Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчет привода метательного транспортера

Введение

транспортер двигатель управление метательный

Современная система электроприводов предполагает, что они не только максимально удовлетворяют требованиям машин, работающих в различных режимах, но и достигнута максимальная типизация и унификация элементов, более широко применены специальные встроенные электроприводы, а их исполнение соответствует требованиям окружающей среды.

Внедрение системы электрифицированных машин в сельскохозяйственное производство позволит завершить комплексную механизацию и автоматизацию трудоемких процессов в животноводстве и птицеводстве, повысить производительность труда, сократить численность работников, улучшить качество продукции и снизить затраты на ее производство.

Комплексная механизация, электрификация и автоматизация технологических процессов является генеральным направлением развития современного сельского хозяйства.

Комплексная механизация предусматривает применение системы машин с высокими технико-экономическими показателями для выполнения всех производственных процессов в каждой поточной линии.

1. Описание технологического процесса и кинематическая схема установки

Включение технологической линии происходит против движения продукта. Каждый предыдущий элемент включает последующий.

Зерно через заслонку 1 норией 2 подается на метательный транспортер 3.

Для передачи вращающего момента от двигателя к рабочей машине используется клиноременная передача.

Кинематическая схема привода ленточного транспортера показана на рисунке.

Кинематическая схема привода метательного транспортера: 1 двигатель; 2 клиноременная передача; 3 рабочая машина

Таблица 1 - К расчету двигателя для привода транспортера 11

Наименование параметра	Вариант №1
Коэффициент, учитывающий сопротивление в механизмах	1.5
Производительность транспортера, кг/с	2
Начальная скорость продукта, м/с	17
Приведенный момент энерции рабочей машины и редуктора	5Jдв
Продолжительность работы транспортера, мин	60

2. Расчет мощности двигателя для привода ленточного транспортера

Мощность двигателя для привода ленточного транспортера определим по соотношению:

, /1/

где k - коэффициент учитывающий сопротивление механихмов (k=1.5);

Q-производительность, (Q=2 кг/c);

-начальная скорость метания продукта, (=17 м/с²);

P=кВт

На рисунке изобразим нагрузочную диаграмму.

Нагрузочная диаграмма

3. Выбор электродвигателя

Выбираем двигатель длительного режима работы, серии 4А71В6УЗ с PН=0,55 кВт; П=0.675: cos =0.71: SН=10%; SК=49%; Кi=4; П=2; min=1.8; max=2.2; n=1000 об/мин; J=0.0020; m=15.1 кг

4. Расчет и построение механической характеристики рабочей машины. Проверка электродвигателя по условиям пуска и по перегрузочной способности

Для обеспечения пуска электродвигателя должны выполняться условия

,

,

где - напряжение сети с учетом снижения на 20%

, В,

- номинальное напряжение сети, В;

- пусковой момент электродвигателя при номинальном напряжении

сети, Нм;

- минимальный момент электродвигателя при номинальном напряжении сети, Нм;

- момент статического сопротивления на валу электродвигателя при трогании рабочей машины, Нм;

- момент статического сопротивления на валу электродвигателя при скольжении, S = 0,8 Нм;

- минимальный избыточный момент, необходимый для пуска электродвигателя, обычно принимается .

Синхронная частота вращения, , 1/с, электродвигателя определяется по формуле

,

где - число пар полюсов обмотки статора.

.

Номинальная частота вращения , с¹, определяется по формуле

, с¹,

где - номинальное скольжение электродвигателя.

.

Номинальный момент электродвигателя, , Н•м определяется по формуле

, Н•м,

Н•м.

Пусковой , минимальный , максимальный моменты электродвигателя определяют как произведение номинального момента электродвигателя на кратности пускового момента , минимального момента и максимального момента

Н•м,

Н•м,

Н•м,

Н•м,

Н•м,

Н•м.

Номинальный момент статического сопротивления, , Нм, определяется по формуле

Нм.

М_{С. Н}=, Н*м

Момент статического сопротивления на валу электродвигателя при трогании рабочей машины , Нм, определяется по формуле

Н•м.

Минимальный избыточный момент, необходимый для пуска электродвигателя , Нм, определяется по формуле

 Н•м.

Момент статического сопротивления на валу электродвигателя при , , Н•м определяется по формуле

,

где - показатель степени, для метательных транспортеров ;

- угловая скорость рабочей машины при скольжении ,

с¹.

Н•м.

Проверяем условия пуска электродвигателя при снижении напряжения сети на 20% согласно формулам (13) и (14):

Выполняем проверку на запуск электродвигателя:

1) 0.64*7,783,06+0.72-верно

2) 0.64*7,023,06+0.72-верно

Неравенства выполняются, значит электродвигатель преодолеет начальный момент сопротивления при снижении напряжения сети на 20%.

Проверяем статическую устойчивость электропривода при снижении напряжения питающей сети

0.81*8,5585,49+0.72

Двигатель по условию проходит.

Механическая характеристика рабочей машины М_С = f(щ) рассчитывается по формуле

М_С.ПР. = М_{С.НАЧ.ПР.} + (М_{С.МАКС.ПР.} М_{С.НАЧ.ПР.})·,

где М_{С.НАЧ.ПР.} - момент сопротивления в начальный момент времени при веденный к валу двигателя, Н·м;

М_С.ПР. - момент сопротивления при угловой скорости щ, приведенный к валу двигателя, Н·м;

М_{С.МАКС.ПР.} - максимальный момент сопротивления приведенный к валу двигателя, Н·м;

- текущее значение угловой скорости вала рабочей машины, с¹;

_Н - номинальная угловая скорость рабочей машины, с¹;

х - показатель степени, характеризующий изменение статического момента в зависимости от степени изменения угловой скорости (х = 0).

Следовательно, можем записать уравнение механической характеристики:

М_С.ПР. = 3,89 Нм

5. Расчет и построение механической характеристики двигателя. Определение времени пуска и торможения электропривода

Механическая характеристика электродвигателя рассчитывается по формуле:

,

где текущее скольжение;

критическое скольжение, соответствующее максимальному вращающему моменту электродвигателя, S_КР = 49%

где коэффициент, равный отношению кратности максимального и кратности пускового моментов.

,

По формуле Клосса механическая характеристика рассчитывается, задаваясь значениями S от 0 до 1, с учетом того, что

1) При S = 0, М_дв = 0 (точка идеального х.х.);

2) При S = S_Н, М_дв = М_Н;

3) При S = S_КР, М_дв = М_КР;

4) При S = 0,8, М_дв = М_МИН;

5) При S = 1, М_дв = М_ПУСК.

Для построения механической характеристики электродвигателя пересчитывается скольжение на угловую скорость, , 1/с, в каждой точке характеристики по формуле

,

,

.

Аналогично рассчитаем при остальных значениях . Результаты расчетов сведем в таблицу 2.

Таблица 2 - Данные для построения механической характеристики двигателя

S	0	0.1	0.3	0.49	0.8	1
, c-1	157	141.3	110	80.07	31.4	0
М дв, Н*м	0	3.89	5.8	8.5	5.49	5.8
М С, Н*м	2.7	2.7	2.7	2.7	2.7	2.7
М изб, Н*м	-2.7	1.19	3.12	5.45	2.69	5.08

Для определения времени пуска и торможения нужно построить характеристику избыточного момента.

Механическая характеристика рабочей машины строится совместно с механической характеристикой электродвигателя .

Затем в каждой точке определим значение избыточного момента по формуле

, Н·м,

Затем строим избыточный момент для определения времени пуска и торможения.

Определим время пуска и торможения графическим и графоаналитическим методами.

Графоаналитический метод.

Кривую избыточного момента заменим ступенчатой линией с участками, для которых и равен среднему значению на данном участке. Точность тем выше, чем на большее число участков разбита кривая . Разбиваем на 10 частей.

Затем определим приращение времени на отдельных участках по формуле

, с,

где момент инерции системы, ;

_i - приращение угловой скорости на i-ом участке, ;

- среднее значение избыточного момента на i-ом участке, ;

Данные расчетов сведем в таблицу 3.

Время пуска определим как:

, с,

.

Таблица 3 Данные для определения времени пуска и торможения

№ участка	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
, с-1	0	15	30	45	60	75	90	105	120	135
, с-1	15	30	45	60	75	90	105	120	135	150
, с-1	15	15	15	15	15	15	15	15	15	15
Мизб, Н*м	4,6	3,4	2,8	4,1	5,3	5,6	4,9	4,2	3,2	2,1
ti, с-1	0,04	0,05	0,06	0,043	0,033	0,032	0,036	0,042	0,047	0,08

Время торможения определим как:

, с,

.

Графический метод.

Выбираем масштабы осей моментов и частоты .

Строим в принятом масштабе механические характеристики электродвигателя и рабочей машины .

Строим кривую избыточного момента электродвигателя

.

Кривую избыточного момента заменяем ступенчатой линией с участками, для которых избыточный момент постоянен и равен среднему значению на данном участке.

По оси моментов произвольно откладываем отрезок ОА и определяем масштаб момента инерции по формуле:

.

.

.

Определяем масштаб оси времени из выражения

, ,

где масштаб времени, ;

масштаб момента инерции, ;

масштаб угловой скорости, ;

масштаб момента, ;

.

Полученные на отдельных участках средние значения избыточного момента откладываем вверх по оси ординат. Отмеченные точки (1, 2, 3 и т.д.) соединяем прямыми с точкой А. Из начала координат проводим прямую, параллельную отрезку А1. Эта прямая характеризует искомую функцию для первого участка. Аналогично производим построение для последующих участков.

Определяем длину отрезка , характеризующего время пуска: .

Определяем время пуска:

.

Величину момента рабочей машины откладываем из точки О вниз по оси ординат. Полученную точку A^' соединяем с точкой А и проводим отрезок АА^'. Из точки T₀ проводим параллельно отрезку АА^' отрезок до пересечения с осью времени (точка ). Получаем отрезок .

Определим длину отрезка , характеризующего время торможения: .

Определим время торможения:

.

6. Описание работы схемы управления

При нажатии кнопки SB 1 получила питание катушка реле времени КТ 1, которая блокирует своим замыкающим контактом кнопку SB 1 и ставит ее на самоудержание. Одновременно получает питание сигнальная лампа HL1. С выдержкой времени замыкающий контакт, реле времени КТ 1 замыкает цепь катушки промежуточного реле KV 1, который своим размыкающим контактом обесточивает HL1 и катушку реле времени КТ1, то есть световой сигнал прекращается. Одновременно с этим замыкающий контакт KV1 подхватывает саму катушку KV1 и начинает получать питание цепь схемы управления.

Получает питание катушка магнитного пускателя метательного транспортера зерна КМ1 и своими контактами замыкает цепь катушка магнитного пускателя нории КМ2, который, в свою очередь, замыкающим контактом подает питание в цепь пускателя заслонки КМ3, линия работает.

При заполнении заданного обьема зерна персонал осуществляет отключение схемы путем нажатия кнопки SB3, которая замыкает цепь питания промежуточного реле KV2 и через перемычку KT2, а реле KV2 своими замыкающими контактами шунтирует кнопку SB3, обеспечивая дальнейшее питание KT2, а размыкающими контактами обесточивает цепь питания заслонки подачи зерна. По истечению заданного времени, нужного для очищения линии от продукции, размыкаются контакты реле KT2, обесточивая всю линию.

Так же предусмотрена кнопка аварийной остановки всего процесса SB2.

Примечание: При получении питания любой из катушек магнитного пускателя срабатывают замыкающие блок контакты, в цепи сигнализации, соответствующих элементов схемы.

7. Выбор аппаратуры управления и защиты

Условия выбора автомата:

U_АВТU_уст;

I_Н.АВТI_РАСЧ;

I_Т.РI_РАСЧ;

I_{СР.ОТСЕЧ}К_Н·I_MAX;

где U_АВТ напряжение на которое рассчитан автомат, В;

U_уст напряжение уставки, В;

I_Н.АВТ номинальное значение тока автомата, А;

I_РАСЧ расчетный ток защищаемой линии, А;

I_Т.Р ток теплового расцепителя автомата, А;

I_{СР.ОТСЕЧ} ток электромагнитного расцепителя, А;

К_Н коэффициент надежности автомата;

I_MAX максимальное значение тока в защищаемой сети, А.

По схеме видно, что двигатель транспортера и двигатель нории защищаются одним автоматическим выключателем QF1. Следовательно расчетным током для этого автомата принимается сумма расчетных токов обоих двигателей. Пусковой ток определяется аналогично.

Примим, что для привода метательного транспортера используются электродвигатель типа серии 4А71В6УЗ с P_Н=0,55 кВт; _П=0.675: cos=0.71, к_i=4;

Для привода нории выбран по условию двигатель типа серии серии 4А80В4У3 =1.5 кВт , Ki=5

Определим суммарный расчетный ток:

Принимаем автомат QF1 серии ВА51-25 с I_Н.АВТ=25 А; I_н.расц=10 А; I_{СР.ОТСЕЧ}=10*10=100 А; U_Н.А=660 В.

Проверим по условиям выбора:

660>380

25>6

10>6

1002.1*28.5

Соответственно к нему принимаем магнитный пускатель ПМЛ 121002+РТЛ 1012

Для защиты заслонки используется автомат QF2.

I_РАСЧ= А

I_П= I_Н*Кi=41.3*6.5=268.5 А

Принимаем автоматический выключатель ВА51Г31 с I_Н.АВТ=100 А; I_Т.Р=50А; I_{СР.ОТСЕЧ}=14*50=700 А; U_Н.А=660 В.

к_н* I_max =2.1*268.5=563.9

Проверяем:

660>380

100>41.3

50>41.3

700>563.9 - автомат проходит

Выбор реле времени

В качестве КТ1, КТ2 используем реле типа РВ-4 у которого: 1 замыкающий и 1 размыкающий с выдержкой времени, и 1 замыкающий и 1 размыкающий без выдержки времени, с S_ВКЛ=180 В·А, S_УДЕР=40 В·А.

Выбор лампочек

Принимаем сигнальную арматуру АС-44101У2 с лампами HL1, HL2, HL3, HL4 КМ6-60 с резисторами R1, R2, R3, R4 типа ПЭВ-7.5 кОм10%

Выбор кнопочных станций

В качестве SB1, SB2, SB3 принимаем однокнопочные станции, SB1 - КЕО81, SB2, SB3 типа КЕО41 с U_Н=380 В, I_ДЛИТ=5А

Выбираем промежуточное реле KV1:

РПУ-2: I_н=2,5А, U_н=240 В, коммутируемый ток I_вкл=6А, I_откл=1,2А

Расчет показателей надежности электропривода

Эффективность применения схем управления определяется по показателям надежности и экономическим характеристикам.

Электропривод относится к восстанавливаемым объектам и поэтому основными показателями надежности являются: вероятность безотказной работы на определенное время работы, интенсивность отказов, коэффициент готовности.

Литература

1. Фоменков А.П. Электропривод сельскохозяйственных машин и поточных линий. - М.: Колос, 1984. 228 с.

2. Щербаева Л.П., Оськин С.В. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Электропривод» - Зерноград, 1995. - 77 с.

3. Чиликин Н.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. - М.: Энергоиздат, 1981. 576 с.

4. Применение электрической энергии в сельскохозяйственном производстве / Справочник под редакцией академика ВАСХНИЛ Листова П.Н. - М.: Колос, 1974.

5. Назаров Г.И., Олейник Н.П., Фоменков А.П., Юровский И.М. Электропривод и применение электрической энергии в сельском хозяйстве. - М.: Колос, 1973. 446 с.

Размещено на Allbest.ru