооборудование включает электроприводы передвижения крана и тележки, электропривод механизма подъема, а также систему управления крана.
На листе 220401.120200.000 СБ представлен механизм подъема груза. Он состоит из площадки 6, на которой расположен электродвигатель 3, редуктор 7, грузовой барабан 2. Электродвигатель 3 соединен с входным валом редуктора 7 муфтой 4.
Выходной вал редуктора 7 соединен с помощью цилиндрической зубчатой передачи, образованной шестерней 9 на выходном валу редуктора 7 и зубчатым колесом 8 на валу грузового барабана 2, с грузовым барабаном 2, на котором намотан канат двойной свивки 1.
Для предотвращения движения барабана при отключенном электропитании и в статических режимах работы электропривода при удержании груза используется колодочный тормоз 5, общий вид которого показан на листе 220401.120205.000 СБ.
1.2.2 Условия работы и общая техническая характеристика электрооборудования механизма подъема мостового крана
Повышенная опасность работ при транспортировке поднятых грузов требует при проектировании и эксплуатации соблюдение обязательных правил по устройству и эксплуатации подъемно-транспортных машин. На механизмах подъема и передвижения правилами по устройству и эксплуатации предусмотрена установка ограничителей хода, которые воздействуют на электрическую схему управления. Конечные выключатели механизма подъема ограничивают ход грузозахватывающего приспособления вверх, а выключатели механизмов передвижения моста и тележки ограничивают ход механизмов в обе стороны. Предусматривается также установка конечных выключателей, предотвращающих наезд механизмов в случае работы двух и более кранов на одном мосту. Исключение составляют установки со скоростью движения до 30 м/мин. Крановые механизмы должны быть снабжены тормозами закрытого типа, действующими при снятии напряжения.
На крановых установках допускается применять рабочее напряжение до 500 В, поэтому крановые механизмы снабжают электрооборудованием на напряжения 220, 380, 500 В переменного тока и 220, 440 В постоянного тока. В схеме управления предусматривают максимальную защиту, отключающую двигатель при перегрузке и коротком замыкании. Нулевая защита исключает самозапуск двигателей при подаче напряжения после перерыва в электроснабжении. Для безопасного обслуживания электрооборудования, находящегося на ферме моста, устанавливают, блокировочные контакты на люке и двери кабины. При открывании люка или двери напряжение с электрооборудования снимается.
2. Расчетно-конструкторская часть
Сформулируем требования к механизму вертикального перемещения робота-погрузчика, которые будут являться исходными данными для проектирования электропривода.
Разработать систему управления электропривода подъема мостового крюкового крана с техническими характеристиками:
- Gн=4,0 - номинальная грузоподъемность, т;
- Go=1,5 - сила тяжести грузозахватного устройства, кН;
- Vп=1,5 - скорость подъема грузозахватного устройства, м/мин;
- tс. р. =10 - среднесуточное время работы механизма, ч;
- H=5 - высота подъема груза, м;
- Q=16 - производительность мостового крана, т/ч;
- nн=1000 - номинальная скорость вращения электродвигателя, об/мин;
- z=4 - число включений в час;
- tв. о. =0,12 - относительная продолжительность включения;
- Rбар=0,3 - радиус барабана, м;
- =0,05 - статическая ошибка отработки входного сигнала;
- tпп=0,1 - время переходного процесса замкнутой системы, с;
- =32 - перерегулирование, %.
Расчет произвести методом номинальных режимов. Система электропривода: широтно-импульсный электропривод постоянного тока с управлением от микро ЭВМ.
2.1 Расчет основных нагрузок, действующих в системе
Выбор мощности электродвигателя произведем по методу номинальных режимов, выбор мощности электродвигателей при этом методе основан на использовании средних статистических данных по фактическим режимам работы кранов, что является его достоинством.
Выбор электродвигателя производят в следующей последовательности:
2.1.1 Рассчитываем статическую мощность при подъеме номинального груза :
, (2.1)
где - к. п. д. подъемного механизма.
- к. п. д. барабана,
- к. п. д. цилиндрического редуктора,
- к. п. д. электродвигателя.
2.1.2 Отношение времени пуска ко времени рабочей операции для крановых механизмов принимаем равной 0,1.
.
2.1.3 Рассчитываем эквивалентную мощность для рабочей части цикла:
, (2.2)
где при .
2.1.4 Определяем режим работы механизма подъема, предварительно определив фактическую относительную продолжительность включения:
(2.3)
где
Таким образом, принимаем ПВ=60%, относим механизм подъема крана к тяжелому (Т) режиму работы, так как число включений 4 в час. Режим работы электрооборудования принимаем Е3.
2.1.5 Необходимую номинальную мощность электродвигателя, при ПВ=60% определяем по формуле:
. (2.4)
2.1.6 Определяем расчетную мощность электродвигателя с учетом коэффициента запаса:
, (2.5)
Где Кз = 1,2 - коэффициент запаса;
Pэн=P60 - необходимая номинальная мощность электродвигателя.
.
2.2 Выбор двигателя
2.2.1 Предварительный выбор двигателя из справочной литературы
По результатам расчёта номинальной мощности из справочников были выбраны двигатели, основные параметры которых указаны в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Параметры двигателей
|
Наименование |
Рн [кВт] |
nн [об/мин] |
Uн [В] |
Iя [А] |
Rя [Ом] |
Mн [Н?м] |
Jя [Н?м2] |
|
|
П-31 |
1,5 |
1500 |
220 |
8,7 |
2,46 |
12,2 |
0,09 |
|
|
П-41 |
1,5 |
1000 |
220 |
9,3 |
2,9 |
19,5 |
0,15 |
|
|
П-42 |
1,5 |
750 |
220 |
9,75 |
2,92 |
27,3 |
0,18 |
Окончательно требуется выбрать только один из двигателей. Для этого необходимо построить энергетические характеристики для каждого из них, а затем по графику выбрать соответствующий требуемым параметрам мостового крана.
2.2.2 Определение характеристик двигателя
Для построения энергетических характеристик, для каждого двигателя необходимо рассчитать следующие параметры:
номинальная угловая скорость двигателя
, (2.6)
где n - номинальная частота вращения двигателя.
рад/с;
рад/с;
рад/с;
номинальный вращательный момент двигателя
; (2.7)
Н·м;
Н·м;
Н·м.
Так как двигатель постоянного тока допускается перегружать в 24 раза, то принимаем максимальный крутящий момент Ммакс=2·Мном.
2.2.3 Строим энергетические характеристики , .
Рисунок 2.1 - Энергетические характеристики двигателей с Рном=1,5 кВт
2.2.4 Определение требуемых характеристик подъема крана
требуемый момент для подъема груженого крана:
(2.8)
где G - вес подъемного устройства с грузом, G=40740 Н;
Dбар - диаметр барабана.
требуемую угловую скорость для подъема груженого крана:
, (2.9)
где Vп - линейная скорость подъема, Vп=0,025 м/с.
рад/с.
2.2.5 Расчет ориентировочного значения передаточного числа редуктора:
(2.10)
2.2.6 Определение ожидаемой линейной скорости на выходе редуктора с ориентировочным передаточным числом
(2.11)
Полученные значения удовлетворяют условию
.
2.2.7 Определение реального передаточного числа и пересчет линейной скорости после редуктора
Реальное передаточное число выбирается из ряда (для червячных двухступенчатых редукторов): 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 125; 160; 200; 250; 320; 400. Соответственно выбираем для каждого двигателя ближайшее большее передаточное число.
Для П-31 - iред=320; для П-41 - iред=400; для П-42 - iред=320.
Пересчитаем линейные скорости
Исходя из ранее перечисленных ограничений и оптимальных параметров системы, выбираем двигатель П-42, параметры которого приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Параметры выбранного двигателя
|
Наименование |
Рн [кВт] |
nн [об/мин] |
Uн [В] |
Iя [А] |
Rя [Ом] |
Mн [Н?м] |
Jя [Н?м2] |
|
|
П-42 |
1,5 |
750 |
220 |
9,75 |
2,92 |
27,3 |
0,18 |
2.3 Выбор редуктора
Выбор редуктора осуществляется по параметрам выбранного двигателя, рассчитанным характеристикам: i = 320, , ; геометрическим размерам, если они указаны в задании.
Для мехатронной системы, редуктор является конструктивным элементом. Поэтому необходимо учесть и его массогабаритные параметры.
Выбираем редуктор червячный двухступенчатый горизонтальный типа 2Ч-80/160 с основными параметрами, приведенными в таблице 2.3.
Таблица 2.3 - Параметры выбранного редуктора
|
Тип редуктора |
Типо-размер |
Межосевое расстояние, мм |
Переда-ваемая мощность, кВт |
Крутящий момент на тихоходном валу, Н м |
Переда-точное число |
Завод-изгото-витель |
|
|
Червячный двухсту-пенчатый |
2Ч-80/160 |
290 |
1,66 |
6300 |
320 |
Ижевский редуктор-ный завод |
2.4 Расчет широтно-импульсного транзисторного преобразователя
2.4.1 Исходные данные для расчета
Рассчитаем транзисторный ШИП для управления двигателем постоянного тока П-42 по цепи якоря в динамическом режиме.
Для получения линейных характеристик по каналу управления примем для ШИП симметричный закон коммутации силовых ключей о=0,5.
С учетом номинального напряжения Uн, потерь на силовых ключах в режиме насыщения Uк и необходимость иметь 20% запас по напряжению, выбираем напряжение источника питания.
U=1,2·UH+2·Uk,
где Uk - потеря напряжения на ненасыщенном силовом ключе, Uk=5В.
U=1,2·220+2·5=274 В.
Ток якоря двигателя в динамических режимах превышает Iн в 2,54 раза, поэтому допустимый ток силового транзисторного ключа равен
Iтк=4·Iн.
Iтк=4·9,75=39 А.
2.4.2 Выбор силовых полупроводниковых элементов
Выбираем для транзисторного ключа IGBT-модуль М2ТКИ-200-06 со следующими параметрами:
- напряжение коллектор-эмиттер, Uкт, В……………………. ….600
- напряжение насыщения коллектор-эмиттер, Uктнас, В…………2,2
- максимальный ток коллектора, Ikmax, А…………………………200
- импульсный ток коллектора, Iки, А………………………………400
- время включения, tвкл, с……………………………. ...…. ….0,4·10-6
- время выключения, tвыкл, с…………………………………….0,7·10-6
- мощность рассеивания на коллекторе, Ррк, Вт………………1000
- тепловое сопротивление "переход-корпус", Rтеп, оС/Вт………0,07
Выбираем диод, шунтирующий IGBT-модуль, Д132-50 со следующими параметрами:
- действующий ток, IVD, А………………………………………….50
- пороговое напряжение, Uo, В…………………………. ……...1,35
- динамическое сопротивление, RVD, Ом………………………0,002
- сопротивление при типовом охладителе и естественном охлаждении, RVDT, оС/Вт…………………………………………………….0,55
- максимальная температура структуры, pn, oС…. ……………190
2.4.3 Определение оптимальной частоты коммутации ШИП
В связи с применением ненасыщенного ключа коэффициент форсировок на включение и отключение транзисторов К1=1 и К2=1.
Длительность фронта и спада коллекторного тока силового ключа примем по паспортным данным силового IGBT-модуля:
t+ = 0,4 мкс = 0,4.10-6 с;
t - = 0,7 мкс = 0,7.10-6 с;
Определим оптимальную частоту коммутации ШИП:
fопт = Kf,
где Kf =0,332 для ШИП с симметричным законом коммутации;
,
fопт = 0,332.
Принимаем частоту коммутации fk=450 Гц.
2.4.4 Определение постоянных и базовых величин, необходимых для расчета электромагнитных нагрузок
Постоянная двигателя:
.
В·с/рад.
Базовая скорость:
.
рад/с.
Базовый ток:
Iб = .
Iб = А.
Базовый момент
Мб=Со·Iб.
Мб=2,439·93,8=228,8 Н·м.
Учитывая, что ШИП с симметричным управлением не искажает естественных механических характеристик двигателя, определяем относительную продолжительность включения в номинальном режиме:
.
Относительная скорость в номинальном режиме:
.
Относительная электромагнитная постоянная времени:
,
где Т - период коммутации;
с.
Определяем частоту вращения на естественной механической характеристике для максимального тока двигателя в динамическом режиме (Iмакс = 39 А).
, рад/с.
относительное значение этой скорости:
,
2.4.5 Среднее значение тока двигателя
.
.
А.
2.4.6 Действующее значение тока двигателя
,
где ;
.
2.4.7 Средний ток транзисторного ключа при максимальном токе двигателя
.
,
2.4.8 Действующий ток транзисторного ключа
2.4.9 Средний ток шунтирующего диода
2.4.10 Действующий ток шунтирующего диода
2.4.11 Определение потерь энергии в силовом транзисторном ключе
где
-сопротивление насыщенного ключа.
Полученная величина меньше допустимой мощности рассеяния на коллекторе силового IGBT-модуля.
2.4.12 Определение потерь мощности на шунтирующем диоде
Рvd=Uo·Ivdcp+ Ivdcp2·RVD.
Рvd=1,35·11+112·0,002=15,1 Вт.
2.4.13 Определение максимальной температуры структуры диода при условии, что температура окружающей среды не превышает окр=50оС
'pn=окр+Pvd·RVDT.
'pn=50+15,1·0,55=58,3 оС.
Так как 'pn< [pn] =190 оС, то дополнительное охлаждение диодов не требуется.
2.4.14 Расчет суммарных дополнительных потерь в системе ШИП-ДПТ в относительных единицах
2.4.15 Абсолютные дополнительные потери
2.4.16 Основные потери в цепи якоря двигателя
2.4.17 Потери мощности в цепи якоря двигателя
2.5 Расчет основных статических параметров двигателя
2.5.1 Сопротивление якорной цепи в нагретом состоянии
где tном - температура двигателя в номинальном режиме работы, tном=80оС;
tхол - температура двигателя в не нагретом состоянии, tхол=20оС;
- температурный коэффициент сопротивления для медной обмотки, =0,004 [1/оС].
2.5.2 Жесткость естественной механической характеристики
.
Н·м·с.
arctg (е) =59,9о - угол наклона естественной механической характеристики к оси .
2.5.3 Скорость идеального холостого хода для естественной механической характеристики
.
рад/с.
2.5.4 Момент короткого замыкания
Мкз=о·е.
Мкз=90,2·1,726=155,7 Н·м.
2.5.5 Ток короткого замыкания
.
А.
2.5.6 Построим естественную механическую и электромеханическую характеристики.
.
Рисунок 2.2 - Статическая электромеханическая характеристика
Рисунок 2.3 - Статическая механическая характеристика
2.6 Выбор тахогенератора
Выбор тахогенератора производится исходя из следующих условий:
Pтг= (0,010,1) Pдв;
Pтг=0,011500=15 Вт;
тг= (1,31,5) н;
тг=1,3н=1,378,5=102,1 рад/с;
Jтг= (0,10,2) Jя;
Jтг=0,15Jя=0,150,18=0,027 кгм2.
В соответствии с вышеперечисленным выбираем соответствующий тахогенератор /5/. Выбираем тахогенератор типа ДПР-72Н1-02. Параметры выбранного тахогенератора приведены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 - Параметры тахогенератора
|
Тип тахогенератора |
PНТГ, Вт |
НТГ, рад/с |
RЯТГ, Ом |
IЯТГ, А |
UНОМТГ, В |
JЯТГ, кг•м2 |
|
|
ДПР-72Н1-02 |
18,8 |
472 |
2,9 |
1,0 |
220 |
7,810-6 |
2.7 Динамический расчет электропривода
2.7.1 Основные параметры передаточной функции двигателя
Задаемся величиной максимального статического тока
Imax=2·Iн
Imax=2·9,75=19,5 А.
Сопротивление насыщенного ключа:
Rtr=.
Rtr= Ом.
Эквивалентное сопротивление якорной цепи
Rяэкв=Rном+Rtr.
Rяэкв=3,446+0,113=3,559 Ом.
Механическая постоянная времени с учетом приведенного момента инерции
,
где
Nm - коэффициент, учитывающий момент инерции механической части привода, Nm=4.
с.
Электромагнитная постоянная времени
с.
Коэффициент усиления (передачи) двигателя
,
2.7.2 Коэффициент передачи ШИП совместно с широтно-импульсным модулятором и с учетом того, что Uзт=5 В
2.7.3 Постоянная времени ШИП
Так как запаздывание на выходе ШИП в основном определяется частотой коммутации равной fk=450 Гц, сам по себе ШИП считаем безынерционным, но в реальной САУ на входе ШИП устанавливается апериодический фильтр, поэтому принимаем
ТШИП=0,002 с.
2.7.4 Коэффициент передачи и постоянная времени датчика тока
В качестве датчика тока используем шунт со следующими параметрами: Iшунта=40 А, Uшунта=5·10-3 В.
Коэффициент усиления усилителя датчика тока: Кудт=100.
Примем максимальный ток электродвигателя равным:
Imax=2·Iн
Imax=2·9,75=19,5 А.
Постоянная времени датчика тока
Tдт=0,002c.
2.7.5 Коэффициент передачи и постоянная времени датчика скорости
Коэффициент передачи тахогенератора
,
где RВХ - сопротивление входа усилителя; RВХ = 5 кОм;
UНОМТГ - номинальное напряжение питания тахогенератора;
НОМТГ - скорость вращения тахогенератора;
IЯТГ - ток якоря тахогенератора;
RЯТГ - сопротивление якоря тахогенератора;.
Постоянная времени датчика скорости
Tтг=0,002c.
2.7.6 Определение коэффициента усиления разомкнутой системы
,
где D - диапазон регулирования;
- определяется по электромеханической характеристике двигателя;
- статическая ошибка отработки управляющего воздействия.
Рассчитаем коэффициент усиления промежуточного усилителя:
.
Тогда значения коэффициентов усиления регулятора тока и регулятора скорости будут равны:
.
Постоянные времени регулятора тока и скорости соответственно равны
Трт=0,002с; Трс=0,002c.
Динамическая модель электропривода мостового крана представлена на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 - Динамическая модель приводной системы
Передаточные функции звеньев для динамической модели на рисунке 2.4:
; ; ; ;
; ; .
Коэффициенты передачи и постоянные времени звеньев:
КРС=37; ТРС = 0,002;
КРТ=37; ТРТ =0,002;
КШИП=83,6; ТШИП=0,002;
КДТ = 0,013; ТДТ=0,002;
КТГ= 0,063; ТТГ=0,002;
КД= 0,41; ТМ=0,431;
1/RЯ=1/3,559=0,281; ТЯ = 0,049.
Передаточная функция разомкнутой системы
Wp (p) = W1 (p) W2 (p) W3 (p) W4 (p) W5 (p) W7 (p) / (1+ Wкт (p) W2 (p) W3 (p) W4 (p) W6 (p)).
Рассмотрим логарифмические частотные характеристики разомкнутой системы, изображенные на рисунке 2.5.
Рисунок 2.5 - ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы
Так как заданное время переходного процесса tПП=0,1с и перерегулирование =32%, то желаемая частота среза системы согласно номограмме Солодовникова
сж=4/tПП=43,14/0,1=125,7.
Данная система является устойчивой по критерию Найквиста, однако частота среза меньше желаемого значения. Если ЛАЧХ поднять за счет увеличения коэффициента разомкнутой системы, так чтобы она пересекала ось абсцисс в точке сж=125,7, то система будет неустойчивой, следовательно, необходима коррекция.
Для вывода системы в устойчивое состояние с необходимым запасом устойчивости поднимем ЛФЧХ в точке с абсциссой сж на величину 58,2. Для этого будем использовать корректирующее звено следующего вида:
.
Для определения постоянных времени Т1 и Т2 корректирующего звена определим параметры T и .
T=1/cж=1/125,7=0,008.
Параметр определим по уравнению
1 (arctg () - arctg (1/)) =58,2.
=3,509.
Постоянные времени корректирующего звена
Т1=T=3,5090,008=0,028; Т2=T/=0,008/3,509=2,26710-3.
ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы после фазовой коррекции приведены на рисунке 2.6.
Рисунок 2.6 - ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутой системы после фазовой коррекции
На рисунке 2.6 видно, что необходимо поднять ЛАЧХ на 20,0 дБ. Для этого необходим дополнительный коэффициент усиления корректирующего звена
.
Таким образом, получим следующее корректирующее звено:
.
ЛАЧХ и ЛФЧХ корректирующего звена приведены на рисунке 2.7, а ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной системы приведены на рисунке 2.8.
Рисунок 2.7 - ЛАЧХ и ЛФЧХ корректирующего звена
Рисунок 2.8 - ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной разомкнутой системы
Анализ рисунка 2.8 дает запас устойчивости по фазе У=45, и по амплитуде LУ=19,4 дБ, что является допустимым для данной системы.
Получив желаемые характеристики, замыкаем систему и получаем вещественную частотную характеристику (рисунок 2.9) и переходный процесс по каналу управления (рисунке 2.10).
Рисунок 2.9 - Вещественная частотная характеристика
Рисунок 2.9 - Переходный процесс в замкнутой системе
Время регулирования tР=0,032 с.
Установившееся значение hУСТ=15,872 рад/c.
Полученная замкнутая система имеет вид, как показано на рисунке 2.11.
Рисунок 2.11 - Динамическая схема скорректированной замкнутой системы
Динамическая модель электроприводной системы механизма подъема, частотные характеристики и переходный процесс в скорректированной системе представлен на листе 220401.120201.000Д.
2.8 Расчет выпрямителя источника питания
2.8.1 Выбор схемы выпрямителя
В качестве схемы выпрямления выбираем однофазную мостовую схему со следующими параметрами:
- число фаз, m………………………………………………………….2
- отношение среднего выпрямленного напряжения к напряжению во вторичной обмотке трансформатора,Uд/U2…………………. …………1,11
- отношение обратного напряжения на вентиле к среднему выпрямленному напряжению, Uобр/Uд………………………………………1,57
- отношение мощности трансформатора к мощности после выпрямителя, Рт/Рд……………………………………………………………1,21
- коэффициент использования вентиля по току, KI……………0,78
- частота пульсаций (при fсети=50Гц), fп,………………………..100
Для расчета необходимы следующие исходные данные:
- напряжение на выходе выпрямителя, Uд, В……………..…….274
- ток нагрузки выпрямителя, Iд, А………………………………..39
2.8.2 Определение обратного напряжения на вентиле
Uобр = 1,57·Uд.
Uобр =1,57·274=387,5 В.
2.8.3 Определение среднего значения тока вентиля
Iв=0,5·Iд.
Iв=0,5·39=19,5 А.
2.8.4 Выбор диодов
По вычисленным Uобр и Iв и заданным температурным параметрам по справочнику выбираем вентиль: диод Д 112-25 со следующими параметрами:
- прямой постоянный ток, Iпр, А…………………………………….25
- наибольшее обратное напряжение, Uобрм, В. ………………….1400
- падение напряжения на открытом диоде, Uпр, В………………1,35
- предельно допустимая рабочая частота, f, кГц…………………0,5
- диапазон допустимых рабочих температур, Т, оС………-60. +190
2.8.5 Определение дифференциального сопротивления вентиля
в=1,2·.
в=1,2·=0,083 Ом.
2.8.6 Сопротивление плеча моста
п=2·в, п=2·0,083=0,166 Ом.
2.8.7 Ориентировочное значение активного сопротивления фазы выпрямителя
,
Где К2 - коэффициент схемы выпрямления, К2=4;
Rн - сопротивление нагрузки, Rн=Uд/Iд=9,94 Ом;
N - число стержней трансформатора, N=2;
fc - частота сети питания, fc=50 Гц;
Bm - максимальная индукция в стали сердечника, Bm=0,7 Тл;
2.8.8 Определение индуктивности рассеяния обмоток трансформатора при fc=50 Гц
,
где КL - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления, КL=6,4.
2.8.9 Индуктивное сопротивление обмоток трансформатора
xT=2··fc·Ls.
xT=2··50·0,254=79,8 Ом.
2.8.10 Расчетное выпрямленное напряжение ненагруженного выпрямителя
.
2.8.11 Фактическое обратное напряжение на вентиле
В.
2.9 Выбор и расчет сглаживающего фильтра
2.9.1 Расчет коэффициента сглаживания
,
где , - амплитуда основной гармоники пульсаций и постоянная составляющая напряжения на входе фильтра, =182,7 В, =274 В.
, - амплитуда основной гармоники пульсаций и постоянная составляющая напряжения на выходе фильтра,=1 В, =274 В.
.
2.9.2 Выбор схемы фильтра
Выбираем Г-образный LC-фильтр.
Определяем произведение Lд · С:
,
где mn - частота пульсаций выпрямленного напряжения, mn=100 Гц;
с=314,16 рад/с.
2.9.3 Определение минимального значения индуктивности дросселя
.
Гн.
По расчетному значению Lд. мин выбираем стандартный дроссель фильтра ДПМ 40-1000 со следующими параметрами:
- индуктивность дросселя Lд, 10-6 Гн……………………. ……1000
- номинальный постоянный ток, А……………………………….40
2.9.4 Расчет емкости конденсатора
.
Ф.
2.9.5 Рабочее напряжение конденсатора
Рабочее напряжение конденсатора больше значения выпрямленного напряжения
.
В.
По расчетному значению С и рабочему напряжению выбираем конденсатор К50-78-450В - 200мкФ 20%.
2.10 Выбор трансформатора источника питания
2.10.1 Теоретическое значение типовой мощности трансформатора
ST=KT·UН·IД,
где KT - схемный коэффициент типовой мощности трансформатора;
UН - номинальное напряжение сети;
IД - средний выпрямленный ток.
ST=1,23·220·9,75=2638 Вт.
2.10.2 Расчетная типовая мощность трансформатора
РТ=Кс·Кт·Sт,
где Кс - коэффициент запаса, учитывающий возможное снижение напряжения сети.
РТ=1,1·1,23·2638=3570 Вт.
По расчетному значению типовой мощности выбираем силовой трансформатор ТС-6 со следующими параметрами:
- типовая номинальная мощность, Sт, кВА…………………. …….6
- напряжение во вторичной обмотке, U2, В……………………...274
- напряжение короткого замыкания, Uкз, %…. ……………………5
2.10.3 Действующее значение первичного тока трансформатора
,
где Кi1 - схемный коэффициент первичного тока;
Ктр - коэффициент трансформации трансформатора.
.
3. Описание работы системы
3.1 Блок регулятора
Схема электрическая принципиальная системы управления ШИП приведена на листе 220401.120201.000Э3 графической части дипломного проекта.
Блок регулятора состоит из дифференциальных усилителей заданного значения частоты вращения и фактического значения частоты вращения, регулятора частоты вращения, охваченного через ограничитель импульсного тока цепью отрицательной обратной связью, регулятора тока, широтно-импульсного модулятора, генератора тактовой частоты, схемы измерения и среднеквадратичного ограничения якорного тока и схемы защиты и контроля.
Регулятор частоты вращения состоит из основных элементов DA2.3,DA4 и VT4.
Заданное значение частоты вращения двигателя (напряжение в пределах от 0 до +/-10В) поступает на ВХОД1 преобразователя и далее на дифференциальный усилитель DA2.2, коэффициент усиления которого равен 1.
Действительное значение частоты вращения двигателя от тахогенератора поступает на ВХОД BR+ и далее через фильтр нижних частот с постоянной времени 0.5мс на дифференциальный усилитель DA2.1 с коэффициентом усиления 0.35. Выходное напряжение усилителя можно изменять с помощью переменного резистора R30 в 2.5 раза. Таким образом, коэффициент усиления от ВХОДА BR+ до выхода с переменного резистора R30 можно регулировать в пределах от 0.35 до 0.14. Это позволяет нормировать напряжение тахогенератора на 8В задающего напряжения при напряжении самого тахогенератора в пределах от 20 до 30В. Этот предел можно расширить изменением номиналов резисторов R13 и R14.
Разность заданного значения и напряжения тахогенератора поступает на пропорционально-интегрирующее звено DA2.3,DA4 (ПИ-регулятор), напряжение на выходе которого изменяется до тех пор, пока разность напряжений на входе не станет равной нулю. Постоянную времени интегрирования и коэффициент усиления звена с помощью резистора R58 можно регулировать от Т=C17·R26=3мс и К=R52/R26=7.5 до Т=0 и К=1500.
При необходимости параметры регулятора можно изменить. Для этого конденсатор С17, резисторы R50 и R52 расположены на специальных контактах.
Резистор R45 и стабилитрон VD9 служат для ограничения максимального выходного напряжения на уровне +/- (10+/-0.5) В. С помощью резистора R46 можно установить уровень ограничения меньший 10В.
Операционный усилитель DA4 работает в режиме повторителя. Резистор R34 служит для установки 0.
3.2 Регулятор тока
Напряжение с выхода DA4, пропорциональное задаваемому току двигателя, поступает на пропорционально интегрирующее звено (ПИ - регулятор) DA5.1, имеющее постоянную времени Т= (R68+R73) ·C21=0.65мс и коэффициент усиления К=R80/R68+R73=2.
На регулятор тока (РТ) поступает также и напряжение, пропорциональное фактическому току двигателя с измерителя тока якоря (R75, L1, DA1.3, DA1.4, VT5-VT7), имеющего постоянную времени 50мкс.
На выходе РТ заданное значение тока сравнивается с фактическим значением тока, разность этих сигналов усиливается РТ.
3.3 Широтно-импульсный модулятор
Схема электрическая принципиальная широтно-импульсного преобразователя приведена на листе 220401.120202.000Э3 графической части
дипломного проекта.
Так как выходные транзисторы прибора могут принимать только два состояния контактов выключателя - "открыт" или "закрыт", то для получения промежуточных величин выходные транзисторы переключают по переменно в оба состояния с максимально возможной частотой. При этом коэффициент заполнения определяет величину выходного напряжения.
Напряжение с выхода DA5.1 инвертируется DA5.2 и эти напряжения поступают на компараторы DA6.1 и DA6.2, где сравниваются с треугольным напряжением, поступающим с генератора DA5.3,DA5.4.
Период треугольных импульсов равен (120+/-10) мкс, амплитуда +/-10 В.
При равенстве нулю выходного напряжения регулятора тока импульсы на выходе компараторов DA6.1 и DA6.2 имеют одинаковую длительность и форму меандра (скважность равна 2). Если выходное напряжение регулятора тока не равно нулю, то скважность импульсов на выходе компараторов DA6.1 и DA6.2 изменяется. Эти импульсы далее инвертируются DD3.3 и DD3.5 Неинвертируемые и инвертируемые импульсы с выходов DD3.2, DD3.3, DD3.5, DD3.6 далее поступают на цепочки задержки положительных импульсов, постоянная времени цепочек для положительного фронта равна 10мкс. На выходе цепочек задержки импульсы имеют положительный фронт в виде экспоненциальной функции с временем нарастания до половины амплитуды около 10мкс. Этот уровень соответствует порогу срабатывания триггеров Шмитта DD4.1 - DD4.4 В результате на выходе (DD5.1 - DD5.4) импульсы, соответствующие каждому из выходов регулятора тока, инверсны друг другу и их передние фронты сдвинуты относительно задних фронтов инверсных импульсов на 10мкс. Эти импульсы в конечном итоге служат для управления силовыми ключами преобразователя.
Каждая инверсная пара импульсов подается на входы двух последовательно включенных силовых ключей. Задержка в 10мкс исключает сквозное короткое замыкание через ключи и выполнена с учетом времени включения транзисторов.
Не смотря на эту задержку переключения, выходной ток, имеющий активно-индуктивный характер, не прерывается, а замыкается через диоды обратного моста, включенные параллельно силовым ключам.
При возрастании входного задающего сигнала скважность на выходах компараторов DA6.1, DA6.2, а соответственно, и на входах силовых ключей изменяется в противофазе, так что на одной половине выходного каскада модулятора напряжение стремится к 0, на другой - к напряжения источника питания. При полном задающем сигнале выходное напряжение устанавливается равным напряжению источника питания. При изменении знака задающего сигнала изменяется и знак выходного напряжения.
На цепи измерения и ограничения максимального и эффективного тока якоря двигателя напряжение поступает с датчика тока двигателя. Максимальному току двигателя соответствует напряжение +/-0.375В. Это напряжение поступает на вход дифференциального каскада усиления (VT6, VT7).
Кроме того, на этот каскад поступает синфазное напряжение, величина которого может достигать напряжения питания. Для сохранения баланса каскад во всем диапазоне синфазного напряжения стабилизирован базовый ток с помощью генератора тока VT5 (1мА) и напряжение базы относительно средней точки с помощью стабилитрона VD13. Коэффициент усиления каскада равен 2. Усиленное дифференциальным каскадом напряжение датчика тока двигателя поступает на усилитель DA1.3 и DA1.4 (коэффициент усиления равен 13).
Таким образом, напряжению датчика тока, равному 0.375В, соответствует напряжение 10В на выводе 14 микросхемы DA1.4 это напряжение поступает в качестве отрицательной обратной связи на регулятор тока и на контрольную точку Х2 (IЯ).
С вывода 14 микросхемы DA1.4 напряжение поступает на схему возведения в квадрат. Инвертор DA1.2 и диоды VD4, VD5 превращают напряжение, пропорциональное току двигателя, в однополярное, отрицательное. Это напряжение возводится в квадрат следующим образом. Пока напряжения на катодах стабилитронов VD6, VD7 меньше напряжения стабилизации VD6 (3.3В), коэффициент усиления каскада на DA1.1 равен 0.1. При напряжении равном или большем напряжения стабилизации стабилитрона VD6, по коэффициенту усиления каскада начинает расти и становится равным единице. При дальнейшем увеличении входного напряжения до 6.2В и выше пробивается стабилитрон VD7 и коэффициент усиления каскада растет до 2.
Таким образом, выходное напряжение квадратора приближено пропорционально к току якорей. Это напряжение через RC цепочку с постоянной времени =R33·C14=10с поступает на DA3.4 на вывод 12. На вывод 13 этой микросхемы поступает опорное напряжение с R20.
Если напряжение на выводе 12 меньше опорного напряжения, то диоды VD10, VD11 закрыты соответствующим напряжением с выводов 8 и 14 микросхемы DA3. Как только напряжение на выводе 12 станет близким к опорному напряжению, диоды VD10 и VD11 шунтируют вход микросхемы DA4 для приращения напряжения на ее входе, т.е. ограничивают выходное напряжение регулятора частоты вращения и тем самым ограничивают ток двигателя. Одновременно открывается транзистор VT3, который выдает на выход преобразователя сигнал о наступлении режима ограничения тока.
Максимальный (импульсный) ток регулируется потенциометром R46.
Контроль работы тахогенератора осуществляется методом несущей частоты. Напряжение с генератора треугольного напряжения DA5.4 с вывода 14 поступает на удвоитель частоты DA3.1, который работает в режиме двухполупериодного детектора (VD15,VD16). Далее микросхема DA3.2 формирует прямоугольные импульсы, которые через R44 и C1 поступают в цепь тахогенератора. Если тахогенератор подключен к преобразователю и его цепь не нарушена, то эти прямоугольные импульсы, пройдя через якорь тахогенератора, поступают на детектор VD2. Положительное напряжение открывает транзистор VT1 и соответственно закрывает транзистор VT2. Если внутренний источник питания преобразователя исправен, то через резистор R92 на вход инвертора DD1.4 при закрытом транзисторе VT2 поступает логическая единица. Логический ноль с выхода инвертора DD1.4 поступает на микросхему DD6 и через резистор R94 на вывод 3 микросхемы DD2.1 Система разрешения работы и защиты включает в себя триггер DD2.1,DD2.2 Если преобразователь исправен и подключён правильно, то на выводах 2,3,4,5 микросхемы DD2.1 логический ноль. Появление единицы на oдном из этих выводов означает неисправность одной из цепей.
Если цепь тахогенератора разомкнута, или неисправен внутренний источник питания преобразователя, то на выводе 9 инвертора DD1.4 логический ноль, а на выводе 3 DD2.1 и на выводе 13 DD2.2-логическая единица. При нормальной работе преобразователя на всех входах микросхемы DD6 должен быть логический ноль, а на выходе логическая единица. В этом случае транзисторы VT4, VT9 закрываются, обеспечивая нормальную работу интеграторов, а микросхема DD4 работает в режиме формирования импульсов. При появлении одной из неисправностей или снятии разрешения работы на выходе DD6 устанавливается логический ноль и работа преобразователя прекращается.
Защита от короткого замыкания и превышения допустимого уровня питающего напряжения.
Если ток силовых ключей преобразователя превышает 4-х, 5-и кратное значение номинального тока, то на базы транзисторов VT8, VT10 относительно их эмиттеров поступает напряжение 0.85В. Транзисторы открываются и на вывод 5 микросхемы DD2.1 подается логическая единица. Логическая единица также возникает, если напряжение питания преобразователя превышает порог, заданный стабилитронами VD17 - VD20.
Защита при неисправности внутренних источников питания "+15В" и "-15В".
Если напряжение источника "+15В" опустится ниже 10В, то на выходе инвертора DD1.3 появится логическая единица. Если напряжение "-15В" изменится до - 10В, то на выходе DD1.2 появится логическая единица. Эти логические единицы поступают на вывод 3 микросхемы DD6, запрещая работу преобразователя.
4. Выбор датчиков
Датчик - это конструктивно оформленный элемент, преобразующий контролируемую величину одного вида в величину другого вида, более удобную для воздействия на оперативный орган системы автоматического управления.
В зависимости от вида контролируемой величины различают датчики: линейного и углового механического перемещения, скорости, ускорения, положения исполнительного органа, момента вращения, препятствий и т.д.
Зависимость выходного параметра y датчика от входной величины x является одной из основных характеристик датчика. Отношение приращения выходной величины к приращению входной называется чувствительностью датчика.
Длительность переходного процесса определяет быстродействие датчика. В основном к датчикам предъявляются требования максимальной чувствительности, быстродействия и требование того, чтобы параметры и характеристики датчика оставались стабильными во времени и при изменении условий работы.
4.1 Выбор датчика конечного положения
В разрабатываемом устройстве будет использован герконовый датчик, он имеет ряд преимуществ над другими датчиками:
простота конструкции;
простая схема включения;
является бесконтактным.
Геркон представляет собой устройство, в котором содержатся два магнитоупругих проводящих контакта, чувствительных к изменению магнитного поля. Контакты реагируют на поле направленное вдоль оси колбы.
При достижении грузом конечного положения, магнит установленный на тросе замыкает геркон, который в свою очередь посылает сигналы на микропроцессор для остановки двигателя.
Выбираем геркон фирмы НПК "ТЕКО", тип датчика BГ FE0-K-24-250 (рисунок 4.1) /11/. Или аналог фирмы "FESTO" тип SMEO-1-24 со следующими характеристиками:
напряжение питания, В5.50;
ток нагрузки, мА250;
частота переключения, Гц100;
максимальная мощность, Вт10;
диапазон рабочих температур, С-25°С. +75°С;
световая индикациянет;
материал корпусаД16Т;
степень защиты по ГОСТ 14254-96IP66.
Рисунок 4.1 - Общий вид и габаритные размеры датчика
Схема работы геркона очень проста, но так как существует механическое взаимодействие контактов, то необходимо установить защиту от дребезга. При замыкании геркона сигнал подается на вход одновибратора ОВ и на информационный вход синхронизируемого триггера D-типа. Одновибратор формирует выходной сигнал через задержку времени t = 0.5 мс, который подается на тактирующий вход триггера С, и если геркон по прежнему замкнут на выходе триггера Q формируется сигнал логической единицы. К выходу триггера можно непосредственно подключить микроЭВМ.
4.2 Выбор датчика скорости и положения
В качестве датчиков скорости и положения применяются датчики различных принципов действия и конструкций, выбор которых зависит от конкретной задачи поставленной перед разработчиком. Для определения скорости и положения применяют фотоэлектрические (оптические) и электромагнитные датчики, а также вращающиеся трансформаторы.
По заданию необходимо применить фотоэлектрический (оптический бесконтактный) датчик определения скорости и положения.
Оптический бесконтактный датчик - это электронное устройство, которое обнаруживает контролируемый объект, отражающий или прерывающий оптическое излучение, и имеет полупроводниковый или релейный коммутационный элемент.
Датчики классифицируются на три группы:
1) датчики типа "Разнесенная оптика";
2) ретрорефлекторные датчики;
3) датчики прямого действия.
Датчики типа "Разнесенная оптика" (рисунок 4.2) состоят из отдельных элементов - приемника и излучателя, которые должны быть расположены строго друг на против друга. Непрозрачный объект обнаружения прерывает луч света и, независимо от поверхностных характеристик, вызывает изменение выходного сигнала. Система "разнесенная оптика" дает ряд серьезных преимуществ перед другими типами.
Особенности:
обнаружение непрозрачных и зеркальных объектов;
дальность действия до 100 метров;
излучатель и приемник имеют разные обозначения и заказываются как разные изделия.
Рисунок 4.2 - Принцип работы оптического датчика типа "Разнесенная оптика"
У датчиков с отражением луча от катафота (ретрорефлекторного) приемник и излучатель встроены в один корпус (рисунок 4.3). Световозвращатель на противоположной от датчика стороне отражает свет от излучателя обратно на приемник. Стандартный объект прерывает отраженный луч света и вызывает изменение выходного сигнала. Что касается отражающих поверхностей, рекомендуется чтобы свет, отраженный от объекта, фильтровался при помощи поляризующего фильтра напротив приемника, с целью предотвращения любых побочных сигналов.
Рисунок 4.3 - Принцип работы оптического датчика ретрорефлекторного типа
Особенности:
обнаружение непрозрачных объектов;
обнаружение полупрозрачных объектов;
дальность действия до 8 метров;
световозвращатель входит в комплект поставки.
У датчиков прямого действия приемник и излучатель встроен в один корпус (рисунок 4.4). Ориентация на объект не является критической. Объект обнаружения (например стандартный объект с 90% -ным отражением) отражает часть света от поверхности в противоположную сторону, на приемник. Как только объект вносится в эффективную, зону луча, происходит изменение выходного состояния оптического сенсора.
...Подобные документы
Условия работы и общая техническая характеристика электрооборудования механизма подъема мостового крана. Расчет и выбор ступеней сопротивления в цепях электропривода механизма подъема мостового крана, тормозного устройства, освещения помещения.
дипломная работа [552,2 K], добавлен 07.10.2013Расчет механизма подъема тележки мостового электрического крана. Выбор кинематической схемы механизма, крюковой подвески, каната. Установка верхних блоков, барабана и уравнительного балансира. Выбор двигателя, редуктора, тормоза, соединительной муфты.
курсовая работа [367,5 K], добавлен 17.10.2013Разработка электропривода механизма подъема мостового подъемного крана с заданными параметрами скорости подъема, а также его система управления. Выбор двигателя постоянного тока и расчет его параметров. Широтно-импульсный преобразователь: расчет системы.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 23.09.2008Обзор существующих конструкций кранов: однобалочных и двухбалочных. Определение разрывного усилия каната, размеров барабана и мощности двигателя механизма подъема. Выбор механизма передвижения крана и тележки. Расчет металлоконструкции мостового крана.
курсовая работа [713,1 K], добавлен 31.01.2014Технические характеристики механизмов крана, режимы их работы. Требования, предъявляемые к электроприводам мостового крана. Расчет мощности и выбор электродвигателей привода, контроллера для пуска и управления двигателем, пускорегулирующих сопротивлений.
курсовая работа [199,4 K], добавлен 24.12.2010Изучение методов и этапов проектирования механизмов мостового крана, которые обеспечивают три движения: подъем груза, передвижение тележки и передвижение моста. Выбор полиспаста, каната, диаметра барабана и блоков. Расчет тормоза и мощности двигателя.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 14.12.2010Техническая характеристика мостового крана. Расчет времени работы под нагрузкой и времени цикла. Мощность, статический момент и скорость вращения двигателей механизмов передвижения. Расчет естественной механической характеристики асинхронного двигателя.
контрольная работа [373,9 K], добавлен 24.09.2014Общие сведения о литейных кранах мостового типа. Проект механизма подъема груза; выбор кинематической схемы, крановой подвески, каната. Расчет двигателя, передачи, муфты, тормоза. Проверка двигателя механизма передвижения тележки на разгон и торможение.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 26.06.2014Определение параметров каната для механизма мостового крана. Подбор крюка, размеров блока и барабана. Расчет крепления каната к барабану. Подбор электродвигателя, редуктора, тормоза. Проверка электродвигателя по пусковому моменту. Компоновка механизмов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.11.2013Разработка конструкции одноступенчатого цилиндрического редуктора привода механизма передвижения мостового крана. Энергетический, кинематический и силовой расчет. Расчет зубчатой передачи редуктора, проектный расчет валов, зубчатых колес, вала-шестерни.
курсовая работа [344,2 K], добавлен 11.12.2012Расчет механизма подъема: выбор полипаста и расчет каната. Определение размеров блоков и барабана. Подбор болтов крепления прижимной планки. Подбор подшипников, двигателя, редуктора, тормоза, муфты для соединения вала двигателя с валом редуктора.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 30.04.2013Особенности разработки силовой части электропривода механизма подъема мостового крана, в том числе его тепловой расчет и принципы обеспечения защиты от токов короткого замыкания. Количественная оценка вектора состояния или тахограммы процесса движения.
курсовая работа [614,5 K], добавлен 08.11.2010Общая схема металлоконструкции. Конструктивные параметры мостового крана. Выбор материалов для несущих и вспомогательных элементов. Определение расчетных сопротивлений и допустимых напряжений. Расчет нагрузок конструкций по методу предельных состояний.
контрольная работа [381,7 K], добавлен 06.08.2015Техническая характеристика мостового крана. Кинематическая схема электропривода; требования к нему. Определение мощности электродвигателя тележки мостового крана. Расчет пусковых резисторов графическим способом. Монтаж и демонтаж мостовых кранов.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 13.04.2014Расчет основных размеров кранового моста. Определение нагрузок на конструкцию. Аналитический расчет ездовой балки. Расчет фермы жесткости. Действие инерционных нагрузок и нагрузки перекоса. Проверка напряжений, расчет сварных швов и концевой балки.
курсовая работа [490,1 K], добавлен 19.11.2012Кинематическая схема и технические данные механизма передвижения тележки мостового крана. Расчет мощности двигателя электропривода, его проверка на производительность. Определение передаточного числа редуктора. Установка станции и аппаратов управления.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 18.06.2012Выбор схемы подвеса груза, крюковой подвески, каната. Определение размеров барабана. Проверка двигателя на перегрузку. Проектирование и расчет механизма передвижения. Выбор двигателя и редуктора. Проверка на буксование. Расчет болтового соединения.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 30.03.2015Определение основных параметров мостового крана. Расчет механизма подъема груза. Выбор редуктора и соединительных муфт. Определение тормозного момента. Расчет механизма передвижения тележки. Устройства и приборы безопасности грузоподъемных машин.
курсовая работа [453,4 K], добавлен 08.04.2016Определение времени совмещённого цикла крана, режимов работы механизмов, статистической мощности электродвигателя. Выбор редуктора, тормоза и муфты. Обоснование компоновочной схемы лебедки. Расчет производительности крана, блоков, нагрузок на опоры крана.
курсовая работа [670,3 K], добавлен 05.11.2014Техническая характеристика мостового крана. Приемка подкрановых путей. Расчет и выбор грузоподъемных средств. Расчет подъемного полиспаста. Определение нагрузки на неподвижный блок. Нагрузка, действующая на монтажную балку в точках подвески полиспаста.
курсовая работа [534,2 K], добавлен 08.12.2011
