Размещено на http://www.allbest.ru/

44

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Курсовой проект

по предмету: электропривод

На тему:

Электропривод грузовой тележки с противовесом

Введение

Грузоподъёмные машины являются неотъемлимой частью современного производства, так как с их помощью осуществляется механизация основных технологических процессов и вспомогательных работ. В поточных и автоматизированных линиях роль грузоподъёмных машин возрастает качественно, и они стали органической частью технологического оборудования, а влияние их на технико-экономические показатели предприятия стало весьма существенным.

Подъёмниками называют грузоподъёмные машины циклического действия, предназначенные для перемещения грузов в сосудах или на площадках в вертикальном или наклонном направлениях.

Различают следующие виды : строительные подъёмники, шахтные подъёмники, доменные подъёмники, лифты для подъёма людей и грузов.

В настоящем курсовом проекте нам необходимо разработать электропривод грузовой тележки. Цикл работы подъёмника включает в себя подъём груза по вертикальному пути с массой 1000 кг и спуск в холостую. Перед остановом гружёного подъёмника предусматривается перевод электропривода на пониженную скорость.Скорость подъёма 0.83 м/с.

Для разработки необходимого автоматизированного электропривода необходимо выполнить следующие основные шаги :

- расчитать статические нагрузки и построить нагрузочные диаграммы;

- выбрать двигатели по мощности, скорости и типу;

- выбрать тип регулируемого привода;

- расчитать и построить статические характеристики электропривода;

- расчитать переходные процессы и проверить правильность выбора электродвигателя;

- спроектировать схему управления электроприводом и механизмом.

Также необходимо выбрать некоторые конструктивные элементы установки.

1. Технологическое описание механизма, его особенности, кинематическая схема

Грузоподъемная тележка , служащая для передвижения грузов по вертикальному пути длиной L приводится в движение двигателем постоянного тока посредством червяка, барабана и муфты .

Привод тележки должен обеспечивать следующие режимы работы: подъем тележки с грузом m_н со скоростью v_н и спуск пустой тележки со скоростью v_н.

Исходные данные: масса пустой тележки m_т=1000 кг; масса противовеса номинальная грузоподъемность m_н =10000 кг; скорость подъема v=0,5 м/с; диаметр барабана D_б=0,8 м; диаметр колёс тележки D=0,2 м; диаметр цапфы D=0,04м. к.п.д. зубчатого редуктора =0,94; к.п.д. барабана =0,92; время погрузки и разгрузки одинаково коэффициент трения качения коэффициент трения скольжения коэффициент учитывающий трение реборд колёс о рельсы .

2. Расчёт усилий в механизме при различных режимах работах

Выбор мощности двигателя основан на расчете усилий, возникающих в механизме и построение нагрузочной диаграммы механизма Р = f(t) или М = f(t).

Для того чтобы уяснить, какие усилия возникают в рабочем органе механизма, необходимо до расчетов предварительно без цифровых данных изобразить нагрузочную диаграмму, которую должен выполнять заданный механизм для выполнения технологического цикла.

В моём случае задана тележка которая движется по наклонной плоскости. Сначала груз с массой m, в течении времени t_р1, затем происходит разгрузка тележки t_п1. После этого пустая тележка спускается на протяжении времени t_р2, после чего происходит загрузка тележки и цикл повторяется. Тогда нагрузочная диаграмма будет иметь вид:

Рисунок 2.1 Нагрузочная диаграмма механизма.

Рассмотрим движение механизма по рельсовому пути.

Рассмотрим усилия которые оказывает механизм при своём движении.

Рисунок 2.3.

Усилие в этом случае определяется по формуле:

, (2.1)

где m - суммарная масса перевозимого груза, кг;

R_к - радиус ходового колеса, м;

- коэффициент трения скольжения в подшипниках колес (обычно = 0,008 0,015 для подшипников качения, = 0,06 0,12 для подшипников скольжения);

f - коэффициент трения качения ходовых колес (обычно f = (0,3 1,0) 10^-3);

k_p - коэффициент, учитывающий сопротивление от трения реборд о рельсы (k_p = 1,2 - 1,5);

r_ц - радиус цапфы (ступицы) ходового колеса (обычно принимают r_ц = (0,2 - 0,5) R_к , м;

sinб - угол к горизонту.

Тогда по формуле 2.1 для загруженной тележки имеем:

Для пустой тележки по той же формуле имеем:

При известной скорости v_н передвижения механизма, мощность передвижения определяется как

. (2.2)

Тогда по формуле 2.2 для загруженной тележки имеем:

Для пустой тележки по той же формуле имеем:

После расчёта мощности, необходимой для передвижения, она пересчитывается на вал двигателя

, (2.3)

гдеP_c - статическая мощность на валу двигателя;

_пер - КПД передачи, величина которого зависит как от кинематической цепи, так и от величины загрузки и определяется как:

, (2.4)

где_{пер. ном} - номинальный КПД кинематической схемы равный произведению её отдельных элементов;

- коэффициент, принимаемый в пределах 0,074 - 0,1;

k_з - коэффициент загрузки;

. (2.5)

Здесь m - полная перемещаемая масса;

m_ном - номинальная масса груза;

m_мex - масса механизма.

По формуле 2.5 для гружёной тележки получим:

По формуле 2.5 для пустой тележки получим:

По формуле 2.4 для гружёной тележки получим:

По формуле 2.4 для пустой тележки получим:

Значение _{пер. ном} найдём по следующей формуле:

, (2.6)

где з_р - КПД редуктора;

з_р - КПД барабана.

Тогда по 1.6 получим:

По формуле 2.3 для гружёной тележки получим:

По формуле 2.3 для пустой тележки получим:

Расчет времени работы t_p осуществляется по величине перемещения L и номинальной скорости v_н

. (2.7)

По формуле 2.7 получим:

3. Построение нагрузочной диаграммы механизма

Так как параметры нагрузочной диаграммы не заданы, то предварительно зададимся номинальной скоростью двигателя _н, например, 1500 об/мин (157 рад/с) и исходя из этого определим передаточное число редуктора

. (3.1)

В этом случае угловая скорость указанного вращающегося органа определятся как

, (3.2)

где r - радиус вращающегося рабочего органа.

После этого можно построить нагрузочную диаграмму М_с = f(t), перейдя от диаграммы Р_с = f(t), определяя М_с как

. (3.3)

Вид её будет аналогичен нагрузочной диаграмме Р = f(t) (рисунок 1).

Тогда по 3.1 получим:

передаточное число редуктора будет равно:

Значение статического момента для загруженной тележки определим по формуле 3.3:

Значение статического момента для пустой тележки определим по формуле 3.3:

После этого можем построить нагрузочную диаграмму М_с = f(t),

4. Предварительный выбор мощности двигателя

По нагрузочной диаграмме (рисунок 3) определяется фактическое ПВ_ф%, фактическая продолжительность включения

(4.1)

Тогда значение ПВ по 4.1 будет равно:

По фактическому ПВ_ф можно судить о режиме работы двигателя если ПВ_ф>60%, то режим работы необходимо отнести к длительному. Если же ПВ_ф60%, то режим повторно-кратковременный. Так как у меня получилось ПВ 33 % то двигатель будем выбирать для режима повторно-кратковременного.

По нагрузочной диаграмме определяют эквивалентный момент М_э для ПВ_ф

.(4.2)

Из стандартного ряда ПВ = 15, 25, 40, 60 % принимают то значение, которое является ближайшим к рассчитанному ПВ_ф для моего случая принимаем ПВ 40%.

Пересчитываем М_э, соответствующее ПВ_ф на момент М_ст, который будет соответствовать выбранному стандартному ПВ_ст

(4.3)

После этого определяем расчётную мощность

,(4.4)

где коэффициент (1,11,3) учитывает дополнительный нагрев двигателя за время переходных процессов, который не учтён при предварительном выборе мощности двигателя. В предложенных для расчёта механизмах режим работы двигателей мало напряжённые, и можно принимать меньший коэффициент.

По каталогу, в соответствии с принятым ПВ_ст выбираем двигатель так, чтобы Р_н Р_расч, и скорость соответствовала _н, рассчитанной или предварительно заданной.

Рассчитаем эквивалентный момент по 4.2

После этого производим расчёт статического момента по 4.3

Тогда значение расчётной мощности примет значение:

Из каталога выберем двигатель Д 806 Основные параметры которого приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Основные параметры двигателя

Параметр	Значение
Рном	21 кВт
зном. обор	1060 об/мин
Iн	110 А
Jдв	4.0 кг•м2
Rя+Rдп при t=20 0С.	0,047 Ом

Осуществив выбор двигателя произведём уточнённый расчёт основных параметров.

Номинальная скорость двигателя определим по формуле 4.5:

. (4.5)

Значение номинального момента будет равно:

. (4.6)

Уточнённые значения статических моментов определяем по 3.3

- для пустой тележки:

- для загруженной тележки:

Рассчитаем эквивалентный момент по 4.2

После этого производим расчёт статического момента по 4.3

Тогда значение расчётной мощности по 4.4 примет значение:

Полученные параметры удовлетворяют выбранному двигателю.

5. Построение уточнённой нагрузочной диаграммы

При предварительном выборе мощности не были учтены периоды пуска, торможения, работа на пониженной скорости. Дополнительный нагрев двигателя в эти периоды был учтён увеличением расчётной мощности с помощью коэффициента (1,1 1,3). На этом этапе расчёта необходимо построить уточнённую диаграмму и уже проверить достаточно ли мощности выбранного двигателя. Поскольку в задании на курсовой проект предусмотрена и пониженная скорость, которая обеспечивает необходимую точность остановки, то этот период тоже необходимо ввести в диаграмму. Для того чтобы быть уверенным в правильном построении диаграммы, необходимо в том же масштабе времени построить и тахограмму работы механизма (v) = f(t). тахограмма и нагрузочная диаграмма содержат информацию о пуске двигателя до номинальной скорости для одной М_с1 и второй нагрузки М_с2. Работу на номинальной скорости v_н, переход на пониженную скорость, дотягивание механизма до заданной точки и торможение до остановки. Время работы на пониженной скорости можно принять равным 1-5 с.

Так как у меня предельные ускорения не заданны, то со стороны механизма не предъявляется особых требований, и в этом случае исходят из возможностей двигателя, т.е. из величины моментов, которые может развить двигатель при пуске и торможении.

Значение пускового момента М_п может быть принято как

М_п = (1,72) М_н. (5.1)

Тормозной момент может быть равен пусковому М_т = М_п. Для такого случая время пуска t_п и время торможения t_т, будут различными, а, соответственно, будут различными и величины ускорений а_у и замедления а_з.

Значение пускового момента определим по 5.1:

Значение тормозного момента примем равное пусковому М_п=М_т=340,7 (Н•м)

После принятия значений М_т и М_п можно рассчитать параметры тахограммы и уточнённой нагрузочной диаграммы.

Время переходного процесса t_пп (пуск, торможение) определяется из уравнения движения М - М_с = J_nрив d/dt как

. (5.2)

Время пуска из этого уравнения, когда _нач = 0, а _кон = _с определяется как

, (5.3)

где _с - скорость двигателя при М = М_с, _с предварительно можно принять равной _н;

J_прив - приведённый к валу двигателя момент инерции.

В заданном механизме не заданы моменты инерции отдельных её элементов. Тогда примем момент инерции барабана и редуктора, приведенный к валу электродвигателя, примем равный 0,2 J_д.

. (5.4)

Время перехода с номинальной скорости на пониженную

, (5.5)

где _пон - пониженная скорость.

Время торможения до полной остановки от пониженной скорости _пон

. (5.6)

Возникающие при этом ускорения а_у и замедления а_з, хотя условием они и не заданы, но их необходимо оценить и сравнить с рекомендуемыми. Определяют их по формулам

; (5.7)

; (5.8)

. (5.9)

Для того, чтобы было легко переходить от линейных скоростей и ускорений к угловым скоростям и ускорениям пользуются так называемым радиусом приведения

. (5.10)

Тогда угловое ускорение или замедление (вала двигателя) можно найти как

. (5.11)

Приведённый к валу двигателя момент инерции определим по формуле 5.4:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Время пуска определим по 5.3:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Значение пониженной скорости примем 0,1•щ_ном=11,1 об/мин.

Тогда время движения на пониженной скорости определим по формуле 5.5:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Время до полной остановки по 5.6 примет значение:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Зная значение времени движения тележки на каждом участке можно определить ускорения и замедления для каждого участка. Значения ускорения в момент разгона найдем по 5.7:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Значение замедления до пониженной скорости найдём по 5.8. Значение V_пон=0,1V_ном=0,05 м/с

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Значение замедления до полной остановки найдём по 5.9:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Определим радиус приведения для более простого перехода от линейных скоростей и ускорений, к угловым скоростям и ускорениям значение найдём по 5.10:

Тогда угловое ускорение можно найти по 5.11:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Угловые замедления до пониженной скорости примут следующее значение:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Угловые замедления до полной остановки примут следующее значение:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Теперь можно построить нагрузочную диаграмму. Но поскольку очень тяжело создать привод, который бы подстраивался под нагрузку и на протяжении цикла создавал бы разные моменты, чтобы поддерживать одно и тоже ускорение, то из рассчитанных М_п и М_т, оставляют по одному фиксированному значению, но так чтобы а_у и а_з не превышали заданных, и после этого пересчитывают а_у, а_з, t_п, t_т.пон, t_т там, где это необходимо. Вот теперь можно окончательно начать строить тахограмму и нагрузочную диаграмму привода.

При этом надо учесть, что для заданного механизма главным является не время работы с той или иной нагрузкой, а путь, который должен пройти механизм за это время работы. Так как при пуске, торможении, работе на пониженной скорости двигатель не работает с номинальной скоростью, и механизм, соответственно, не движется с номинальной скоростью, то для получения того же пути необходимо другое время, чем при построении приближенной диаграммы. Поэтому надо рассчитывать путь, который пройдёт механизм за время t_п, t_т.пон, t_т, а оставшееся время он должен будет пройти со скоростью v_н. Обозначим это время t_y, т.е. работу двигателя с установившейся скоростью.

Путь при пуске l_п, торможение до пониженной скорости l_т.пон, при работе на пониженной скорости l_пон и окончательном торможении можно найти

; (5.12)

; (5.13)

; (5.14)

. (5.15)

Механизм со скоростью v_н должен пройти путь L_н

,(5.16)

где L - путь, который должен пройти механизм (по заданию).

Время работы двигателя t_н со скоростью v_н

. (5.17)

При этом расчёт необходимо произвести для каждого режима работы, т.к. за цикл изменяются М_с (М_с1, М_с2), J (J_прив.1, J_прив.2).

Путь, который тележка пройдёт при ускорении определим по 5.12:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Путь который тележка пройдёт при торможении на пониженной скорости определим по 5.13:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Путь на пониженной скорости для обеих тележек будет одинаковый и по 5,14 будет равен:

Путь, который тележка пройдёт при торможении по 5.15, равен:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Путь который пройдёт тележка при номинальной скорости определим по 5.16:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Зная длину пути при номинальной скорости можем определить время движения при этой скорости по 5.17:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Строим тахограмму и уточнённую нагрузочную диаграмму (Рисунок 5.1)



6. Проверка выбранного двигателя

После уточнения нагрузочной диаграммы вновь определяем фактическую продолжительность включения ПВ_Ф с учётом времён пуска, торможения, движения на пониженной и номинальной скоростях. При этом продолжительность пауз остаётся прежней.

(5.1)

Уточняем эквивалентный момент:



(5.2)

Пересчитываем эквивалентный момент, соответствующий фактической продолжительности включения ПВ_Ф на М_СТ по (4.3)

Определяем расчётную мощность:

(5.3)

Сравниваем P_расч с P_ном выбранного двигателя:

P_ном =21 кВт P_расч=19,94 кВт,

Следовательно двигатель выбран верно.

7. Расчёт недостающих параметров выбранного двигателя и построение его статических характеристик в 4-х квадрантах с нанесением всех статических моментов

Под статическими характеристиками понимают механические = f(M) и электромеханические = f(I) характеристики. Эти характеристики строят по каталожным данным двигателя.

Электромеханическая характеристика двигателя описывается уравнением

,(6.1)

и механическая

,(6.2)

где U_н - номинальное напряжение, В;

R_я - суммарное сопротивления якорной цепи при 75 °С (берётся из каталога).

Если сопротивление задано при другой температуре, то его пересчёт производится по формуле

(6.3)

где Т - температура, при которой заданно сопротивление якорной цепи.

, (6.4)

где к - конструктивный коэффициент двигателя;

Ф - магнитный поток;

U_н - номинальное напряжение двигателя;

U_щ - падение напряжения на щётках (2 2,5) В;

_н - номинальная скорость двигателя;

I_я.н - номинальный ток якоря двигателя, А;

Т.к. формулы, выражающие механическую и электромеханическую характеристику, представляют собой прямые линии, то эти характеристики можно строить по двум точкам.

Механическая характеристика = f(M):

1 точка: = ₀; М = 0. 2 точка: = _н= n_н/30; М_н = сI_я.н.

Электромеханическая характеристика = f(M):

1 точка: = ₀; I_я= 0. 2 точка: = _н= n_н/30; I = I_я.н.

Для построения искусственной характеристики, обеспечивающей получение пониженной скорости, необходимо на двигателе, питающемся от тиристорного преобразователя, снизить напряжение. Последние характеристики строятся по аналогии с предыдущими, но для этого необходимо найти величину напряжения, обеспечивающую заданную скорость при данной нагрузке,

Обычно задаётся величина понижения скорости как _пон = а _н,

где а - коэффициент снижения скорости с _пон до _н, тогда формула примет вид

. (6.5)

Если из этой формулы найти U_пон, то оно обеспечит работу привода с заданной нагрузкой I_c (М_c) при _пон = а _н

. (6.6)

Строится эта искусственная характеристика механическая или электромеханическая также по двум точкам, только точки холостого хода _0пон пониженной скорости определяется как

, (6.7)

а значение скорости '_н при номинальной нагрузке определяется

. (6.8)

Пересчитаем сопротивление по 6.3:

Коэффициент с определим по 6.4:

Естественные характеристики.

Механическая характеристика.

1-я точка щ=щ₀, М=0.

2-я точка

Электромеханическая характеристика.

1-я точка щ=щ₀, I_я=0.

2-я точка

Искусственная характеристика.

Для нахождения пониженного напряжения определим значение тока:

Значение пониженного напряжения найдём по 6.6:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Значение пониженной скорости найдём по 6.7

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Значение скорости щ'_н найдём по формуле 6.8:

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Теперь зная все параметры построим данные характеристики в четырёх квадрантах.

Значения для данной характеристики приведено в таблице 7.1

Таблица 7.1

Естественная ха-ка	Искусственная х-ка.
Гружёная тележка
М, Нм	щ, рад/с	М, Нм	щ, рад/с
-400	125,32	-400	22
0	115,6	0	15,03
189,2	111	189,2	11,73
300	108,3	300	9,797
350	107,09	400	8,05
Пустая тележка
-400	-105,87	-400	-5,4
-189,2	-111	-189,2	-9,1
0	-115,6	0	-12,4
400	-125	400	-19,37

Значение точек находили по выражению:

.

Для примера при М=250 Нм., значение щ равно:

.

Значение Дy и Дх примем:

Дy=115,6-111=4,6.

Дх=189,2-0=189,2.

8. Расчёт переходных процессов щ, М=f(t) за цикл работы

В современных системах регулируемого электропривода постоянного тока имеется возможность формировать переходные процессы достаточно близкие к оптимальным путём изменения управляющего воздействия. Изменение управляющего воздействия (напряжения) чаще всего осуществляется по линейному закону. Такой закон наиболее просто реализовать с помощью системы управления и в большинстве случаев удовлетворяет предъявленным к электроприводу требованиям. Линейно меняется и управляющие воздействия при торможении, реверсе и других переходных процессах.

Характер переходного процесса зависит только от электромеханической инерционности электропривода, характеризуемой постоянной времени TМ и не зависит от электромагнитной характеризуемой постоянной времени TЭ. Это имеет место при TМ TЭ в четыре раза и выше, что чаще всего и встречается .

Электромеханическая постоянная времени находится по :

(8.1)

где - жёсткость механической характеристики:

 (8.2)

из механической характеристики :

По (8.1) электромеханическая постоянная

- для гружёной тележки:

- для пустой тележки:

Расчёт переходных процессов при пуске.

Начальные условия :=0, М=0.

Переходной процесс состоит изтрёх участков :

а) На первом участке двигатель неподвижен =0, происходит нарастание момента (тока) двигателя М до величины, пока он сравняется с Мс .

Начало движения задерживается на время tз :

(8.3)

где ₀ - угловое ускорение, рассчитано по формуле (5.11), ₀=15,55 рад/с²;

Момент нарастает по линейному закону :

(8.5)

где 0 t tз .

б) На втором участке происходит разгон от точки tз (=0,М=М_С) и выход на естественную характеристику до точки t0 (=₁). Этот участок описывается уравнениями :

(8.6)

(8.7)

Угловая скорость Х.Х.

(8.8)

где _{0 НАЧ} - скорость холостого хода характеристики, с которой начинается переходной процесс при t=0.

Целью расчёта является выход двигателя на естественную характеристику в точку ₁. Поэтому в процессе рассчёта следует следить за значениями , М и прекратить рассчёт как только траектория движения выйдет на естественную характеристику.

в) На третьем учаске разгона двигатель перемещается по естественной характеристике от ₁ до _С. Этот участок разгона описывается уравнениями :

(8.9)

(8.10)

где М_КОНII - конечное значение момента на втором участке, соответствующие скорости ₁

На основании расчётов строим зависимости =f(М), =f(t), М= f(t).

Выполним расчёт первого режима :

М_С1=250 Нм

Начало движения задерживается на время tз , которое рассчитываем по (8.3):

На первом участке двигатель не подвижен =0. Момент определяется по формуле (8.5) на участке 0 t tз

Результаты расчёта сводим в таблицу 8.1

Таблица 8.1

t,с	М(t)	w(t)
0	0	0,0000
0,05	44,57408	0,0000
0,1	89,14815	0,0000
0,15	133,7222	0,0000
0,2	178,2963	0,0000
0,2805	250,0606	0,0000

Второй участок рассчитываем по уравнениям (8.6),(8.7).

Результаты расчётов сводим в таблицу 8.2:

t,с	w(t)	М(t)
0	0	250
0,1	0,565696	306,7201
0,2	1,751103	327,9101
0,3	3,168028	335,8264
0,4	4,671444	338,7838
0,5	6,207174	339,8887
0,6	7,754974	340,3015
0,7	9,307285	340,4557
0,8	10,86128	340,5133
0,9	12,4159	340,5348
1	13,97076	340,5429
1,1	15,52571	340,5459
1,2	17,08069	340,547
1,3	18,63568	340,5474
1,4	20,19068	340,5476
1,5	21,74568	340,5476
1,6	23,30068	340,5476
1,7	24,85568	340,5476
1,8	26,41068	340,5476
1,9	27,96568	340,5476
2	29,52068	340,5476
2,1	31,07568	340,5476
2,2	32,63068	340,5476
2,3	34,18568	340,5476
2,4	35,74068	340,5476
2,5	37,29568	340,5476
2,6	38,85068	340,5476
2,7	40,40568	340,5476
2,8	41,96068	340,5476
2,9	43,51568	340,5476
3	45,07068	340,5476
3,1	46,62568	340,5476
3,2	48,18068	340,5476
3,3	49,73568	340,5476
3,4	51,29068	340,5477
3,5	52,84568	340,5477
t,с	w(t)	М(t)
3,6	54,40068	340,5477
3,7	55,95568	340,5477
3,8	57,51068	340,5477
3,9	59,06568	340,5477
4	60,62068	340,5477
4,1	62,17568	340,5477
4,2	63,73068	340,5477
4,3	65,28568	340,5477
4,4	66,84068	340,5477
4,5	68,39568	340,5477
4,6	69,95068	340,5477
4,7	71,50568	340,5477
4,8	73,06068	340,5477
4,9	74,61568	340,5477
5	76,17068	340,5477
5,1	77,72568	340,5477
5,2	79,28068	340,5477
5,3	80,83568	340,5477
5,4	82,39068	340,5477
5,5	83,94568	340,5477
5,6	85,50068	340,5477
5,7	87,05568	340,5477
5,8	88,61068	340,5477
5,9	90,16568	340,5477
6	91,72068	340,5477
6,1	93,27568	340,5477
6,2	94,83068	340,5477
6,3	96,38568	340,5477
6,4	97,94068	340,5477
6,5	99,49568	340,5477
6,6	101,0507	340,5477
6,7	102,6057	340,5477
6,8	104,1607	340,5477
6,9	105,7157	340,5477
7	107,2707	340,5477
7,145	109,5254	340,5477

Таблица 8.2

Третий участок рассчитывается по уравнениям (8.9) и (8.10).

Результаты расчётов сводим в таблицу 8.3

Определяем по расчёту М_{КОН II} = М_П1=340,5477 Нм, тогда по графику переходных процессов при пуске для первого режима =f(М) определяем _с=109,521 рад/c и ₁=107,32 рад/c

Таблица 8.3

t,с	М(t)	w(t)
0	107,32	340,5477
0,1	108,6992	283,8066
0,2	109,2142	262,6219
0,3	109,4065	254,7125
0,4	109,4782	251,7594
0,5	109,505	250,6569
0,6	109,515	250,2453
0,7	109,5188	250,0916
0,9	109,5207	250,0128
1	109,5209	250,0048
1,1	109,521	250,0018
1,2	109,521	250,0007
1,25	109,521	250,0004
1,3	109,521	250,0002
1,35	109,521	250,0002
1,4	109,521	250,0001
1,47	109,521	250

Графики переходных процессов при пуске для первого режима представлены на рисунке 8.1.

Выполним расчёт второго режима :

М_С2=83 Нм

Рассчитываем время tз по формуле (8.3):

На первом участке двигатель не подвижен =0. Момент определяется по формуле (8.5) на участке 0 t tз

Результаты расчёта сводим в таблицу 8.4

Таблица 8.4

t,с	М(t)	w(t)
0	0	0
0,01	26,49793	0,01
0,03	79,49378	0,03
0,05	132,4896	0,05
0,06	158,9876	0,06
0,0714	189,1952	0,0714

Второй участок рассчитываем по уравнениям (8.6),(8.7).

Результаты расчётов сводим в таблицу 8.5:

Таблица 8.5

t,с	М(t)	w(t)	t,с	М(t)	w(t)
0	0	-83	1,3	-55,5554	-342,756
0,1	-1,72482	-249,105	1,4	-60,1774	-342,756
0,2	-5,30228	-308,992	1,5	-64,7994	-342,756
0,3	-9,54769	-330,583	1,6	-69,4214	-342,756
0,4	-14,0339	-338,367	1,7	-74,0434	-342,756
0,5	-18,607	-341,174	1,8	-78,6654	-342,756
0,6	-23,2113	-342,186	1,9	-83,2874	-342,756
0,7	-27,827	-342,551	2	-87,9094	-342,756
0,8	-32,4467	-342,682	2,1	-92,5314	-342,756
0,9	-37,0678	-342,73	2,2	-97,1534	-342,756
1	-41,6895	-342,747	2,3	-101,775	-342,756
1,1	-46,3114	-342,753	2,4	-106,397	-342,756
1,2	-50,9334	-342,755

Третий участок рассчитывается по уравнениям (8.9) и (8.10).

Результаты расчётов сводим в таблицу 8.6

Определяем по расчёту М_{КОН II} = М_П2=342,755 Нм, тогда по графику переходных процессов при пуске для второго режима =f(М) определяем _с=114,15 рад/c и ₁=106,397 рад/c.

Таблица 8.6

t,с	М(t)	w(t)	t,с	М(t)	w(t)
0	-106,397	-342,756	1	-114,15	-83,0137
0,1	-111,255	-179,982	1,1	-114,15	-83,0051
0,2	-113,069	-119,209	1,2	-114,15	-83,0019
0,3	-113,747	-96,5188	1,25	-114,15	-83,0012
0,4	-113,999	-88,0473	1,3	-114,15	-83,0007
0,5	-114,094	-84,8844	1,35	-114,15	-83,0004
0,6	-114,129	-83,7036	1,4	-114,15	-83,0003
0,7	-114,142	-83,2627	1,47	-114,15	-83,0001

Графики переходных процессов для второго режима представлены на рисунке 8.2.

Расчёт переходных процессов при торможении.

Процесс торможения проходит в три этапа. На первом этапе двигатель тормозится до характеристики, обеспечивающей пониженную скорость, затем, на втором этапе, передвижение по характеристике пониженной скорости до щ_{С ПОН}, третий этап с щ_{С ПОН} до 0. При этом система привода построена таким образом, что электропривод может работать во всех четырёх квадрантах.

Первый этап рассчитывается по формулам

(8.11)

(8.12)

где е₀ - угловое ускорение рассчитанное по (8,13) е₀=100,5805 рад/с²

щ_с - угловая скорость, соответствующая моменту М_с.

В процессе расчёта следует следить за значениями и М . И прекратить расчёт как только двигатель выйдет на искусственную характеристику пониженной скорости.

Второй этап рассчитывается по формулам :

(8.14)

(8.15)

где М₁ - момент, соответствующий скорости щ₁. Эти значения являются конечными значениями предыдущего этапа.

Третий этап начинается после отработки приводом заданное время на пониженной скорости. Рассчитывается по формулам (8.11) и (8.12) , где в качестве угловой скорости щ_с берётся щ_{с пон}.

Изменение характеристики холостого хода происходит по линейному выражению :

(8.16)

Выполним расчёт первого режима:

М_С1=250 Нм

По механической характеристике находим угловые скорости :

щ_{с пон}=10,952 рад/с²,

щ_с =109,521 рад/с²,

щ₁ =21,16 рад/с².

Первый этап рассчитываем по формулам (8.11),(8.12) и (8.16).

Результаты расчётов сводим в таблицу 8.7

Таблица 8.7

t,с	М(t)	w(t)
0	109,521	250
0,1	105,8603	-117,013
0,2	98,19075	-254,039
0,3	89,02446	-305,199
0,4	79,29935	-324,3
0,5	69,3656	-331,431
0,6	59,35396	-334,094
0,7	49,31324	-335,088
0,8	39,26166	-335,459
0,9	29,20602	-335,598
0,98	21,16037	-335,643

Второй этап рассчитываем по формулам (8.14) и (8.15).

Результаты расчётов сводим в таблицу 8.8

Таблица 8.8

t,с	М(t)	w(t)
0	21,16	-335,643
0,1	14,76329	31,34649
0,2	12,37503	168,3643
0,3	11,48336	219,5208
0,4	11,15045	238,6204
0,5	11,02616	245,7513
0,6	10,97975	248,4137
0,7	10,96242	249,4078
0,8	10,95595	249,7789
0,9	10,95354	249,9174
1	10,95264	249,9692
1,1	10,9523	249,9885
1,2	10,95217	249,9957
1,4	10,95211	249,9994
1,57	10,9521	249,9999

Третий этап рассчитываем по формулам (8.11) , (8.12) и (8.16).

Результаты расчётов сводим в таблицу 8.9

Таблица 8.9

t,с	М(t)	w(t)
0	10,9521	250
0,05	9,894049	22,18735
0,1	7,291404	-117,013
0,15	3,744967	-202,068
0,195	0,052892	-249,917

Графики переходных процессов при торможении для первого режима представлены на рисунке 8.3

Выполняем расчёт второго режима :

М_С2=83 Нм

По механической характеристике находим угловые скорости :

щ_{с пон}=11,415 рад/с²,

щ_с =114,15 рад/с2,

щ₁ =18,92 рад/с², грузоподъемная тележка двигатель

Первый этап рассчитываем по формулам (8.11),(8.12) и (8.16).

Результаты расчётов сводим в таблицу 8.10

Таблица 8.10

t,с	М(t)	w(t)	t,с	М(t)	w(t)
0	-114,15	-83	0,7	-67,561	353,9597
0,1	-111,317	191,0952	0,8	-59,7831	354,2369
0,2	-105,383	293,4304	0,9	-52,002	354,3404
0,3	-98,2897	331,6379	0,98	-45,7762	354,374
0,4	-90,7644	345,9029	1	-44,2197	354,379
0,5	-83,0776	351,2288	1,1	-36,437	354,3935
0,6	-75,3306	353,2173	1,2	-28,6542	354,3988
			1,325	-18,9255	354,4011

Второй этап рассчитываем по формулам (8.14) и (8.15).

Результаты расчётов сводим в таблицу 8.11

Таблица 8.11

t,с	М(t)	w(t)
0	-18,9255	354,4011
0,1	-14,2191	74,66026
0,2	-12,4619	-26,1717
0,3	-11,8059	-62,5164
0,4	-11,5609	-75,6167
0,5	-11,4695	-80,3387
0,6	-11,4353	-82,0407
0,7	-11,4226	-82,6542
0,8	-11,4178	-82,8754
0,9	-11,4161	-82,9551
1	-11,4154	-82,9838
1,1	-11,4151	-82,9942
1,2	-11,4151	-82,9979
1,4	-11,415	-82,9997
1,57	-11,415	-83

Третий этап рассчитываем по формулам (8.11) и (8.12) и (8.16)

Результаты расчётов сводим в таблицу 8.12

Таблица 8.12

t,с	М(t)	w(t)
0	-11,415	-83
0,05	-10,5963	91,7977
0,1	-8,58234	196,7415
0,15	-5,8381	259,7469
0,2	-2,64761	297,5737
0,2384	-0,00582	315,9966

Графики переходных процессов при торможении для второго режима представлены на рисунке 8.4.

Литература

1. Дранников В.Г., Звягин И.Е. Автоматизированный электропривод подъёмно-транспортных машин. М, “Высшая школа”, 1973г.

2. Фираго Б.И. Учебно - методическое пособие к курсовому проектированию по теории электропривода для студентов специальности 21.05 - “Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов ” - Мн.: БГПА, 1993г.

3. Иванченко Ф.К. и др. Расчёты грузоподъёмных и транспортирующих машин. Киев . “Вища школа ”.1975г.

4. Соколов М.М. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов. М., “Энергия”, 1976 г.

Размещено на Allbest.ru