4. Расчет и построение тахограммы и уточненной нагрузочной диаграммы. Проверка предварительно выбранного двигателя
При предварительном выборе мощности не были учтены периоды пуска, торможения, работа на пониженной скорости. На этом этапе расчёта необходимо построить уточнённую диаграмму и уже проверить достаточно ли мощности выбранного двигателя. Поскольку в задании на курсовой проект предусмотрена и пониженная скорость, которая обеспечивает необходимую точность остановки, то этот период тоже необходимо ввести в диаграмму. Для того чтобы быть уверенным в правильном построении диаграммы, необходимо в том же масштабе времени построить и тахограмму работы механизма (v) = f(t) .
Представленная тахограмма и нагрузочная диаграмма обеспечивает пуск двигателя до номинальной скорости для одной Мс1 и второй нагрузки Мс2. Работу на номинальной скорости vн, переход на пониженную скорость, дотягивание механизма до заданной точки и торможение до остановки. Время работы на пониженной скорости можно принять равным 1 с.
Если предельные ускорения не заданны (как в данном задании), то со стороны механизма не предъявляется особых требований, и в этом случае исходят из возможностей двигателя, т.е. из величины моментов, которые может развить двигатель при пуске и торможении.
Определим номинальный момент двигателя
Н·м. (4.1)
Пусковой момент примем равным 1,7Мном
Н·м.
Определим тормозной момент
(4.2)
Н·м
Н·м
Так как в приводе трудно создать пусковые и тормозные моменты, подстраивающиеся под нагрузку, то необходимо взять меньшее значение из рассчитанных Мт.
После принятия значений Мт и Мп можно рассчитать параметры тахограммы и уточнённой нагрузочной диаграммы.
Время переходного процесса tпп (пуск, торможение) определяется из уравнения движения М - Мс = Jnрив d/dt как :
.
(4.3)
Время пуска из этого уравнения, когда нач = 0, а кон = с определяется как :
,
(4.4)
где с - скорость двигателя при М = Мс, с предварительно можно принять равной н;
Jприв - приведённый к валу двигателя момент инерции.
Приведённый к валу двигателя момент инерции можно определить по формуле
,
(4.5)
где Jдв - момент инерции двигателя, кгм2;
m - масса поступательно движущейся части механизма.
Определим Jприв для разного количества слябов :
- при опускании одного сляба
- при подъеме двух слябов:
Зададимся
пониженной скоростью
и
рассчитаем время пуска, торможения,
перехода на пониженную скорость :
а) при опускании сляба:
- время пуска:
(4.6)
- время перехода на пониженную скорость:
(4.7)
- время окончательного торможения:
(4.8)
б) при подъеме слябов:
- время пуска:
- время перехода на пониженную скорость:
- время окончательного торможения:
Возникающие при этом ускорения ау и замедления а3, хотя условием они и не заданы, но их необходимо оценить и сравнить с рекомендуемыми.
При опускании сляба:
(4.9)
(4.10)
(4.11)
При подъеме слябов:
Для того, чтобы было легко переходить от линейных скоростей и ускорений к угловым скоростям и ускорениям пользуются так называемым радиусом приведения р
(4.12)
Приведённые расчётные формулы позволяют построить тахограмму и нагрузочную диаграмму электропривода.
Путь при пуске lП, торможение до пониженной скорости lТ.ПОН, при работе на пониженной скорости lПОН и окончательном торможении можно найти:
при опускании сляба:
(4.13)
(4.14)
(4.15)
(4.16)
при подъеме слябов:
Механизм со скоростью vн должен пройти путь Ly:
при опускании сляба:
(4.17)
при подъеме слябов:
Время работы двигателя ty со скоростью vн:
при опускании сляба:
(4.18)
при подъеме слябов:
После уточнения нагрузочной диаграммы вновь определяем ПВф с учётом времён пуска, торможения, понижения скорости. При этом продолжительность пауз остаётся прежней.
(4.19)
Уточняем эквивалентный момент :
(4.20)
Определим момент Мст при стандартном ПВСТ для уточненной нагрузочной диаграммы:
(4.21)
Находим расчётную мощность:
(4.22)
Сравниваем Ррасч2 с Рн выбранного двигателя
18933<21000 Вт
Таким образом двигатель выбран правильно.
Рис.4.1 Уточненная нагрузочная диаграмма