Введение

Задачей данного курсового проекта ставится на основании заданных технологических требований спроектировать тиристорный электропривод постоянного тока механизма передвижения тележки с обратной связью по скорости.

Расчет электропривода производится по следующей методике: по технологическому заданию определяются статические моменты сопротивлений и осуществляется предварительный выбор двигателя, исходя из полученной расчетной мощности. Для данного двигателя выбираются: редуктор, преобразователь, трансформатор и параметры цепи обратной связи. После этого расчитываются и строятся переходные процессы и нагрузочные диаграммы, по которым производится проверка двигателя и преобразователя в технологическом цикле по производительности, нагреву и перегрузочной способности.

По результатам проверок оценивается соответствие параметров, обеспечиваемых рассчитанным электроприводом, технологическому заданию и производится расчет его энергетических показателей. Уменьшение установленной мощности электропривода в приведенном расчете достигается за счет применения режима ослабления поля двигателя при обратном ходе манипулятора.

1 Описание рабочей машины и её технологического процесса

Механизм перемещения тележки мостового крана служит для перемещения поднятого груза с площадки загрузки на площадку выгрузки. Кинематическая схема механизма перемещения тележки мостового крана приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Кинематическая схема механизма перемещения тележки мостового крана: 1-ходовые колеса, 2-электродвигатель, 3-тормозной шкив, 4-редуктор.

На площадке загрузки груз зацепляется, механизм подъема обеспечивает подъем груза (груз может быть различной массы). Включается двигатель тележки, осуществляется перемещение тележки с грузом с установившейся рабочей скоростью Vр. По прибытии к площадке выгрузки двигатель затормаживается, тележка останавливается в заданном месте, переместившись на длину L. Происходит опускание груза, его отцепляют, пустой крюк поднимается. Включается двигатель для движения в обратную сторону с установившейся скоростью Vв, тележка возвращается на площадку загрузки, пройдя вновь расстояние L.

Таким образом, тележка совершает возвратно-поступательное движение на длину L от одного крайнего положения до другого. В цикл работы тележки входит время пауз, когда тележка стоит, производятся зацепление груза, его подъем, опускание, расцепление, подъем и опускание пустого крюка. Исходные параметры и технологические требования к рабочей машине приведены в таблице 1.

Таблица 1. Технические данные механизма перемещения тележки мостового крана.

Наименование показателя	Обозначение	Размерность	Величина
Масса тележки	m	T	7.5
Масса груза максимальная	mг	Т	16
Диаметр колеса	D	м	0,2
Диаметр ступицы	dс	мм	50
Коэффициент трения скольжения	µ	-	0,02
Коэффициент трения качения	f	-	0,5
Длина перемещения тележки	L	м	4
Скорость движения с грузом	Vр	мм/с	0,6
Скорость движения без груза	Vв	мм/с	0,8
Предельное ускорение	а	мм/с2	0,5
Число циклов в час	Z	-	80
Суммарное время работы не более	tp	c	16

2 Расчёт моментов статических сопротивлений и предварительный расчёт мощности электродвигателя

1) время пуска t_п до установившейся скорости с допустимым ускорением, торможения t_т от установившейся скорости до остановки:

(1)

2) путь, проходимый за время пуска (торможения) рабочей машиной:

(2)

3) время установившегося режима движения со скоростью V_y:

(3)

тогда, для режима разгона и торможения груженой тележки получим:

c;

м;

= 5,47 с.

Для режима разгона и торможения пустой тележки по формулам (1), (2) и (3) найдем:

с;

м;

с.

4) Полное время работы:

а) рабочий ход (с)

б) обратный ход (с)

(c)

5)Определение статических моментов:

Статические сопротивления движения рабочей машины создаются силами трения скольжения в ступице и силами трения качения в ходовых колесах. Учесть силы трения в подшипниках пока не выбран двигатель невозможно. Моменты сил трения в ходовых колесах:

- при движении с грузом:

(4)

где D– диаметр колеса, м;

Q₁ – вес тележки с грузом, Н;

f – коэффициент трения качения, ;

- при движении без груза:

; (5)

где Q₂ – вес тележки без груза, Н.

Моменты сил трения скольжения в подшипники ступицы:

-при движении с грузом:

; (6)

где d_c– диаметр ступицы, м;

µ– коэффициент трения скольжения.

-при движении без груза:

(7)

Найдем по формулам (4), (5), (6) и (7) найдем моменты сопротивления при движении тележки :

Н м;

Н м;

Н м;

Н м.

Определим угловые скорости движения вала:

; (8)

. (9)

По формулам (8) и (9) найдем угловые скорости:

;

.

Определим радиус приведения сил:

, (10)

Где V – скорость линейного перемещения винта;

ω – угловая скорость движения винта;

По формуле (10) радиус приведения:

м

Для определения динамического момента рабочей машины рассчитывается момент инерции рабочего органа с грузом и без груза:

(11)

(12)

кг м²;

кг м².

Определим динамический момент с учетом величины допустимого ускорения:

(13)

Н м;

Н м.

Полный момент рабочей машины:

; (14)

Знак полного момента и его составляющих зависит от направления движения и режима работы.

При рабочем ходе полный момент рабочей машины, по формуле (14), будет равен:

Н м;

Н м.

При обратном ходе:

Н м;

Н м.

По результатам расчетов на рисунке 2 построены зависимость рабочей машины от моментов для каждого режима работы.

Рисунок 2. Нагрузочные диаграммы

На основе построенной нагрузочной диаграммы момента рабочей машины можно рассчитать среднеквадратичное значение момента,

(15)

в котором учтены не только статические нагрузки, но и часть динамических нагрузок.

Здесь М_К – момент на k-том участке: k = 1, 2, …, m, где под участком понимается промежуток времени, в течение которого происходит разгон, торможение, работа с постоянной скоростью;

t_K – длительность k-того участка.

Среднеквадратичное значение момента по формуле (10):

=8820,88 Н м

При этом мощность двигателя может быть определена по соотношению:

(16)

где k₁ – коэффициент, учитывающий динамические нагрузки, обусловленные вращающимися элементами электропривода (двигатель, редуктор), а также потерями в редукторе. Примем k₁ = 1,4;

ПВ_Ф – фактическое значение относительной продолжительности включения проектируемого электропривода;

ПВ_К – ближайшее к ПВ_Ф каталожное значение относительной продолжительности включения для электродвигателей выбранной серии;

Фактическое значение относительной продолжительности включения ПВ_Ф рассчитывается по длительности времени работы t_К на всех m участках движения по заданному времени цикла:

с.

Где Z - число циклов работы машины в час

Тогда

Тогда

Р_дв= Вт