Раздел 2. Расчет механических нагрузок рабочей машины и построение нагрузочной диаграммы электродвигателя
Для предварительного выбора двигателя рассчитаем массу противовеса и построим нагрузочную диаграмму механизма (график статических нагрузок механизма). Расчет времени участков цикла на этапе предварительного выбора двигателя выполняем приблизительно, т.к. пока нельзя определить время разгонов и замедлений (суммарный момент инерции привода до выбора двигателя неизвестен).
Масса противовеса:
3700
кг
Активные моменты, в отличие от обычных моментов сил трения, не изменяют знака при реверсировании движения. Активные моменты сохраняют направление действия при реверсе двигателя, следовательно, в одном направлении вращения будут противодействовать, а в противоположном - способствовать движению. Активные моменты, противодействующие движению, входят в уравнение со знаком минус, а способствующие - со знаком плюс.
Активные составляющие момента статического сопротивления на канатоведущем шкиве:
11282
Нм
0
Нм
6769
Нм
-7897
Нм
Реактивные статические моменты возникают в результате противодействия со стороны сил трения неупругих тел. Они всегда направлены против движения и меняют направление своего действия при изменении направления вращения.
Реактивные составляющие момента статического сопротивления на канатоведущем шкиве:
=-(1200+5000+3700)*0,46*9,81*0,05=-2234
Нм
=(1200+2500+3700)*0,46*9,81*0,05=1670
Нм
=(1200+4000+3700)*0,46*9,81*0,05=2008
Нм
=(1200+750+3700)*0,46*9,81*0,05=1275
Нм
Моменты статического сопротивления на канатоведущем шкиве:
=11282-2234=9048
Нм (тормозной режим)
=0+1670=1670
Нм (двигательный режим)
=6769+2008=8777
Нм (двигательный режим)
=-7897+1275=-6622
Нм (тормозной режим)
Расстояние между этажами:
6,667
м
Время движения при перемещении на 1 этаж (приблизительно):
Время движения при перемещении на 3 этажа (приблизительно):
Время работы в цикле (приблизительно):
Время стоянки на этаже (приблизительно):
Угловая скорость канатоведущего шкива:
Рис.3.
Вид нагрузочной диаграммы механизма
Раздел 3. Выбор типа электродвигателя по его электрическим модификациям
3.1. Выбор типа электропривода (эп)
При выборе системы электропривода , согласно ГОСТ Р 50369 – 92, и рода тока, прежде всего, учитывается условие работы производственного механизма. Высокая производительность и качество выпускаемой продукции могут быть обеспечены лишь при правильном учете статических и динамических характеристик привода и рабочей машины. Кинематика, и даже конструкция рабочей машины в значительной мере определяются типом применяемого ЭП, и, наоборот, в зависимости от конструктивных особенностей исполнительного механизма привод претерпевает значительные изменения.
При выборе типа ЭП должны быть учтены: характер статического момента; необходимые пределы регулирования скорости; плавности регулирования требуемых механических характеристик, условий пуска и торможения, числа включений в час, качество окружающей среды и т.д.
Первоначально решается вопрос о выборе регулируемого или нерегулируемого типа ЭП. В последнем случае задача значительно упрощается. Все сводится к выбору двигателя переменного тока (асинхронные двигатели). В случае с регулированием по скорости решается вопрос привода на переменном или постоянном токе.
Применение постоянного тока может быть оправдано лишь в тех случаях, когда привод должен обеспечивать повышенные требования в плавности регулирования характера переходных процессов. Приводы постоянного тока используются в механизмах, работающих в повторно-кратковременных режимах: краны, подъемные механизмы, вспомогательные механизмы металлургической промышленности и, в частности, продольно-строгальные станки.
В случае приводов повторно-кратковременного режима определяется из условий получения минимальной длительности переходного процесса, минимальных динамических моментов. С этой целью либо используют специальные двигатели с минимальным моментом инерции, либо переходят к двухдвигательному приводу (суммарный момент инерции двух двигателей той же мощности, что и однодвигательный привод меньше на 20-40%).
По защите от воздействия окружающей среды различают открытые, защищенные, закрытие и герметичные двигатели (JP44) предохраняют от попадания внутри брызг любого направления. Пыль, влага и газы имеют доступ в такие двигатели. При выборе двигателей необходимо учитывать то, что при одной и той же мощности и скорости наибольшие массы, габариты и стоимость имеют закрытые двигатели.
Для электропривода грузового лифта возможно использование следующих ЭП:
«ТПЧ-АД» (тиристорный преобразователь частоты – асинхронный двигатель),
«Г-Д» (генератор - двигатель),
«ТП-Д» (тиристорный преобразователь – двигатель).
Система «ТПЧ-АД» в принципе позволяет получить характеристики, аналогичные «ТП-Д», но стоимость тиристорного преобразователя частоты гораздо выше управляемого выпрямителя.
К недостаткам системы «Г-Д» относят:
- необходимость в двухкратном преобразовании энергии (на электрической энергии переменного тока в механическую, и из механической вновь в электрическую постоянного тока, регулируемого напряжения), что приводит к значительному снижению КПД;
- наличие двух машин в преобразовательном агрегате, установленная мощность каждой, если пренебречь потерям в машине, равна установленной мощности регулируемого движения;
- значительные габариты и масса установки. Необходимость в фундаменте для преобразовательного агрегата;
- высокие капитальные и эксплуатационные расходы;
-
с целью форсировки переходных процессов
возникает необходимость использования
повышенного (в несколько раз
=
2,5 – 4) напряжение.
Для ЭП грузового лифта принимаем систему «ТП-Д» с реверсированием напряжения на якоре двигателя, возможно изменения вращения двигателя в реверсивном приводе также за счет изменения направления тока в цепи возбуждения двигателя, когда в цепи якоря используется нереверсивный управляемый выпрямитель. Эта схема проще и дешевле двухкомплектного преобразователя на якоре, но уступает по динамическим показателям из-за сравнительно большой постоянной времени обмоток возбуждения.