Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

Факультет «Заочный инженерно-экономический»

Кафедра «Системы электроснабжения»

Механизм передвижения рольганга

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

по дисциплине «Электрический привод»

Нормоконтролер Руководитель

Погуляев Ю.Д. Погуляев Ю.Д.

«___» _______ 2017 г. «___» _______ 2017 г.

Автор проекта

студент группы_473_

Хафизов Р.М._______

«___» _______ 2017 г.

Проект защищен

с оценкой

_________________

«___» _______ 2017 г.

Челябинск 2017

АННОТАЦИЯ Проектирование электропривода механизма рольганга перед ножницами.– Челябинск: ЮУрГУ, ПЗ, 2017, 38 с., 5 илл., 6 табл. В проекте разработан электропривод механизма рольганга перед ножницами по системе тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока. Реализуется методика выбора электродвигателя по мощности. Производится выбор преобразователя и редуктора для электропривода и проверка их на перегрузочную способность, анализ схем пуска и торможения, а также расчёт интегральных показателей переходных процессов.

ПЗ-473.169.00.00.ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Хафизов

Рольганг перед ножницами

Лит.

Лист

Листов

Пров.

Погуляев

2

38

Кафедра ЭПА ЮУрГУ

Н.контр.

Утв.

1 Введение. Описание рабочей машины

Рисунок 1– Кинематическая схема рольганга:

1 – коническая шестерня; 2 – продольный вал; 3 – ролик;

4 – электродвигатель; 5 – тормозной шкив; 6 – редуктор.

Рольганг перед ножницами служит для перемещения заготовки, установки еѐ для пореза на заданной отметке.

Заготовка длиной L подается на рольганг транспортером. Рольганг запускается, перемещает заготовку на длину L/2 и останавливается. Рез заготовки ножницами происходит при неподвижном рольганге, отрезанная часть заготовки снимается с рольганга отводящим транспортером. После этого рольганг запускается вторично, перемещая оставшуюся часть заготовки (длиной L/2) за ножницы, откуда она снимается с рольганга. Затем цикл повторяется.

Для точной установки заготовки перед порезом перемещение полной заготовки (рабочий ход рольганга) производят при пониженной скорости Vр, а транспортирование оставшейся части – при скорости Vв>Vр.

При расчете мощности двигателя рольганга необходимо учитывать возможность буксования роликов по заготовке, которое может возникнуть при кратковременной остановке заготовки (вследствие удара по боковым линейкам рольганга и по другим причинам).

Технологические параметры механизма приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Технические данные механизма передвижения материала

Обозначение	Наименование показателя	Размерность	Величина
р	Масса ролика	т	0,8
з	Масса заготовки	т	6,5
	Диаметр ролика	м	0,3
dст	Диаметр шейки ролика	мм	75
п	Коэффициент трения скольжения	-	0,015…0,02
	Коэффициент трения качения	мм	5
	Крутильная жесткость		50
	Длина заготовки	м	20
	Скорость рабочего хода		0,5
vп	Пониженная скорость		0,1
доп	Допустимое ускорение		1
	Число циклов в час	-	80
	Время работы	с	35
JP	Момент инерции ролика	кгм2	16
JШ	Момент инерции тормозного шкива	кгм2	0,4
JВ	Момент инерции продольного вала	кгм2	5
N	Число роликов	-	20

СОДЕРЖАНИЕ

АННОТАЦИЯ 2

3

1 ВВЕДЕНИЕ. ОПИСАНИЕ РАБОЧЕЙ МАШИНЫ 3

2. ВЫБОР ЭЛЕКТРОПРИВОДА; ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА И ВЫБОР РЕДУКТОРА 14

3.ПРИВЕДЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ К ВАЛУ ДВИГАТЕЛЯ 16

4. ПРИВЕДЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ К ВАЛУ ДВИГАТЕЛЯ 18

5. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ 20

6. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ ЦЕПИ 24

7. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА 27

8. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СХЕМ ВКЛЮЧЕНИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПУСК И ТОРМОЖЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ 28

9. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 30

10. РАСЧЁТ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 34

10.1 Проверка на перегрузочную способность 34

10.2 Угол поворота вала двигателя и проверка на заданную производительность 34

10.3 Проверка по нагреву двигателя и преобразователя 35

10.4 Проверка по нагреву преобразователя 36

ПРИЛОЖЕНИЕ А Статические характеристики электропривода 39

10.4 Проверка по нагреву преобразователя 34

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………….36

ПРИЛОЖЕНИЕ А Статические характеристики электропривода 37

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Нагрузочные диаграммы скорости и моментов рабочего органа…………………………………………………………………..38

1. РАСЧЕТ МОМЕНТОВ СТАТИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Предварительный расчет мощности двигателя производится приближенно, поскольку на данном этапе проектирования неизвестна полная нагрузка двигателя.

На основе исходных данных построим диаграмму скорости рабочей машины от времени V(t). Для этого определим:

1) время пуска t_п до установившейся скорости с допустимым ускорением и время торможения t_m от установившейся скорости до нуля:

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

3) время установившегося режима движения со скоростью V_П:

Для режима транспортировки всей заготовки с рабочей скоростью:

с;

с

м;

с.

Для режима передвижения половины заготовки с рабочей скоростью получим: c;

м;

с.

Где t₁, t₂ - время движения заготовки с рабочей и пониженной скоростью.

Для нахождения времени движения с пониженной скоростью до резки металла примем, что путь с пониженной скоростью равен 0.6 м.

с.

Найдем время остановки:

;

t_ост = 35 - 4*0,5 - 0,1 - 2*19,5 = -6,1 с.

Полученное время остановки и время движения заготовки с рабочей и пониженной скоростями не удовлетворяет нашим условиям (t₁+ t₂>t_ц, t_ост<0). Выход из сложившейся ситуации возможен 3-мя путями:

1) Увеличить рабочую скорость V_p

Данный вариант позволит увеличить время пуска и торможения механизма, уменьшить время движения заготовки с рабочей и пониженной скоростями, а также увеличить путь перемещения заготовки при пуске и торможении, что окажет положительный эффект на величину t_ост.

2) Уменьшить величину допустимого ускорения a

Уменьшение величины допустимого ускорения а окажет эффект, полностью аналогичный увеличению рабочей скорости, что следует из формулы расчёта времени пуска и торможения: увеличение времени пуска и торможения механизма, уменьшение времени движения заготовки с рабочей и пониженной скоростями, а также увеличение пути перемещения заготовки при пуске и торможении.

3) Уменьшение длины заготовки L

Уменьшение длины заготовки положительно скажется на расчёте времени транспортировки с рабочей и пониженной скоростями, и, соответственно, на расчёте времени остановки t_ост, что позволит удовлетворить условиям t₁+ t₂<t_ц, t_ост>0.

Из всех вышеперечисленных вариантов выберем увеличение рабочей скорости V_p. Примем V_p = 0,8 с (V_п = 0,15 с)

Для режима транспортировки всей заготовки с рабочей скоростью:

с;

с

м;

с.

Для режима передвижения половины заготовки с рабочей скоростью получим: c;

м;

с.

Где t₁ - время движения заготовки с рабочей и пониженной скоростью.

Для нахождения времени движения с пониженной скоростью до резки металла примем, что путь с пониженной скоростью равен 0.6 м.

с.

Найдем время остановки:

;

c

Моменты статического сопротивления определяются для двух режимов работы по формуле:

,

где М₁ – момент сил трения в подшипниках, Н*м;

М₂ – момент силы трения качения, Н*м.

(1)

где m₁ – масса деталей и узлов, опирающихся на подшипники, кг

d_ш – диаметр шейки вала или оси, м ;

m - коэффициент трения скольжения в подшипниках ;

g = 9.81 м/с² - ускорение силы тяжести.

где g = 9.81 м/с² - ускорение силы тяжести ;

m₂ – масса деталей, опирающихся на узел качения, кг;

f – коэффициент трения качения, м ;

Рассчитаем для режима подачи целого слитка и транспортировки половины получим:

Н*м

Н*м

Для проверки двигателя по перегрузочной способности необходимо определить нагрузку, которая может кратковременно возникать при буксовании (проскальзывании) заготовки в случае её остановки при этом статический момент будет равен:

,

где М₁ рассчитывается по формуле (1);

М₃ -момент сил трения скольжения тела по горизонтальной плоскости

,

где g = 9.81 м/с² - ускорение силы тяжести ;

m – масса движущегося тела, масса деталей, опирающихся на узел качения, масса поднимаемого или опускаемого груза, кг;

D – диаметр барабана, находящегося на выходном валу редуктора и преобразующего вращение в поступательное движение тела (ролик), м ;

_б – коэффициент трения скольжения роликов по заготовке при буксовании ( для горячего металла можно принять _б = 1,4 )

Н*м

Н*м

Для определения динамических моментов рабочей машины рассчитываются моменты инерции рабочего органа:

где J_р, J_в, . . – моменты инерции вращающихся элементов рабочей машины, кгм²;

m – масса поступательно движущегося слитка, кг;

D – диаметр ролика, м;

n – число роликов.

Н*м

Н*м

При заданной величине допустимого ускорения a для каждого режима рабочей машины определяются динамические моменты

Определим динамический момент с учетом величины допустимого ускорения и заданного режима работы:

Н *м;

Н*м

Полный момент рабочего органа:

;

- в установившемся режиме:

- при торможении:

- при пуске:

посчитаем полный момент рабочего органа для всех режимов работы:

- в установившемся режиме:

Н*м

Н*м

- при торможении:

Н*м

Н*м

- при пуске:

Н*м

Н*м

По результатам расчетов на рисунке 2 построены зависимости скорости рабочей машины от времени V(t) и нагрузочные диаграммы моментов для каждого режима работы.

Нагрузочные диаграммы скорости и моментов рабочей машины представлены в приложении.

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

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 ( ):

Нм

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

c

При этом мощность двигателя может быть определена по соотношению:

где k₁ – коэффициент, учитывающий динамические нагрузки, обусловленные вращающимися элементами электропривода (двигатель, редуктор), а также потерями в редукторе. Примем k₁ = 1,5;

ПВ_Ф – фактическое значение относительной продолжительности включения проектируемого электропривода;

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