МУ КП ЭП ЗДЭО-41 24_01_2015

Методические указания

Проектирование электропривода грузоподъемного

механизма

Лист

СОДЕРЖАНИЕ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1 ПОСТРОЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МЕХАНИЗМА

2 РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ

3 РАСЧЕТ ПРИВЕДЕННОГО СТАТИЧЕСКОГО МОМЕНТА

4 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР СКОРОСТИ И МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

5 ПРИВЕДЕНИЕ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ МАСС

6 РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ

7 ПОСТРОЕНИЕ ТАХОГРАММЫ И НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

8 ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ

9 ПОСТРОЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

10 ВЫБОР СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

11 ПОСТРОЕНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

12 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Лист

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходные данные для расчета:

m1 масса кабины;

m0 грузоподъемность m2 масса противовеса. D диаметр шкива.

i1 передаточное число первой ступени редуктора. i2 передаточное число второй ступени редуктора.

V – скорость

а – ускорение кабины

Лист

1 ПОСТРОЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ МЕХАНИЗМА

При расчёте будем руководствоваться следующими допущениями:

а) в начале рабочего цикла кабина находится на первом этаже, её двери закрыты;

б) во время движения кабина проходит максимальный путь, причём поднимается полностью загруженной, а опускается пустой.

На рисунке 1 приведена кинематическая схема механизма в исходном состоянии.

Рис.1- Кинематическая схема с указанием статических моментов и сил

Лист

2 РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ

Сила тяжести, действующая со стороны кабины с грузом:

FT1 (m1 m0 ) g

Сила тяжести, действующая со стороны кабины без груза:

FT1 m1 g

Сила тяжести, действующая со стороны противовеса:

FT 2 m2 g

Статический момент, действующий на валу шкива с грузом:

МС1 (FT1 FT 2 ) D2

Статический момент, действующий на валу шкива без груза:

Статический момент, действующий на промежуточном валу редуктора:

MC 2 MC1 i1

Статический момент, действующий на валу двигателя:

MC3 MC 2 i2

Лист

3 РАСЧЕТ ПРИВЕДЕННОГО СТАТИЧЕСКОГО МОМЕНТА

Приведенный момент действующий на валу двигателя определяется из закона сохранения мощности

Приведенный статический момент, действующий на валу двигателя, при движении с грузом:

M ПР МС1 .

i1 i2

Приведенный статический момент, действующий на валу двигателя, при движении без груза:

4 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР СКОРОСТИ И МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Предварительно определяем требуемую мощность двигателя:

РТр КЗ 3 МС3

где Kз – коэффициент запаса, Kз =1,3.

Обоснование выбора электродвигателя.

Асинхронные двигатели обладают большими преимуществами перед другими электродвигателями: стабильность частоты вращения, малая масса и габариты, большей срок службы, высокое К.П.Д., малая шумность, легкость в обслуживании.

Предварительно выбираем асинхронный электродвигатель со следующими номинальными параметрами:

5 ПРИВЕДЕНИЕ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ МАСС

Выполняется исходя из закона сохранения кинетической энергии:

Суммарный момент инерции при движении кабины с грузом:

Суммарный момент инерции при движении пустой кабины:

6 РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ

Рассчитываем динамические моменты, возникающие во всех возможных переходных процессах:

М ДИН J ДВ .

Угловое ускорение на шкиве:

1 D а

Ш 2

Угловое ускорение на промежуточном валу редуктора:

2 1 i1

Угловое ускорение на валу двигателя:

3 2 i2

Угловое ускорение при торможении на валу двигателя:

ТОРМ 13 3

1)Подъем кабины с грузом. Динамический режим при пуске:

M ДИН .П J 3

Динамический режим при торможении.

M ДИН .Т . J ТОРМ

2)Спуск кабины с грузом.

M ДИН .П. J 3

M ДИН .Т . J ТОРМ

3)Подъем пустой кабины.

Лист

М J

ДИН .П 3

M J

ДИН .Т . ТОРМ

4)Спуск пустой кабины.

М J

ДИН .П 3

M J

ДИН .Т . ТОРМ

7 ПОСТРОЕНИЕ ТАХОГРАММЫ И НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Построение тахограммы

Полное время цикла:

Т ЦИКЛ 2 (t ПУСК tУСТ tТОРМ t ПАУЗЫ )

N число циклов в час. Принимаем N 40 циклов час .

Тцикл 360040 90с .

Время пуска:

tПУСК 3

3

Время торможения:

tТОРМ 3 ТОРМ

Продолжительность включения - принимается стандартное значение.

ПВ

Время работы:

Время движения с установившийся скоростью:

tУСТ tРАБ tПУСК tТОРМ

Время паузы:

tПАУЗЫ . ТЦИКЛ tРАБ

2

Лист

Рис.2 Тахограмма работы электропривода

Построение нагрузочной диаграммы

На основании основного уравнения движения электропривода

М М СТ М ДИН

определяем величину момента на валу двигателя во всех возможных режимах работы

М М СТ М ДИН

1)Подъем с грузом. – пуск;– установившийся режим;– торможение. 2)Спуск с грузом. – пуск;– установившийся режим;– торможение. 3)Подъем без груза. – пуск;– установившийся режим;– торможение. 4)Спуск без груза. – пуск;– установившийся режим;– торможение.

Рис.3 Нагрузочная диаграмма работы электропривода

Эквивалентный момент нагрузки:

Уточняем требуемую мощность двигателя

Р ТР КЗ МЭКВ 3 Вт.

Лист

8ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ

ИПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ

Проверка двигателя по нагреву:

Выбранный двигатель проходит по условиям нагрева если выполняется следующее условие:

М К M Max

MК – критический момент двигателя

Mmах – максимальный момент нагрузки, определяемый из нагрузочной диаграммы

Проверка двигателя по перегрузочной способности:

Выбранный двигатель проходит по условиям перегрузки, если выполняется условие:

М П. Д . M П.НГ

где МП.Д. – пусковой момент двигателя; МП.НГ. – наибольший пусковой момент нагрузки, определяемый из

нагрузочной диаграммы.

9 ПОСТРОЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ

где sK – критическое скольжение выбранного двигателя,

Угловую частоту вращения ротора будем рассчитывать по формуле:

2 n0 (1 s) .

60

Задаваясь различными значениями скольжения s в диапазоне s = (0…1), определяем соответствующие значения момента и частоты вращения.

Лист