Расчет и построение тахограммы электропривода рольганга

Одним из основных условий надежной работы электропривода является правильный выбор мощности электродвигателя. Выбранный электродвигатель должен соответствовать своими техническими характеристиками требуемому режиму работы.

Электропривод рольганга работает в повторно кратковременном режиме работы с большим числом циклов, поэтому выбор мощности электродвигателя следует осуществлять на основе знания величин нагрузок, прикладываемых к механизму в различные моменты времени. Эти данные могут быть получены после расчета тахограмм и нагрузочных диаграмм.

В связи с тем, что каждый ролик рольганга имеет индивидуальный электропривод, то расчет тахограммы, нагрузочной диаграммы и выбор мощности двигателя будем проводить для первого ролика рольганга.

Окончательный выбор мощности должен быть осуществлен только после проверки электродвигателя по перегрузочной способности и степени нагрева.

В течение длительного времени широко применялся метод расчета нагрева двигателя по эквивалентному току статора. Он основан на предположении о постоянстве потерь в стали и потерь на трение во всех режимах работы, что не вполне точно. Известно, что серии рольганговых двигателей выпускаются на широкий диапазон частот вращения. Отношение тока статора при номинальной мощности к току холостого хода находиться в пределах одного к двум. Чем больше полюсов у двигателя, тем меньше меняется ток статора при увеличении нагрузки до номинальной, но ток ротора изменяется значительно, а, следовательно, значительно изменяются потери в клетке ротора. Это так же не учитывается в методе расчета нагревадвигателя по эквивалентному току. Применим метод проверки специальных рольганговых двигателей по динамической постоянной, она с некоторым приближением характеризует потери в двигателе.

Пуск рольганга производиться на холостом ходу, с постоянным ускорением. Время разгона роликов, по заданию равно 3. После разгона роликов, до установившейся скорости транспортирования металла, в течение времени паузы, равной 0,5, рольганг работает на холостом ходу. За время разгонаи время паузыметалл подходит к первому ролику рольганга, при этом происходит увеличение нагрузки на валу двигателя.

Время работы одного ролика, нагруженного статическим моментом, можно определить по формуле:

,(1)

с.

Время работы рольганга с установившейся скоростью определяется по формуле:

, (2)

с.

После работы рольганга с установившейся скоростью в течение времени паузы , равной 0,5, рольганг работаетна холостом ходу. Затем происходитторможение двигателей роликов всего рольганга. Время торможения, равно 3.

Общее время работы рольганга определяется по формуле:

,(3)

с.

В течение времени рольганг не работает, тогда:

, (4)

.

Общее время работы рольганга на холостом ходу определяется по формуле:

,(5)

.

Угловая скорость движения роликов рольганга:

, (6)

.

Угловая скорость движения роликов, приведенная к валу двигателя определяется по формуле:

, (7)

.

Расчет и построение нагрузочной диаграммы электропривода

Момент статического сопротивления ролика рольганга складывается из момента холостого ходаи момента, требующегося для транспортирования металла по ролику рольганга:

. (8)

Момент холостого хода одного ролика, приведенный к валу двигателя, определяется по формуле:

,(9)

где- ускорение свободного падения, 9,81;

- коэффициент трения скольжения в роликовых подшипниках, 0,005;

- коэффициент полезного действия редуктора на холостом ходу.

Коэффициент полезного действия редуктора на холостом ходу определяется по формуле:

,(10)

.

.

Момент транспортирования металла по одному ролику определяется по формуле:

, (11)

где- масса металла, приходящаяся на один ролик,кг;

- коэффициент трения качения металла по ролику, для горячего металла, 0,15;

- коэффициент полезного действия при транспортировании металла по ролику.

При индивидуальном приводе величина массы металла, приходящейся на один ролик, зависит от ряда факторов, мало поддающихся учету, поэтому эту величину определяют на основе опыта. Относительная масса металла , приходящаяся на один ролик, равна 0,5 для проката сечением более 2000и длиной свыше трех шагов роликов, тогда можно определить массу металла, приходящуюся на один ролик:

,(12)

.

Момент, требуемый для транспортирования металла по ролику, обычно невелик, то в этом случае коэффициент полезного действия при транспортировании можно принять равным коэффициенту полезного действия при холостом ходе, тогда определим момент транспортирования металла по одному ролику:

Полный момент статического сопротивления, приведенный к валу двигателя:

.

При чрезмерных ускорениях и замедлениях, при выбросе металла из валков на ролики, при упоре металла в борта рольганга и в направляющие линейки проводки, происходит буксование роликов по металлу, при этом резко возрастает нагрузка.

Суммарный статический момент двигателя при буксовании, направленный по ходу движения рольганга, определяется по формуле:

, (13)

где- коэффициент трения при буксовании, для горячей стали при среднем значении скорости до 5равен 0,2.

.

Суммарный статический момент, приведенный к валу двигателя при буксовании, направленный против движения рольганга определяется по формуле:

,(14)

.

Характерной особенностью рольганговых механизмов является небольшие статические нагрузки, а основные нагрузки, приходящиеся на электродвигатель, возникают в переходных процессах и во время буксования. Как было уже замечено,электродвигатель должен выдерживать все возникающие нагрузки, а особенно при буксовании, так как этот процесс может носить длительный характер, поэтому предварительный расчет и выбор мощности электродвигателя проведем, используя в качестве момента нагрузки двигателя, статический момент при буксировании .

Расчетная мощность двигателя определяется по формуле:

,(15)

.

Используя требуемые значения скорости на валу двигателя и расчетную мощность электродвигателя, выберем по каталожным данным асинхронный рольганговый электродвигатель серии АР, типа АР 64-12.

Электродвигатели серии АР рассчитаны на номинальную частоту 50 при напряжении 380и допускают работу при частотах от 5 до 85при пропорциональном изменении напряжения и частоты. Превышение напряжения может достигать до 15%, что допустимо для двигателей этой серии.

Динамический момент двигателя, необходимый для преодоления сил инерции ролика, двигателя и зубчатых муфт:

,(16)

где- линейное ускорение,;- момент инерции ролика и зубчатой муфты,;

Таблица П4.1

Паспортные данные электродвигателя серии АР 64-12

Наименование параметра	Значение параметра
Номинальная мощность ,	2,3
Номинальная скорость ,	435
Синхронная скорость ,	500
Число полюсов	12
Номинальная частота сети ,	50
Номинальное напряжение питания ,	380
Номинальное скольжение , %	0,09
Коэффициент полезного действия , %	70
Номинальный момент ,	48,271
Номинальный ток ,	10,0
Пусковой момент ,	137
Пусковой ток ,	31

Продолжение таблицыП4.1

Наименование параметра	Значение параметра
Активное сопротивление одной фазы, обмотки статора ,	1,32
Активное сопротивление одной фазы, обмотки ротора, приведенное к обмотке статора ,	4,22
Индуктивное сопротивление рассеяния, одной фазы обмотки статора ,	3,08
Индуктивное сопротивления рассеяния, одной фазы обмотки ротора, приведенное к обмотке статора ,	1,66
Индуктивное сопротивление контура намагничивания ,	26
Момент инерции двигателя ,	0,5
Динамическая постоянная ,	2350
Динамическая постоянная (ПВ=40) ,	2950

При равноускоренных процессах пуска и торможения, линейное ускорение определяется по формуле:

,(17)

.

Суммарный момент инерции двигателя , редуктораи зубчатой муфтыопределяется по формуле:

,(18)

.

Суммарный момент инерции ролика и зубчатой муфтыможно определить по формуле:

,(19)

Момент инерции ролика относительно своей оси, определяется по формуле:

, (20)

.

.

.

Величина момента инерции металла определяется по формуле:

,(21)

.

Динамический момент двигателя, необходимый для преодоления сил инерции металла, ролика, зубчатых муфт и двигателя:

,(22)

.

При пуске электропривода полный момент двигателя определяется по формуле:

,(23)

.

После пуска электропривода, во время пауз и, электродвигатель работает на холостом ходу и момент двигателя равен моменту холостого хода. На время транспортирования металла по ролику, к валу двигателя прилагается момент статического сопротивления.

При торможении электропривода полный момент двигателя определяется по формуле:

, (24)

.

Нагрузочная диаграмма приведена на рис. П4.1.

Рис. П4.1. Тахограмма и нагрузочная диаграмма электропривода:

1 – нагрузочная диаграмма электропривода; 2 – тахограмма электропривода