Разработка электропривода механизма тележки мостового крана
Кинематическая схема барабанной лебедки механизма подъема мостового крана. Выбор электродвигателя и редуктора. Расчет момента инерции барабана с грузозахватывающим механизмом. Предварительная проверка двигателя по нагреву методом эквивалентного момента.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.11.2016 |
| Размер файла | 522,7 K |
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/
Задание на курсовой проект
Кинематическая схема барабанной лебедки механизма подъема мостового крана приведена на рисунке A7. Двигатель Д через редуктор Р приводит во вращение барабан Б лебедки, на который канат наматывается при подъеме и сматывается при опускании груза m. Грузозахватное приспособление подвешивается на подвижных блоках ПБ, которые образуют с неподвижными относительно лебедки блоками НБ полиспаст. Двигатель включается в работу после строповки груза, на скорости 0,2•vГ выбирается слабина каната. Далее выполняется разгон с ускорением не выше допустимого до рабочей скорости и обеспечивается подъем груза. При достижении заданной высоты h двигатель тормозится, на вал двигателя накладывается тормоз ТШ. Удержание груза в подвешенном состоянии осуществляется тормозом ТШ. При спуске груза выдерживается ускорение не выше допустимого, двигатель работает в тормозном режиме. При подходе груза к площадке выгрузки скорость спуска снижается до 0,2•vГ, груз плавно устанавливается на площадку. Ослабляется натяжение канатов для расстроповки груза, крюк отцепляется. На пониженной скорости крюк поднимается на высоту h, двигатель тормозится. По прибытии к месту погрузки порожний крюк спускается на площадку погрузки и цикл работы повторяется.
Таблица 1
Оглавление
- Введение
- 1. Расчет мощности двигателя
- 2. Выбор двигателя
- 3. Выбор редуктора
- 4. Предварительная проверка двигателя по нагреву
- 5. Выбор основных элементов электропривода
- 5.1 Выбор преобразователя
- 5.2 Выбор трансформатора
- 5.3 Выбор автоматического выключателя
- 5.4 Выбор тормоза
- 6. Расчет статических характеристик
- 7. Расчет переходных процессов
- Заключение
- Литература
- Введение
- В данном курсовом проекте произведен расчет механизма подъема крана. Режимы работы кранового механизма, регламентирует ГОСТ 25546-82, согласно которому имеется восемь групп режима, каждая из которых характеризуется определенными сочетаниями классов нагружения и использования.
- Принимаем класс использования С 6 (среднеинтенсивная работа крана в две смены). Классу использования С 6 соответствует срок службы крана 20 лет. Выбираем класс нагружения Q3, которому соответствует постоянная работа механизма с грузами массой выше средней (в основном близкой к номинальной).
- Классам использования С 6 и нагружения Q3 соответствует режим работы механизма 7К и коэффициент нагружения 0.25…0.5
- Принимаем 12 циклов работы в час.
- Группы режима крановых механизмов регламентирует ГОСТ 25835-83, согласно которому предусмотрено шесть групп режима. По таблице выбираем класс использования механизма А 4 (нерегулярное интенсивное использование, работа в две смены). Этому классу соответствует группа режима кранового механизма 5М
- 1. Расчет мощности двигателя
На базе исходных данных рабочей машины рассчитывают и строят зависимость скорости рабочей машины от времени V(t).
Время грузом
Время пуска tп до установившейся скорости с допустимым ускорением, торможения tт от установившейся скорости до остановки.
Путь, проходимый за время пуска (торможения) рабочей машины.
Время установившегося режима движения со скоростью Vу.
Время без груза
Время пуска tп до установившейся скорости с допустимым ускорением, торможения tт от установившейся скорости до остановки.
Путь, проходимый за время пуска (торможения) рабочей машины.
Время установившегося режима движения со скоростью Vу.
Время без учета времени простоя:
Полное время работы равно 120 с.
Время простоя равно:
Расчет статического момента.
Масса груза с грузозахватывающим приспособлением:
Рассчитываем момент сил тяжести статический с грузом:
Рассчитываем момент сил трения в подшипниках с грузом:
Момент инерции груза:
Рассчитываем момент инерции барабана с грузозахватывающим механизмом:
Общий момент инерции барабана с грузозахватывающим механизмом:
Рассчитываем момент рабочего органа динамический с грузом:
Рассчитываем момент рабочего органа статический с грузом:
При опускании:
При подъеме:
Рассчитываем момент сил трения в подшипниках без груза:
Рассчитываем момент силы тяжести статический без груза:
Рассчитываем общий момент и инерции без груза:
Рассчитываем статический момент рабочего органа без груза:
При опускании:
При подъеме:
Рассчитываем момент рабочего органа динамический без груза:
Рассчитываем общий момент рабочего органа без груза:
При опускании:
При подъеме:
Рассчитываем моменты для каждого участка:
Таблица 1
|
Участок |
Движение с грузом |
Движение без груза |
||||||||||||
|
Подъем |
Опускание |
Подъем |
Опускание |
|||||||||||
|
Расчетные данные |
Об. |
пуск |
Уст. |
торм |
пуск |
Уст. |
торм |
пуск |
Уст. |
торм |
пуск |
Уст. |
торм |
|
|
Скорость, м/с |
vpo |
- |
0,3 |
- |
- |
0,3 |
- |
- |
0,3 |
- |
- |
0,3 |
- |
|
|
Время работы, с |
tpo |
0,75 |
22,6 |
0,75 |
0,75 |
22,6 |
0,75 |
0,9 |
18,54 |
0,9 |
0,9 |
18,54 |
0,9 |
|
|
Путь, м |
Lpo |
0,113 |
0,113 |
0,113 |
0,113 |
0,162 |
0,162 |
0,162 |
0,162 |
|||||
|
Моменты РО, Нм: |
||||||||||||||
|
Силы тяжести |
МСТ |
10140 |
10140 |
10140 |
10140 |
10140 |
10140 |
327 |
327 |
327 |
327 |
327 |
327 |
|
|
Трения в подшипниках |
МТП |
204,6 |
204,6 |
204,6 |
204,6 |
204,6 |
204,6 |
25,1 |
25,1 |
25,1 |
25,1 |
25,1 |
25,1 |
|
|
Статический момент |
Мрост |
9935 |
9935 |
9935 |
10345 |
10345 |
10345 |
302 |
302 |
302 |
352 |
352 |
352 |
|
|
Динамический |
Мродин |
-2503 |
0 |
2503 |
2503 |
0 |
-2503 |
-103 |
0 |
103 |
103 |
0 |
-103 |
|
|
Суммарный момент, Нм |
Мро |
-12440 |
-9935 |
-7432 |
-7842 |
-10342 |
-12850 |
-405 |
-302 |
-199 |
-249 |
-352 |
-455 |
Рис.1 - Нагрузочная диаграмма
На основании нагрузочной диаграммы момента рабочей машины рассчитать среднеквадратическое значение момента, в котором учтены не только статические нагрузки, но и динамические:
Определяем продолжительность включения ПВ,%:
Эквивалентная статическая мощность за время работы:
2. Выбор двигателя
Двигатель выбирается по каталогу таким образом, чтобы значение его мощности при ПВКАТ было бы равно или несколько больше мощности Рдв, [4].
Выбираем двигатель 4MTH225L6 с параметрами, приведенными в таблице 3.
Таблица 3. данные выбранного двигателя
|
Номинальная мощность |
Р 2, кВт. |
55 |
|
|
Номинальная частота вращения |
nн, об/мин. |
970 |
|
|
Номинальный ток статора |
Iн,А |
115 |
|
|
Номинальный ток ротора |
I2н,А |
115 |
|
|
Максимальный момент |
Ммах,Нм. |
1530 |
|
|
Напряжение на кольцах заторможенного разомкнутого ротора |
Е 20, В |
290 |
|
|
Момент инерции двигателя |
Jдв, кгм 2 |
1,02 |
|
|
Момент инерции ротора |
Jр, кгм 2 |
0,6 |
|
|
Номинальный соs |
cоs |
0,9 |
|
|
Активное сопротивление фазной обмотки статора |
r1, Ом |
0,053 |
|
|
Активное сопротивление фазной обмотки ротора |
r2, Ом |
0,026 |
|
|
Индуктивное сопротивление фазной обмотки |
х 1, Ом |
0,14 |
|
|
Индуктивное сопротивление приведенное фазной обмотки ротора |
х 2, Ом |
0,197 |
|
|
Коэффициент приведения сопротивлений |
Кr |
1,21 |
|
|
Ток холостого хода для номинального режима |
Iон, А |
55,9 |
|
|
Коэффициент мощности для режима холостого хода |
0,07 |
3. Выбор редуктора
Редуктор выбирают по справочнику, исходя из требуемого передаточного числа, заданного значения номинальной мощности (или моментов на тихоходном и быстроходном валу) и скорости выбранного двигателя с учетом характера нагрузки (режима работы) РО, для которого проектируется электропривод.
Синхронная частота вращения:
Передаточное число редуктора:
Выбираем редуктор типа редуктор ВКУ - 500 с передаточным отношением 28.
Номинальная скорость двигателя рассчитывается по формуле:
Номинальный момент двигателя:
4. Предварительная проверка двигателя по нагреву
Проверка двигателя по нагреву производим методом эквивалентного момента. Условием правильного выбора двигателя по нагреву будет:
Находим эквивалентный момент:
;
Двигатель будет удовлетворять условиям нагрева, если
;
Условие по нагреву выполнено.
По приближенной нагрузочной диаграмме проверяем двигатель по перегрузочной способности.
; ;
;
Если, то двигатель проходит по условиям нагрева и следует приступать к детальному точному расчету выбранного электропривода. Для асинхронных двигателей метод эквивалентного момента дает значительные погрешности. Для этих двигателей следует величину допустимого по нагреву момента Мдоп снижать на 15…20 %.
Условие выполняется.
5. Выбор основных элементов электропривода
На основании требований, предъявляемых к электроприводу, и анализа результатов предварительной проверки двигателя по производительности, нагреву и обеспечению технологических осуществляется выбор системы электропривода.
5.1 Выбор преобразователя
Выбор преобразователей осуществляется по каталогам электротехнической промышленности, по справочникам или на сайтах интернета на базе номинальных данных предварительно выбранного двигателя.
Выбор типа преобразователя зависит от частоты питающей сети, требуемого диапазона изменения частоты на выходе преобразователя, определяемого диапазон изменения скорости вращения двигателя, от мощности двигателя, диапазона изменения нагрузки на валу двигателя, наличия или отсутствия реверса, режимов работы двигателя.
UНТПUН
IНТПIН
Выбираем преобразователь типа ATV21HD75N4.
Питающая сеть: 3х 220 В (+10%, -15%); (50Гц 2%)
Выходное напряжение: 3х(0…220В2%)
Выходная частота: 0…400 Гц0,05%
Ток перегрузки: 1,5Iнв течение 60 с
КПД (без двигателя) 0,95
Коэффициент мощности (сети) 0,95
Таблица 5. Характеристики преобразователя
|
Тип |
Мощность двигателя |
Полная мощность |
Номинальный ток нагрузки |
|
|
кВт |
кВа |
А |
||
|
ATV21HD75N4 |
75 |
75 |
160 |
5.2 Выбор трансформатора
Для ограничения ударного тока а так же фильтрации высокочастотных помех, создаваемых коммутацией силовых ключей необходима установка индуктивности.
Выбор трансформатора производится из условия обеспечения номинального напряжения на якоре двигателя при допустимых колебаниях напряжения сети (-10% +15 %) и номинальном токе якоря.
Выбираем трансформатор ТМ-100:
Sн=100 кВА
U1н= 380 В
U2н= 205 В
Рхх=320 Вт
Ркз= 2000 Вт
Uк= 4,5 %
Iхх= 2,2 %
5.3 Выбор автоматического выключателя
Подключение преобразователя к сети осуществляется автоматическим выключателем QF, выбор которого определяется максимально возможной перегрузкой преобразователя (1,5* Iн в течение 60 с).
Выбираем автоматический выключатель ВА 88-35
Iн=200 А
Uн= 220 В
5.4 Выбор тормоза
Тормоза предназначены для затормаживания и растормаживания механизма, которому придан тормоз, в разных условиях работы. Тормоз ТКТ 100…300 приводятся в действие посредством электромагнита переменного тока.
Выбираем из справочника [4] BR1K0W075 (тормозной модуль встроен в ПЧ) с параметрами:
Р=1000 Вт
R=75 Ом
Перегрузка 125 %.
6. Расчет статических характеристик
Задачей расчета является обеспечение технологических задач, заложенных в требования к электроприводу:
- рабочие скорости рабочего и обратного хода должны быть обеспечены заданной степенью точности;
- ускорение электропривода не должно превышать допустимых значений.
Формирование ускорения при пуске осуществляется правильной пусковой диаграммой, а замедление при торможении чаще всего ограничивается одной ступенью тормозного резистора.
Исходными данными для расчета статических характеристик являются каталожные данные электродвигателя и другого оборудования, установленного в его силовой цепи.
При известных сопротивлениях статора r1, х 1 и ротора r2, х 2 для расчета естественной механической характеристики используют уточненную формулу Клосса:
где Мк - максимальный момент двигателя, Нм; обычно в каталогах приводится Ммакс= Мк;
он - синхронная скорость вращения поля статора
- число пар полюсов, находится по формуле:
Принимаем
Находим синхронную скорость вращения поля статора:
Критическое скольжение находим по формуле:
Произведем и построим естественные характеристики с помощью приложения на ПК
Рисунок 3. Естественная характеристика асинхронного электродвигателя
7. Расчет переходных процессов
Расчет переходных процессов будем рассчитывать при линейном задании скорости.
Угловая скорость будет задаваться по закону:
,
где - заданное угловое ускорение,
- заданная скорость при t=0.
Скорость двигателя:
,
где - статическое падение скорости,
- начальная угловая скорость.
Электромагнитный момент:
,
где - начальное значение электромагнитного момента двигателя.
Механическая постоянная двигателя:
;
Модуль жесткости механической характеристики:
;
Тогда механическая постоянная времени для крюка:
;
Механическая постоянная времени для груза:
;
Рисунок 8.1. График скорости ЭД при опускании крюка
Рисунок 8.2. График электромагнитного момента ЭД при опускании крюка
Заключение
лебедка электродвигатель редуктор грузозахватывающий
В данном курсовом проекте был разработан электропривод механизма тележки мостового крана. Был выбран электродвигатель типа 4MTH225L6, управляемый частотным преобразователем ATV21HD75N4. В качестве коммутирующего аппарата выбран автоматический выключатель ВА 88-32 С 60N 24353. Также были выбраны, трансформатор ТМ-100, тормоз BR1K0W075 (тормозной модуль встроен в ПЧ).
Литература
1. Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод: Учебник для вузов. / В.В. Москаленко. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 416 с.
2. Анфимов, М.И. Редукторы: конструкция и расч?т: альбом / М.И. Анфимов.- М.: Машиностроение, 1993. - 432 с.
3. Электротехнический справочник.- М.: Энергоиздат, 1982. Т.3. - кн.2. - 560 с.
4. Крановое электрооборудование: справочник / под ред. А.А. Рабиновича. - М.: Энергия, 1979.
5. Теория электропривода. Примеры расчетов: учебное пособие / Г.И. Драчев, М.А. Григорьев, А.Н. Шишков и др.; под ред. Г.И. Драчева, 2011.- www: teacher. momentum.ru /progs.
6. http://epa.susu.ac.ru/138
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Техническая характеристика, устройство и режим работы электропривода мостового электрического крана. Выбор системы электропривода, метода регулирования скорости и торможения. Расчет мощности, выбор типа электродвигателя и его техническая проверка.
курсовая работа [117,9 K], добавлен 25.11.2014Назначение крана и описание работы механизма перемещения моста крана. Расчет механических нагрузок электродвигателя, показателей его надежности. Определение момента инерции рабочей машины; активной и реактивной мощности, потребляемой из сети двигателем.
курсовая работа [630,5 K], добавлен 11.03.2012Расчет мощности электропривода механизма передвижения моста металлургического крана грузоподъемностью 200 тонн. Модернизация системы управления скоростью вращения электропривода, замена схемы управления на импульсную. Выбор аппаратуры управления и защиты.
курсовая работа [9,0 M], добавлен 25.04.2015Предварительный выбор двигателя по мощности. Выбор редуктора и муфты. Приведение моментов инерции к валу двигателя. Определение допустимого момента двигателя. Выбор генератора и определение его мощности. Расчет механических характеристик двигателя.
курсовая работа [81,3 K], добавлен 19.09.2012Основное электрооборудование цехового мостового крана, выбор мощности кранового двигателя. Расчет питающих трансформаторов, высоковольтной аппаратуры управления и защитного заземления. Крановая защитная панель типа ППЗКа для двигателей постоянного тока.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 22.09.2012Расчет номинальной мощности, выбор двигателя, редуктора. Определение оптимального передаточного числа редуктора. Проверочные соотношения момента инерции системы, приведенного к валу двигателя. Описание функциональной схемы электропривода переменного тока.
контрольная работа [176,8 K], добавлен 25.08.2014Этапы нахождения момента инерции электропривода. Технические данные машины. Построение графика зависимости момента сопротивления от скорости вращения. Оценка ошибок во время измерения, полученных в связи с неравномерностью значений момента инерции.
лабораторная работа [3,6 M], добавлен 28.08.2015История развития и сферы применения электропривода. Назначение и основные параметры мостовых кранов, виды их электрооборудования. Расчет мощности приводного механизма, выбор аппаратуры управления и защиты. Разработка схемы соединений, устройство тормозов.
курсовая работа [97,9 K], добавлен 04.09.2012Выбор электродвигателя переменного тока. Расчет сопротивлений добавочных резисторов в цепи ротора. Построение механических характеристик электропривода. Построение переходных процессов и определение интервалов времени разгона по ступеням и при торможении.
курсовая работа [406,8 K], добавлен 14.11.2012Определение пускового момента, действующего на систему подъема. Определение величины моментов сопротивления на валу двигателя при подъеме и опускании номинального груза. Определение момента инерции строгального станка. Режим работы электропривода.
контрольная работа [253,9 K], добавлен 09.04.2009Определение момента инерции тела относительно оси, проходящей через центр массы тела. Расчет инерции ненагруженной платформы. Проверка теоремы Штейнера. Экспериментальное определение момента энерции методом крутильных колебаний, оценка погрешностей.
лабораторная работа [39,3 K], добавлен 01.10.2014Выбор мостового крана, оснащённого автоматизированным электроприводом. Особенности разработки системы электроснабжения, системы поддержания температурного режима в шкафах с электрооборудованием. Технико-экономическое обоснование инженерных решений.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 23.11.2010Методика определения момента инерции тела относительно оси, проходящей через центр масс. Экспериментальная проверка аддитивности момента инерции и теоремы Штейнера. Зависимость момента инерции от массы тела и ее распределения относительно оси вращения.
контрольная работа [160,2 K], добавлен 17.11.2010Назначение и устройство проектируемого механизма. Кинематическая схема моста. Требования к электроприводу. Выбор типа крана по номинальной грузоподъемности. Расчет циклограммы. Предварительный расчёт мощности пусковых сопротивлений и выбор двигателя.
курсовая работа [638,8 K], добавлен 07.03.2014Возможность неучёта упругих связей при минимальной жесткости. Построение нагрузочных диаграмм. Проверка двигателя по скорости, приведение маховых моментов к его оси, выбор редуктора. Расчет сопротивления и механических характеристик, переходных процессов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 15.11.2013Предварительный выбор мощности асинхронного двигателя. Приведение статических моментов и моментов инерции к валу двигателя. Построение механических характеристик электродвигателя. Расчет сопротивлений и переходных процессов двигателя постоянного тока.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 14.12.2011Определение момента инерции тела относительно оси, проходящей через центр его масс, экспериментальная проверка аддитивности момента инерции и теоремы Штейнера методом трифилярного подвеса. Момент инерции тела как мера инерции при вращательном движении.
лабораторная работа [157,2 K], добавлен 23.01.2011Построение диаграммы скорости и нагрузочной диаграммы производственного механизма. Расчет механических и электромеханических характеристик для двигательного и тормозного режимов. Схема управления электродвигателем и его проверка по нагреву и перегрузке.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 12.09.2014Исходные данные для проектирования. Кинематическая схема механизма. Требования, предъявляемые к электроприводу. Расчет нагрузочной диаграммы. Выбор двигателя, его проверка по условиям нагрева и допустимой перегрузки. Расчет электрических показателей.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 25.10.2011Краткое описание цеха прокатки широкополочных балок. Технология прокатки и отделки двутавров. Устройство нажимного механизма. Требования к электроприводу. Расчет момента сопротивления. Оценка работоспособности электропривода по перегрузке и нагреву.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 25.03.2014
