2 Спеціальна частина

2.1 Вибір основних параметрів

Визначення режимів роботи крана

Режим роботи крана характеризується такими особливостями: робота з вантажами, близькими за масою до номінальних, з високими швидкостями, великим числом включень, високою тривалістю включення ПВ.

Такий режим характерний для механізмів технологічних кранів, цехів і складів на заводах з крупносерійним виробництвом, кранів ливарних цехів і механізмів підйому будівельних кранів.

Визначення режимів роботи механізму

Привод пересування монорельсового транспортного робота. Схема кінематична.

Рисунок. 2.1 – Кінематична схема пересування

Для передачі обертового моменту з вала двигуна на редуктор служить пружна втулочно-пальцева муфта з гальмівним шківом (МУВП-250) [1]. Тихохідний вал редуктора передає обертовий момент на ходові колеса через зубчасту муфту.

Швидкість пересування візка: V_max = 2 м / с

Діаметр ходового колеса (для вантажопідйомності 1т):

D_k = 0,2 м, [ 2 ] (табл. 12.17, с. 204), чому відповідає діаметр цапфи:

D_Ц = 0,05 м, [ 1 ] (т. 2, табл.V.2.43, с. 314).

h = 0.04 м - товщина колеса

Зробимо розрахунок статичного моменту двигуна

Рисунок. 2.2 – Моменти та навантаження на колесо

М_СТДВ=, (2.1)

де k_p - коэффициент, ураховуючий терття о реборди (k_p=2), 6;

G_max – максимальна вага грузу;

 – коэфіцієнт тертя сковзання (=0,02), 6 ;

f – коэфіицієнт тертя кочення (f=0.4*10^-3), 6 ;

_м – КПД механизму.

G_max=m_max*g=900*9,81=8829 H;

ККД механизму

_м=_МУВП*_ЗУБ.М*_р=0,99*0,99*0,96=0,93,

де _МУВП=_ЗУБ.М=0,99;

_р=0,96 1 (т. 2, табл.V.1.70, с. 237).

М_СТДВ==3,287H*м;

Приймемо швидкість двигуна рівної 104,72 рад/с, так як в цьому випадку ми отримуємо самі маленькі масогабаритні показники на одиницю потужності.

(2.2)

Приймаємо найближче число з ряду стандартних передавальних чисел редуктора

Розрахуємо допустиме прискорення при пуску, при якому не буде просковзання колеса:

(2.3)

коэфіицієнт запасу щчеплення при роботі без вітрової нагрузки.

коэфіцієнт щчеплення приводних коліс з рільсом для закритих приміщень.

–мінімальна нагрузка на привідне колесо.

(2.4)

Попередньо виберемо асинхронний двигун з короткозамкненим ротором АІМ 80 А6 за умовами експлуатації У5, з наступними параметрами:

P₂=0,75кВт

W=1000 об/хв

η=72,1%

cosφ=0.74

s_ном=7%

Iп/Iном=4,5

Мп/Mном=1,8

Мmin/Мном=1,2

Мmax/Мном=2

Jдв=0,0034 кг*м²

Визначимо приведений до валу двигуна момент інерції механізму

J_пр.мех=(2.5)

J_пр.мех

Сумарний момент інерції буде визначатися як

(2.6)

Розрахуємо момент інерції колеса

(2.7)

(2.8)

Тепер порахуємо допустиме кутове прискорення при якому не буде просковзання колеса

(2.9)

(2.10)

(2.11)

(2.12)

2.2 Розрахунок навантажувальних характеристик і вибір двигуна

Розрахуємо швидкість дотягівання, при якій буде забезпечуватися потрібна помилка позиціонування 0,005 м (2.13)

(2.14)

(2.15)

З запасом приймаємо швидкість дотягіванія на 35% рівної 0,05 м / сдиапазон регулювання швидкості

Задамося часом дотягіванія Т = 1с і лінійним прискоренням

Визначимо параметри робочого циклу при проходженні першого ділянки без зупинки (S = 4 м):

Характеристики робочого циклу.

Рисунок 2.3 – Швидкісна діаграма робочого циклу

Рисунок 2.4 – Навантажувальна діаграма робочого циклу

Розрахуємо параметри робочого циклу

; (2.16)

; (2.17)

Вибираємо час руху зі швидкістю дотягіванія; ;

; (2.18)

Виразимо V_x1, до якої розгониться механізм

; (2.19)

; (2.20)

(2.21)

(2.22)

(2.23)

(2.24)

Перевіерка:

Далі зробимо розрахунок для випадків коли механізм встигає вийти на максимальну швидкість V_MAX = 2 м / с При S₂=8 м

Рисунок 2.5 – Швидкісна діаграма робочого циклу при максимальній швидкості.

Рисунок 2.6 – Навантажувальна діаграма робочого циклу при максимальній швидкості.

;

(2.25)

; (2.26)

(2.27)

(2.28)

(2.29)

(2.30)

(2.31)

Аналогічно порахуємо параметри робочого циклу при S3 = 12 м, S4 = 16 м і S5 = 20 м

При S₃=12 м

;

;

;

При S₄=16 м

;

;

При S₅=20 м

;

;

Вибір електродвигуна виробляється з умов експлуатації і вимог, що пред'являються до системи.

Так як в даному електроприводі навантаження на валу двигуна змінюється в досить широких межах, зробимо вибір електродвигуна по еквівалентному моменту.

Для різних випадків порахуємо мЕкв і виберемо найгірший режим

приймаючи t_ОСТ = 19с

Коли робимо 5 зупинок (1+1+1+1+1)

(2.32)

Аналогічно розрахуємо Мекв для інших випадків

Коли робимо 3 маленьких і одну велику зупинку (1+1+1+2)

(2.33) (2.34)

3) Коли робимо 2 маленьких і одну велику зупинку (1+1+3)

4) Коли робимо 1 маленьку і одну велику зупинку (1+4)

5) Робимо одну велику зупинку (5)

6) Робимо одну маленьку и дві великих (1+2+2)

7) робимо дві зупинки (3+2)

Максимальний эквівалентний момент буде при 7 случаї.

Рисунок 2.7 – Еквівалентний момент при двух зупинках (3+2).

Вибираємо більш потужний двигун з запасом по потужності

АІМ 80 В6 номінальна потужність

частота вращения

номінальна величина ковзання

номінальна напруга мережі

коефіциєнт корисної дії

коефіциєнт активної потужності

перевантажувальна спроможність

кратность пускового моменту

кратность пускового струму

момент інерції ротора:

– виконання двигуна: IP44

– умови експлуатації У5

Визначимо номінальний момент двигуна:

(2.35)

Так як номінальний момент нашого двигуна задовольняє умові Мном>Мэкв, то він нам підходить.

Перевірка обраного двигуна по нагріву

Теплові процеси в двигунах в нормальних умовах, завдяки, великії тепловії інерції протікають уповільнено, тому швидкі зміни навантаження і, відповідно, тепловиділення фільтруються і залежність перевищення температури τ (t) згладжується тим більшою мірою, чим менше час циклу, в порівнянні з постійною часу нагріву Тн двигуна.

Для нашого електроприводу умова tц = 125,87 з << Tн = 45 хв і, як вище було зазначено, через деякий час після початку роботи настає сталий тепловий режим, при якому перевищення температури коливається щодо середнього значення τср у вузьких межах.

Зробимо перевірку обраного двигуна по нагріванню, з використанням методу середніх втрат, суть якого полягає в обчисленні середніх втрат двигуна за робочий цикл і порівняння їх з втратами двигуна при роботі в номінальному режимі:

(2.36)

сумарні втрати на i-м ділянці робочого циклу.

Сумарні втрати в асинхронному двигуні:

; (2.37)

Постійні втрати у номинальному режимі:

(2.38)

Номінальні втрати двигуна визначаються як:

(2.39)

Змінні втрати в номінальному режимі, з урахуванням намагнічуючих втрат:

(2.40)

де (2.41)

При частотному способі регулювання швидкості асинхронного двигуна постійні втрати визначаються наступним виразом:

(2.42)

Враховуючи, що: , визначимо постійні втрати в двигуні для кожного інтервалу робочого циклу:

Змінні втрати:

(2.43)

струм статора і ротора відповідно

Струм статору визначається за формулою:

(2.44)

Наведенний струм ротора визначаємо за формулою:

(2.45)

Визначимо струми ротора для кожного інтервалу робочого циклу

Підставимо рівняння (1) в (2), отримаємо розрахункову формулу для визначення змінних втрат для кожного інтервалу робочого циклу:

(2.46)

Сумарні втрати в асинхронному двигуні для кожного інтервалу робочого циклу:

(2.47)

(2.48)

Середні втрати двигуна за рабочий цикл рівні:

(2.49)

Коефіцієнт, враховуючий погіршення вентиляції.

(2.50)

=0,5 – коэфіцієнт погіршення вентиляції при неподвижному роторі.

t_i-час i-го інтервалу.

Порівняємо середні втрати двигуна за робочий цикл з втратами двигуна при роботі в номінальному режимі:

(2.51)

Таким чином, перевантаження двигуна становить менше 10%. Отже, двигун задовольняє вимогам по перевантаженню.