3.2 Предварительный выбор двигателя по мощности

Мощность электродвигателя предварительно рассчитывается исходя из статической нагрузки механизма и режима работы электропривода.

Конвейерам присущ продолжительный режим работы, как правило, в течение значительных промежутков времени (от 43 минут до двух смен).

Поэтому мощность двигателя определяется по формуле:

, (3.20)

где к – коэффициент запаса мощности, обычно к=1,081,35.

С учетом (3.18) выражение (3.20) примет вид:

, (3.21)

Тогда предварительная номинальная мощность электродвигателя конвейера питателя в соответствии с (3.21):

.

Предварительная номинальная мощность электродвигателя наклонного конвейера:

.

3.3 Выбор номинальной скорости двигателя и типоразмера двигателя

В соответствии с расчетами предварительной мощности, проведенными в п. 3.2. по каталогу [3] выбираем асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серии 4А и частотой вращения n=1500 об/мин.

Для привода конвейера питателя выбираем двигатель 4А80В4У3 со следующими техническими данными:

1. номинальная мощность Р_ном=1,5 кВт;

2. номинальный КПД _ном=77 %;

3. номинальный коэффициент мощности cos_ном=0,83;

4. номинальное напряжение питания U_ном=220/380 В;

5. частота вращения при номинальной мощности n_н=1415 об/мин;

6. номинальный ток статора I_1ном=3,57 А;

7. кратность пускового тока I_п/I_ном=5,0;

8. кратность пускового момента М_п/М_ном=2,0;

9. кратность минимального момента М_min/М_ном=1,6;

10. кратность максимального момента М_max/M_ном=2,2;

11. критическое скольжение s_к=34,5 %;

12. момент инерции ротора J_д=0,0033 кгм².

Для привода наклонного конвейера выбираем двигатель 4А100S4У3 со следующими техническими данными:

1. номинальная мощность Р_ном=3,0 кВт;

2. номинальный КПД _ном=82 %;

3. номинальный коэффициент мощности cos_ном=0,83;

4. номинальное напряжение питания U_ном=220/380 В;

5. частота вращения при номинальной мощности n_н=1435 об/мин;

6. номинальный ток статора I_1ном=6,7 А;

7. кратность пускового тока I_п/I_ном=6,0;

8. кратность пускового момента М_п/М_ном=2,0;

9. кратность минимального момента М_min/М_ном=1,6;

10. кратность максимального момента М_max/M_ном=2,4;

11. критическое скольжение s_к=31 %;

12. момент инерции ротора J_д=0,0087 кгм²

3.4 Построение нагрузочной диаграммы электропривода

Угловая скорость двигателя конвейера питателя и наклонного конвейера:

.

Угловая скорость приводного барабана обоих конвейеров:

.

Передаточное число редуктора:

.

Выбираем редуктор типа Ц2У с передаточным числом j=8,5.

Радиус приведения:

.

С целью ограничения динамических нагрузок, обеспечения надежного сцепления конвейерной ленты с приводным барабаном, а также формирования требуемых переходных процессов ограничим ускорение а_max=0,2 м/с².

Определим статические моменты, приведенные к валу двигателя в соответствии с выражением (1.2).

Для двигательного режима:

.

Для тормозного режима:

.

Как видно из приведенных выше формул статический момент не зависит от скорости, т.е. М_с()=const.

Приведем момент инерции к валу двигателя в соответствии с (1.1). Момент инерции вращающихся частей конвейеров:

, (3.22)

где J_п.б. и J_н.б. – моменты инерции приводного и натяжного барабанов соответственно.

Примем, что натяжной и приводной барабаны имеют цилиндрическую форму. Тогда

, (3.23)

где m_б=58 кг – масса приводного (натяжного) барабана.

.

Массу поступательно движущихся частей механизма рассчитаем по формуле:

, (3.24)

где G_л и G_гр – силы тяжести ленты и груза, рассчитанные в п. 3.1. (G_л=1659,1 Н, G_гр=1827,6 Н).

Тогда

.

Момент инерции, приведенный к валу двигателя питателя:

.

Момент инерции, приведенный к валу двигателя наклонного конвейера:

.

Определим угловое ускорение для обоих конвейеров:

.

Время разгона:

.

Нагрузочная диаграмма электропривода представляет собой зависимость электромагнитного момента М, тока I или мощности Р от времени. В тех случаях, когда момент и ток связаны линейной (или примерно линейной) зависимостью, обычно нагрузочную диаграмму строят для момента, который определяют из основного уравнения движения электропривода:

, (3.25)

где М_с – статический момент на валу двигателя;

J – суммарный момент инерции электропривода;

– угловая скорость двигателя.

Динамический момент электропривода М_дин предварительно определяют приближенно, принимая линейный закон изменения скорости:

, (3.26)

где t_п.т. – время пуска, торможения электропривода.

На каждом интервале нагрузочной диаграммы момент двигателя с учетом выражений (3.25) и (3.26) рассчитывается по формуле:

. (3.27)

Рассчитаем динамический момент двигателя конвейера питателя по формуле (3.26):

.

Рассчитаем динамический момент двигателя наклонного конвейера:

.

Рассчитаем моменты двигателя на каждом интервале нагрузочной диаграммы по формуле (3.27):

– для двигателя конвейера питателя:

;

;

.

• для двигателя наклонного конвейера:

;

;

.

По результатам расчета строим нагрузочные диаграммы. В виду большой длительности процесса для лучшей наглядности покажем отдельно участки пуска и останова конвейеров.

а)

б)

Рисунок 3.4 – Нагрузочная диаграмма электропривода конвейера питателя: а) пуск конвейера; б) останов конвейера.

а)

б)

Рисунок 3.5 – Нагрузочная диаграмма электропривода наклонного конвейера: а) пуск конвейера; б) останов конвейера.