1Введение

В разделе «Введение» указывается тема курсового проекта и актуальность решаемой задачи. Необходимо коротко отразить преимущества и основные направ­ления развития автоматизированного электропривода.

2Кинематическая схема рабочей машины, ее описание и технические данные

В этом разделе раскрывается принцип действия рабочей машины, приводится и описывается ее кинематическая схема, технические данные и технологические тре­бования. Здесь же указывается род тока и тип электропривода, которые задаются руко­водителем курсового проектирования.

Схемы рабочих машин, описание технологических процессов работы, и варианты технических данных для проектирования представлены в приложении А. В приложении Б приведены основные формулы для расчета статических моментов рабочих механизмов.

1.1Основные требования к проектируемому электроприводу

Спроектированный в результате работы над курсовым проектом электропри­вод должен удовлетворять определенным требованиям:

- должна быть обеспечена заданная производительность механизма;

- электродвигатель в процессе работы не должен перегреваться;

- электродвигатель должен выдерживать возникающие кратковременные пе­регрузки;

- перемещение рабочего органа машины должно происходить с заданной скоростью, отклонение которой не должно превышать 5%;

- среднее ускорение рабочего органа машины в пусковых и тормозных ре­жимах не должно превышать заданного значения;

- электропривод должен обеспечивать минимум капитальных затрат и потерь энергии для заданного варианта.

3Расчет нагрузочной диаграммы рабочей машины

Для того, чтобы ориентировочно оценить требуемую для данного механизма мощность двигателя, необходимо определить тем или иным способом мощность или момент производственного механизма на разных участках его работы и скорости движения рабочего органа механизма на этих участках. Другими словами, необхо­димо построить нагрузочную диаграмму производственного механизма, дополнен­ную его тахограммой. В зависимости от типа механизма и режима его работы слож­ность этой задачи лежит в широком диапазоне (от простейшей – в случае вентиля­тора, компрессора и т.д., до сложнейшей – в случае уникального механизма, не имеющего аналога в практике).

Поэтому вопросы расчета и построения нагрузочных диаграмм производст­венных механизмов будут рассмотрены в отдельной работе кафедры автоматизиро­ванного электропривода.

Здесь же будем считать, что статические нагрузки рабочего органа механизма на разных участках работы определены, и скорости на этих участках известны. Ре­жим работы механизма – повторно-кратковременный. Задание может отличаться ог­раничениями, накладываемыми на протекание переходных процессов. В данном кур­совом проекте возможны два варианта: получение максимального быстродействия или ограничение допустимого ускорения рабочего органа механизма (ограничение момента двигателя в переходных процессах).

Поскольку электродвигатель и редуктор еще неизвестны, невозможно на дан­ном этапе определить полные статические и динамические нагрузки электропривода. Поэтому в первом случае предварительный расчет мощности двигателя основыва­ется только на учете статических нагрузок, а во втором случае появляется возмож­ность учесть и часть динамических нагрузок, обусловленных изменениями кинети­ческой энергии рабочих органов механизма.

Таким образом, та или иная нагрузочная диаграмма рабочего механизма (ри­сунки 3.1 и 3.2.) является заданием на проектирование непосредственно электро­привода.

Механизм, работающий в повторно-кратковременном режиме, в каждом цикле совершает прямой ход с полной нагрузкой и обратный ход на холостом ходу или с малой нагрузкой. На рисунке 3.1 приведена нагрузочная диаграмма механизма без ограничения допустимого ускорения рабочего органа ме­ханизма, а на рисунке 3.2 с ограничением этого ускорения.

Рисунок 3.1

Рисунок 3.2

Здесь – статические моменты при прямом и обратном ходах;

– динамические моменты при прямом и обратном ходах;

– пусковые моменты при прямом и обратном ходах;

– тормозные моменты при прямом и обратном ходах;

– скорости прямого и обратного ходов;

– времена пуска, торможения и установившегося движения при пря­мом ходе;

– времена пуска, торможения и установившегося движения при об­ратном ходе.

Для нагрузочной диаграммы на рисунке 3.1 заданы скорости и длина пе­ремещения . Рассчитываются , и .

Статические моменты рабочего механизма при прямом и обратном ходах для обеих нагрузочных диаграмм и в зависимости от типа механизма определя­ются по выражениям, приводимым в литературных источниках [5-11].

Времена работы определяются по выражениям:

, . (3.1)

Коэффициент (1.2-1.4) учитывает увеличение времени работы механизма из-за наличия в цикле двух пусков и двух торможений, когда скорость движения изме­няется от 0 до установившегося значения (и наоборот).

Для нагрузочной диаграммы на рисунке 3.2 заданы скорости и , длина перемещения и допустимое ускорение . Рассчитываются , , , .

Время пуска и торможения:

, . (3.2)

Путь, проходимый рабочим органом машины за время пуска (торможения):

, . (3.3)

Путь, проходимый рабочим органом машины за время установившегося дви­жения:

, . (3.4)

Время установившегося движения:

, . (3.5)

Время работы механизма при прямом и обратном ходах:

, . (3.6)

Динамические моменты рабочей машины:

, , (3.7)

где – диаметр вращающегося элемента рабочей машины, преобразующего вращательное движение в поступательное (колесо, шкив, барабан, шестерня, звездочка и т.п.), м,

, – моменты инерции рабочей машины при прямом и обратном ходах.

. (3.8)

– моменты инерции вращающихся элементов рабочей ма­шины при прямом (а) и обратном (б) ходах, кг ·м²,

– массы поступательно движущихся частей рабочей ма­шины при прямом (а) и обратном (б) ходах, кг.

Полный момент рабочего механизма в динамическом режиме (пуск, торможение) при пря­мом и обратном ходах определяется по выражениям:

. (3.9)

При построении нагрузочных диаграмм и тахограмм следует особое внимание уделить направлению движения рабочего органа механизма и знакам статических и динамических моментов. За положительное направление движения следует принять прямое направление движения с грузом. Соответственно, и момент сопротивления (статический) рабочего механизма при этом направлении движения тоже следует принять положительным. При этом необходимо помнить, что нагрузка может быть активной и реактивной и, таким образом, в принципе, слагаемые выражений (3.8) могут иметь любой знак.

Следует также заметить, что для курсового проектирования могут быть пред­ложены нереверсивные механизмы (например, непрерывного транспорта), работаю­щие в повторно-кратковременном режиме с переменной нагрузкой в цикле. Это тоже должно быть учтено при построении нагрузочной диаграммы производственного ме­ханизма.