Электропривод грузового подъемника

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Описание работы механизма. Кинематическая схема механизма. Требования к электроприводу

Грузовой подъёмник предназначен для вертикального перемещения грузов вверх на специальной грузовой платформе, движущейся по жёстким направляющим. В данном подъёмнике используется лебёдка с канатоведущими шкивами, где канаты только охватывают шкив и силой трения поднимают груз. Такая лебёдка имеет преимущество перед барабанной: большая компактность и надёжность вследствие отсутствия перегрузки канатов и привода при возникновении препятствий на пути платформы, так как шкив в этом случае будет проскальзывать по канату.

Привод механизма имеет червячный редуктор.

Канатоведущие шкивы выполнены чугунными литыми со специальными ручьями в виде канавок с прямолинейным подрезом, так как износ её не влияет на коэффициент сцепления шкива с канатом.

Грузовая платформа приводится в движение асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором посредством барабана, редуктора и муфты.

Кинематическая схема представлена на рисунке 1.1.

Рис. 1.1. - Кинематическая схема грузового подъемника: 1 - Электродвигатель; 2 - червяк; 3 - барабан; 4 - муфта; 5 - грузовая тележка подъемника

В механизме применён роликовый блок, при использовании которого обеспечивается вертикальное перемещение груза, одинаковая нагрузка на подшипники барабана и ролики грузоподъёмной платформы, независимо от высоты подъёма груза. Применяемый червячный редуктор имеет диапазон передаточных чисел от 6,3 до 100 и коэффициентом полезного действия от 50 до 92%. Вал электродвигателя и вал червяка редуктора соединены между собой посредством зубчатой муфты.

Установка выполняет следующий технологический процесс: цикл работы подъёмника включает в себя вертикальный подъём груза со скоростью и спуск в холостую. Перед остановом гружёного подъёмника предусматривается перевод электропривода на пониженную (посадочную) скорость Время загрузки и разгрузки подъёмника одинаково:

Таблица 1.1. - Технические характеристики механизма

Параметры	Величина	Единица измерения	Величина	Единица измерения СИ
Номинальная грузоподъёмность mн	1000	кг
Масса тележки mт	500	кг
Скорость подъёма v	60	м/мин	1	м/с
Высота подъёма H	12	м
Диаметр барабана D	0,4	м
Время загрузки и разгрузки	3	мин	180	с
Посадочная скорость	6	м/мин	0,1	м/с

2. Расчет и построение нагрузочной и скоростной диаграмм механизма

Нагрузочная диаграмма механизма рассчитывается, исходя из заданной диаграммы линейной скорости v, принятой величины линейного ускорения а, статических Р_с и динамических Р_д сил.

Весь цикл работы разбивается на ряд дискретных временных интервалов t_i, на каждом из которых постоянны скорость v или ускорение а. Сила, действующая на механизм, на каждом временном интервале t_i определяется суммой статической Р_сi и динамической Р_дi сил на i-ом интервале. Цикл работы включает в себя следующие операции: подъем груза с тележкой, опускание груза с тележкой, подъем тележки, опускание тележки.

Статическая нагрузка будет на участках 2, 4, 7, статическая и динамическая - на участках 1, 3, 5, 6, 8. На участке 4 будет пауза.

Расчет статических нагрузок.

Статическая нагрузка для загруженной тележки при подъеме груза:

(2.1)

где g = 9,81 м/с² - ускорение земного тяготения;

i = 2 - кратность полиспаста механизма подъема;

- КПД передачи, определяемый в зависимости от коэффициента загрузки к_з;

m_н - массa номинального груза, кг;

m_т - масса тележки, кг.

Статическая нагрузка для разгруженной тележки при подъеме груза:

(2.2)

Статическая нагрузка для разгруженной тележки при опускании груза:

(2.3)

Коэффициент загрузки для загруженной тележки:

(2.4)

где m - полная перемещаемая масса, кг.

Коэффициент загрузки для разгруженной тележки:

КПД передачи для загруженной тележки:

(2.5)

где = 0,07ч0,1 - коэффициент постоянных потерь в передаче;

- номинальный КПД передачи, принимаем по 1.

КПД передачи для разгруженной тележки:

Расчет динамических нагрузок.

При расчете динамической силы величину ускорения рекомендуемся выбирать такой, чтобы

(2.6)

где - максимальное (по абсолютной величине) значение статической силы на временном интервале цикла;

- значение ускоряемой массы для данной силы.

Расчетное ускорение при подъеме груза:

Допустимое ускорение для грузового подъемника:

Принимаем:

Динамическая нагрузка для загруженной тележки:

(2.7)

Динамическая нагрузка для разгруженной тележки:

Расчет результирующих нагрузок.

Сила, действующая на механизм, на каждом временном интервале t_i определяется равенством:

` (2.8)

где - статическая сила на i-м интервале времени с учетом потерь в передаче, Н;

- динамическая сила на i-м интервале времени, Н.

Расчет временных интервалов.

Принимаем:

где h_пос - посадочный путь, т.е. расстояние, которое проходит загруженная тележка за время t = t₃ + t₄ + t₅.



Рис. 2.1. - Скоростная и нагрузочная диаграммы механизма

3. Определение расчетной мощности электродвигателя. Выбор типа электродвигателя

Определяем рабочее время подъемника:

(3.1)

Время цикла подъемника:

(3.2)

Т.к. , то рассматриваемая нагрузочная диаграмма механизма относится к повторно-кратковременному режиму (ПВ < 100%).

Для повторно-кратковременного режима определяем продолжительность включения:

 (3.3)

Эквивалентная сила за рабочее время

(3.4)

где m - число рабочих участков в цикле.

На основании эквивалентной силы и номинальной скорости рассчитывается эквивалентная мощность:

(3.5)

Эквивалентная мощность повторно-кратковременного режима приводится к одному из ближайших стандартных значений ПВ_ст (ПВ_ст = 15%, 25%, 40% и 60%) по формуле:

(3.6)

В связи с тем, что в нагрузочной диаграмме механизма не учтена инерционность еще не выбранного электродвигателя, расчетная мощность Р_расч определяется с коэффициентом запаса к_зап = 1,1ч1,3:

(3.7)

Выбираем электродвигатель на номинальную мощность:

(3.8)

Т.к. передаточное число не задано, то для данной номинальной мощности Р_ном выбираем электродвигатели на несколько скоростей (которые имеются в каталоге) и находим величину:

(3.9)

где - момент инерции i-го двигателя,

- номинальная угловая скорость i-го двигателя, рад/с.

По таблице 10 1 выбрали двигатель независимого возбуждения 2ПО200M, технические характеристики которого представлены в таблице 3.1.

По критерию (3.9) выбираем номинальную частоту вращения n_ном, для которой рассчитываем номинальную угловую скорость:

(3.10)

После этого рассчитываем передаточное число редуктора:

(3.11)

где - диаметр барабана, м.

Таблица 3.1. - Технические характеристики двигателя 2ПО200M

Pном, кВт	Uном, В	nном, об/мин	з ном, %	Rя, Ом	Rд.п., Ом	Rв, Ом	Jд, кгм2
6	220	750	83,5	0,294	0,1	96/26,6	0,25

4. Расчет и построение упрощенных нагрузочной и скоростной диаграмм электропривода за цикл

Нагрузочная диаграмма электропривода представляет собой зависимость электромагнитного момента М или тока I от времени, а скоростная - зависимость угловой скорости щ электродвигателя от времени за цикл.

Радиус приведения поступательного движения механизма со скоростью v к вращательному движению электродвигателя с угловой скоростью

(4.1)

Поскольку для регулируемого электропривода линейное ускорение а уже было принято при построении скоростной и нагрузочной диаграмм механизма, то угловое ускорение электродвигателя определяется таким образом:

(4.2)

Статические моменты на валу двигателя будут определяться выражением:

(4.3)

Статический момент для загруженной тележки при подъеме груза:

Статическая нагрузка для разгруженной тележки при опускании груза:

Суммарный момент инерции электропривода, приведенный к валу электродвигателя,

(4.4)

где - момент инерции механизма, совершающего вращательное движение с угловой скоростью

- передаточное число между валом двигателя и валом механизма с угловой скоростью

(4.5)

- поступательно перемещаемая масса с линейной скоростью v;

- момент инерции ротора двигателя;

- 1,1ч1,3 - коэффициент, учитывающий момент инерции соединительной муфты и редуктора.

Суммарный момент инерции электропривода для загруженной тележки:

Суммарный момент инерции электропривода для разгруженной тележки:

Динамические моменты на валу двигателя будут определяться выражением:

(4.6)

Динамический момент на валу двигателя для загруженной тележки:

Динамический момент на валу двигателя для разгруженной тележки:

Электромагнитный момент двигателя вычисляется по приближенной формуле:

(4.7)

Знак динамического момента определяется ускорением: при разгоне и а при торможении и



Рис. 4.1. - Скоростная и нагрузочная диаграммы электропривода

5. Предварительная проверка электродвигателя по нагреву и перегрузочной способности

подъемник грузовой электродвигатель

Если выбранный электродвигатель в системе электропривода работает при примерно постоянном магнитном потоке (ДПТ НВ, АД до критического скольжения, АД при частотном управлении по закону ш = const), то среднеквадратичный (эквивалентный) момент двигателя отражает его среднюю температуру нагрева. Поэтому для повторно-кратковременного режима работы эквивалентный момент рассчитывается только для включенного (рабочего) состояния двигателя:

(5.1)

где m - число рабочих участков в цикле;

- электромагнитный момент двигателя на i-м участке упрошенной нагрузочной диаграммы электропривода;

- коэффициент охлаждения самовентилируемого двигателя на i-м участке, рассчитываемый по формуле:

(5.2)

где - средняя угловая скорость на i-м участке;

- коэффициент ухудшения охлаждения при неподвижном роторе двигателя, для двигателей с независимой вентиляцией

Затем пересчитывается на стандартное значение:

(5.3)

Двигатель удовлетворяет условиям нагрева, если выполняется условие:

(5.4)

Условие (5.4) выполняется:

Электродвигатель будет удовлетворять условиям перезагрузки, если максимальный момент нагрузочной диаграммы электропривода не превышает максимально допустимого момента для данного двигателя:

(5.5)

Значения обычно указываются в каталожных данных электродвигателя.

Условие (5.5) выполняется:

Размещено на Allbest.ru