2.3.3 Расчет и разработка схемы энергоснабжения и управления

Данный раздел выполняют только дипломники специальности МА.

По выбранному электродвигателю из каталога выписывают тип, исполнение, марку, все электротехнические и механические параметры. Электротехнические параметры используются для выполнения электротехнических расчетов и разработки схемы энергоснабжения, управления и защиты, а механические параметры передаются в раздел 3.4 для разработки механической передачи и для выполнения прочностных расчетов. Если по сравнению с аналогом выбран электродвигатель меньшей мощности, то экономия электроэнергии в год используется в разделе 2.6 для разработки бизнес-плана проекта.

Разработка схемы управления и защиты электродвигателя выполняется после уточнения соответствующих задач энергоснабжения. 22.

Эти задачи определяются в зависимости от технологической, механической, нагрузочной, энергетической характеристик оборудования. Для удобства решения поставленных задач рекомендуется оформить таблицу «Задачи энергоснабжения, управления, защиты электродвигателя и технические средства для их выполнения».

Составляется принципиальная схема энергоснабжения, управления и защиты для каждого электродвигателя. Если электродвигателей не более трех, схемы оформляются с совмещением управляющей и силовой частей. Если электродвигателей более трех, то силовые и управляющие части схемы оформляются раздельно. Составленную схему проверяют на выполнимость поставленных задач управления и защиты.

Расчет и выбор элементов, аппаратов схемы выполняют в следующей последовательности:

- для выбора проводов выполняют расчет действующего тока, провод выбирают по допустимому нагреву с учетом условий прокладки;

- пускатель выбирают по управляемой мощности, а исполнение определяют по условию работы;

- тепловые реле нагрузки выбирают по действующему току, расчетом проверяют возможность точной настройки для защиты от перегрузок;

- для выбора плавкого предохранителя рассчитывают ток плавкой вставки;

- для выбора автомата-расцепителя рассчитывают ток электромагнитного расцепителя и определяют номинальный ток для автомата.

Марку, параметры выбранного конкретного аппарата, элемента заносят в спецификацию схемы лист 4.6 и в таблицу (раздел 2.3.3 РПЗ).

Для разработки раздела 2.3.3 рекомендуется использовать источник 22.

2.3.4 Расчет и проектирование механической передачи

Целью выполнения этого раздела являются кинематический и прочностной расчеты механической передачи. Расчет необходимой мощности ЭД выполняется, исходя из потребляемой мощности рабочим органом. При этом скорость рабочего органа назначается из соображений технологии, а мощность ЭД выбирается при условии Р_ном Р_ЭД. При составлении кинематической схемы принимаются рекомендуемые диаметры шкивов, количество зубьев шестерен и т.д. По этой причине разработанная кинематическая схема имеет передаточное число, отличное от аналога. По перечисленным причинам возникает необходимость нового, уточненного распределения передаточных чисел, скорости, моментов вращения и мощностей на ступенях разработанной механической передачи. Затем на основе распределения вращающихся моментов рассчитываются нагрузки на валах, шестернях, подшипниках27.

В начале уточняется кинематическая схема. Действительное общее передаточное число

i_общ = , (10)

где n_{а. ЭД} – асинхронная частота вращения ротора электродвигателя, мин ^–1;

n_{р. о} – частота вращения рабочего органа.

Если ременная передача в кинематической схеме отсутствует, то по условию М_ред  М_рас и i_общ  i_ред из каталога выбирается редуктор. При этом возможны три варианта:

а) i_общ = i_ред , лучший вариант, не требует пересчета n_р.о и N_маш;

б) i_ред < i_общ , при этом n_р.о < n_{р.о рас};

в) i_ред > i_общ, при этом n_р.о > n_{р.о рас} .

Если в кинематической схеме имеется ременная или цепная передача, то редуктор выбирается при условии i_ред < i_общ, разницу будет обеспечивать ременная или цепная передача.

Рассчитываем распределение частот вращения (мин^-1) на валах

n₁ = n_{а. ЭД} ; ; ; . (11)

Здесь i_{1 – 2} – передаточное число на ступенях выбранного редуктора, а n_{р. о.} – частота вращения рабочего органа, рассчитанная по передаточному числу редуктора и по асинхронной частоте вращения электродвигателя.

Если в кинематической схеме имеется ременная передача или фрикционная муфта, то в расчете необходимо учитывать коэффициенты проскальзывания.

Также рассчитывается распределение угловых скоростей вращения (рад/с):

; ; ; , рад/с. (12)

Учитывая условие выбора электродвигателя Р_ном  Р_ЭД , заново рассчитывается действительное распределение мощностей (кВт):

N₁ = Р_{ном. ЭД} ; N₂ = Р_ном  η_{1 – 2} ; N₃ = N₂  η _{2 – 3}; N_р.о. = N_ном  η _общ (13)

При расчете распределения мощности следует особенно внимательно определить КПД каждой ступени, надо учитывать малейшие потери мощности в подшипниках и муфтах.

Распределение вращающих моментов (Н·м), рассчитываются по формулам:

; ; ; (14)

Распределение вращающих моментов позволяет приступить к расчетам на прочность, работоспособность, устойчивость основных деталей механической передачи. Завершается каждый расчет соответствующим выводом.

Результаты кинематических и прочностных расчетов применяются для конструирования привода рабочего органа.

При разработке раздела 2.3.4 рекомендуется использовать источники [27] и другие.