14. Расчет параметров двигателя и редуктора скипового подъемника

Для электромехнических систем управления характерна тесная взаимосвязь электромеханической части с энергетическим каналом питания и каналом управления, что обуславливает ожидаемые характеристики проектируемого устройства часто в равной степени всеми функциональными звеньями. Управляемые комплексы с электрическим приводом (система, состоящая из двигателя и связанных с ним устройств приведения в движение одного или нескольких исполнительных механизмов, входящих в состав мехатронной системы) получили название электромеханических систем.

Создание нового образца мехатронной системы обычно сопровождается использованием в разнообразных вариантах гибких технологических решений. Разновидностью этого принципа является модульный подход. Модули могут легко соединяться, образуя сложные технические системы, разъединяться, заменяться с целью формирования ТС с другими компонентами и техническими характеристиками при необходимости модернизации, ремонта. В общем случае модуль характеризуется конструктивной и технологической завершенностью, обладает строго фиксированными параметрами (функциональными характеристиками, геометрическими размерами), принадлежащими заранее установленным параметрическим типоразмерным рядам.

14.1. Исходные данные для расчета

Разработать систему управления электроприводом скипового подъемника наклонной шахты, обеспечивающую следующие проектные технические характеристики

Рис. 14.1. — Функциональная схема скипового подъемника: 1 - рельсовое полотно; 2 - скип; 3 - направляющее колесо; 4 - канат; 5 - барабан; 6 - редуктор; 7 - электродвигатель; 8 ~ щит управления

Масса груза 190 кг;

: • вес скипа G_СК = 2000 Н;

диаметр колеса скипа D_K = 0,25 м;
диаметр цапфы осей колес Dц = 0,06 м;
высота подъема h = 70 м;
скорость подъема скипа V_n = 2,2 м/с;
скорость спуска скипа V_c = 2,3 м/с;
скорость вращения двигателя n_д = 1500 об/мин.;
время паузы после спуска и подъема равно t₀ = 25 с;
коэффициент трения в цапфе f = 0,1;
коэффициент трения качения колеса по рельсу f =0,06;
коэффициент, учитывающий трение реборды колеса о рельс, К = 1,35;
угол наклона рельсового полотна =45°;
коэффициент полезного действия барабана и передачи =0,93;
приведенный к валу двигателя маховой момент, обусловленный массами барабана, направляющего колеса, каната и редуктора, составляет 2,1 кГм².
время переходного процесса замкнутой системы [t_пп] =0,15с;

• перерегулирование [%]=50-60%.

В качестве усилительно-преобразовательного устройства применить ШИП-преобразователь (или тиристорный преобразователь ТП в зависимости от варианта) с управлением от микро ЭВМ (PIC-контроллера) или другого программируемого устройства, задающего режим работы электропривода скипового подъемника.

14.2. Расчетно-конструкторская часть

Расчет основных усилий, моментов, действующих в системе:

Рис.14.2. Силы, действующие на скип

14.2.1. Сила, действующая на канат, обусловленная весом скипа с грузом

(14.1)

где G — вес скипа с грузом, G =3863,9 Н;7  - угол наклона =45°.

= 2732,2 Н

14.2.2. Сила, действующая на колеса скипа

(14.2)

_Н

14.2.3. Сила, действующая на канат, обусловленная трением реборд и колес о рельсы и трением в цапфах колес

(14.3)

где К — коэффициент, учитывающий трение реборды колеса о рельс, К = 1,35; R_k — радиус колеса, R_k = 12,5 см; m — коэффициент трения в цапфе, m = 0,1; r_д —; радиус цапфы, r_ц =3 см; f — коэффициент трения качения колеса по рельсу, f=0,06 см.