3. Методические указания по выполнению курсового проекта

3.1. Выбор типа и мощности привода

При разработке и проектировании привода производственного механизма необходимо прежде всего уяснить технологические особенности его (механизма) работы: величину и характер изменения момента, плавность и пределы регулирования скорости, частоту и условия пусков и торможений, требования к статическим и динамическим режимам и т.д., что позволит выбрать целесообразный тип и рациональную мощность привода (соответственно двигателя), обеспечивающего высокую производительность производственного механизма, его надежность и долговечность, качество выпускаемой продукции, а также возможность комплексной автоматизации данного производственного процесса.

В курсовом проекте предлагается использовать систему привода Г-Д с приводным АД с фазным ротором и соответственно рассчитать мощность двигателя с учетом технологического режима его работы.

Расчет мощности двигателя и его выбор проводится в два этапа: предварительный и уточненный. При этом двигатель должен иметь максимальную температуру нагрева , где – допустимое превышение температуры двигателя, определяемое классом изоляции, и достаточный запас по перегрузочной способности для обеспечения устойчивой работы. Класс изоляции двигателей указывается в каталогах. Очевидно, что расчет и выбор двигателя необходимо начинать с расчета и построения тахограммы и нагрузочных диаграмм.

3.1.1. Определение сил и моментов

Поскольку передаточное число редуктора неизвестно и его еще предстоит определить с учетом действующих сил, то целесообразно рассчитать мощность на валу барабана 2 (рис.2.1), являющегося последним кинематическим звеном производственного механизма перед редуктором, и насаженном на его выходном валу. Учитывая технологические особенности работы производственного механизма за период цикла, тахограмма и нагрузочные диаграммы будут представлять собой ломанные графики с отрезками, расположенными по разные стороны от оси абсцисс (оси времени) и на различном от нее удалении. Учитывая сказанное, необходимо определить силы и моменты на соответствующих интервалах движения тележки.

На рис. 3.1 показаны действия реактивных и активных , составляющих статических сил сопротивления отдельно для каждого направления движения тележки: на подъем (рис.3.1а) и на спуск (рис.3.1б). Силы (моменты), действие которых совпадают с направлением движения, принимаются положительными, а действие которых не совпадают – отрицательными.

Поскольку действие реактивных сил (моментов) сопротивления направлено против движения (независимо от его направления), то они всегда отрицательны, а направление действия активных сил сопротивления постоянно и не зависит от направления движения, то они могут быть как положительными, так и отрицательными /2/. Тогда уравнение баланса сил для рис. 3.1,а будет иметь вид: , а для рис.3.1,б: , где – усилие, развиваемое барабаном при движе нии. Далее уравнения записываются относительно искомой силы . Для рис. 3.1,а , а для рис. 3.1,б . Поэтому при такой форме записи оказывается всегда положительной, а и – положительными при встречном действии относительно движения и отрицательными при согласном действии относительно движения (рис. 3.1,а, б).

Величина и направление момента сопротивления на барабане при наличии противовеса определяется алгебраической суммой моментов от результирующей силы (определяемой статическими силами и ) и силы тяжести противовеса , рис.3.1,а, б:

, (3.1)

где – результирующая реактивной и активной (тангенциальной) сил, Н;

– сила сопротивления от реактивной статической нагрузки, Н:

– коэффициент сопротивления движению, зависящий от коэффициентов трения качения по рельсу f, трения скольжения в подшипниках колес и коэффициента k, учитывающего трение реборды колеса о рельс, торцевых частей ступицы и т.д.;

– радиус цапфы колеса, м;

– диаметр колеса, м;

– нормальная составляющая от веса тележки (при движении вверх , а при движении вниз ), Н;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

– тангенциальная составляющая от веса тележки , Н;

– вес (сила тяжести) противовеса, Н;

– радиус барабана, м.

Расчет в курсовом проекте по выражению (3.1) ведется отдельно при движении тележки вверх (груженная) и при движении тележки вниз (порожняя). Если при этом получено , то имеет место двигательный режим, если , то – генераторный режим (рекуперация энергии в сеть).

Мощность на барабане при любом j направлении движения тележки

, (3.2)

где v_j – скорость движения тележки, м/с;

– угловая скорость барабана, с^-1.