Расчет усилий, моментов, действующих в системе, мощности двигателя скипового подъемника. Полезное усилие в тросе при спуске порожнего скипа. Выбор силовых полупроводниковых элементов. Действующее значение тока двигателя. Потери мощности в цепи якоря.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

СОДЕРЖАНИЕ

• Введение
• 1. Исходные данные для курсового проектирования
• 2. Расчетно-конструкторская часть
• 2.1 Расчет основних усилий, моментов, действующих в системе
• 2.2 Расчет мощности двигателя скипового подъемника
• 2.3 Выбор двигателя
• 2.4 Выбор редуктора
• 2.5 Расчет широтно-импульсного преобразователя (ШИП)
• 2.6 Расчет основных статических параметров двигателя
• 2.7 Динамический расчет электропривода
• 2.8 Расчет выпрямителя источника питания
• 2.9 Расчет и выбор параметров сглаживающего фильтра
• 2.10 Расчет трансформатора источника питания
• Заключение
• Список литературы ( к приложению 2.)
• Введение
• Мехатронная система (МС) - это неразделимая совокупность механических, электромеханических и электронных узлов, в которых осуществляется преобразование и обмен энергии, информации. В современных мехатронных системах преобразование движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел осуществляется системой тел (деталей), называемых механизмом. Механизмы входят в состав машин - технических систем (ТС) и предназначены для осуществления механических движений по преобразованию потоков энергии, силовых взаимодействий, необходимых для выполнения различных рабочих процессов. Часто силовой основой МС является электропривод постоянного или переменного тока [1], формирующий управляемую электромехническую систему широкого назначения. Для электромехнических систем управления характерна тесная взаимосвязь электромеханической части с энергетическим каналом питания и каналом управления, что обуславливает ожидаемые характеристики проектируемого устройства часто в равной степени всеми функциональными звеньями. Управляемые комплексы с электрическим приводом (система, состоящая из двигателя и связанных с ним устройств приведения в движение одного или нескольких исполнительных механизмов, входящих в состав МС) получили название электромеханических систем (ЭМС).
• Создание нового образца МС обычно сопровождается использованием в разнообразных вариантах гибких технологических решений. Разновидностью этого принципа является модульный подход. Модули могут легко соединяться, образуя сложные технические системы, разъединяться, заменяться с целью формирования ТС с другими компонентами и техническими характеристиками при необходимости модернизации, ремонта. В общем случае модуль характеризуется конструктивной и технологической завершенностью, обладает строго фиксированными параметрами (функциональными характеристиками, геометрическими размерами), принадлежащими заранее установленным параметрическим типоразмерным рядам.

1. Исходные данные для курсового проектирования

Разработать систему управления электроприводом скипового подъёмника наклонной шахты, обеспечивающую следующие проектные технические характеристики:

- Масса груза 210 кг;

- вес скипа Gск = 3000 Н;

- диаметр колеса скипа DК = 0,25 м;

- диаметр цапфы осей колес DЦ = 0,06 м;

- высота подъёма h = 120 м;

- скорость подъема скипа VП = 1,6 м/с;

- скорость спуска скипа VС = 1,8 м/с;

- скорость вращения двигателя nд = 1500 об/мин.;

- время паузы после спуска и подъёма равно t0 = 36 секунд;

- коэффициент трения в цапфе = 0,1;

- коэффициент трения качения колеса по рельсу f = 0,06 см;

- коэффициент, учитывающий трение реборды колеса о рельс, К = 1,35;

- угол наклона рельсового полотна = 15°;

- коэффициент полезного действия барабана и передачи = 0,9;

- приведенный к валу двигателя маховой момент, обусловленный массами барабана, направляющего колеса, каната и редуктора, составляет 2,1 кГм2.

- время переходного процесса замкнутой системы [tпп] = 0,15с;

- перерегулирование [%] = 50 60%.



1 - рельсовое полотно; 2 - СКИП; 3 - направляющее колесо; 4 - канат;

5 - барабан; 6 - редуктор; 7 - электродвигатель; 8 - щит управления.

Рисунок 1.1. - Функциональная схема разрабатываемого устройства

В качестве усилительно-преобразовательного устройства применить ШИП-преобразователь с управлением от микро ЭВМ (PIC - контроллера) или другого программируемого устройства, задающего режим работы электропривода скипового подъемника. Усилительно-преобразовательное устройство; микро ЭВМ, аппарат защиты и устройства подключения к напряжению сети U, частотой 50 Гц располагаются в герметичном щите управления.

2. Расчетно-конструкторская часть

2.1 Расчет основных усилий, моментов, действующих в системе [2]

Рисунок 2.1 - Силы, действующие на скип

2.1.1 Сила, действующая на канат, обусловленная весом скипа с грузом

Fкан = G·sin,

где G - вес скипа с грузом, G = 5060 Н;

- угол наклона, =15о.

Fкан = (3000 + 210·9,81)·sin15° =1310 H.

2.1.2 Сила, действующая на колеса скипа

Fкол = G·cos.

Fкол = (3000 + 210·9,81)·cos15° = 4888 Н.

2.1.3 Сила, действующая на канат, обусловленная трением реборд и колес о рельсы и трением в цапфах колес

где К - коэффициент, учитывающий трение реборды колеса о рельс, К=1,35;

Rk - радиус колеса, Rk = 12,5 см; - коэффициент трения в цапфе, = 0,1;

rц - радиус цапфы, rц = 3 см; f - коэффициент трения качения колеса по рельсу, f=0,06 см.

Размещено на

2.1.4 Суммарная сила, действующая на канат

Fтяги = Fкан + Fтр .

Fтяги = 1310+ 190 = 1500Н;

2.1.5 Приведенный к валу двигателя статический момент

,

где - скорость подъема, = 1,6 м/с;

- угловая скорость вращения двигателя, = 157 рад/с;

- КПД, = 0,93.

Н·м.

2.1.6 Приведенный к валу двигателя момент инерции от поступательно движущихся масс скипа с грузом

.

Размещено на

кГ·м2.

2.1.7 Суммарный маховый момент скипового подъемника, приведённый к валу двигателя

Размещено на

кГ·м2.

2.2 Расчет мощности двигателя скипового подъемника

Спуск и подъём скипа производятся с различной скоростью. Паузы после спуска и подъема равны 25с каждая. Для учёта потерь при пуске и торможении эквивалентная мощность электродвигателя, определяемая статической нагрузкой, должна быть увеличена на 15%.

2.2.1 Полезное усилие в тросе при подъеме нагруженного скипа

Fпол = (Gск + Gг)·sin.

Fпол = (3000 + 210·9,81)·sin15о = 1310 Н

2.2.2 Дополнительное усилие, необходимое для преодоления трения качения, составит

Н.

2.2.3 Дополнительное усилие, необходимое для преодоления трения скольжения в цапфах

.

Н.

2.2.4 Дополнительное усилие в тросе, обусловленное трением при подъеме скипа с учётом трения в ребордах

Fтр = K·(Fкач + Fск).

Fтр = 1,35·(23,46 + 121,44) = 195,6 Н

2.2.5 Полное усилие в тросе при подъеме груза

F = Fпол + Fтр.

F = 1310+ 195,6 = 1505,6 Н.

2.2.6 Мощность, развиваемая двигателем при подъеме

Размещено на

2.2.7 Время подъема скипа

Размещено на

2.2.8 Полезное усилие в тросе при спуске порожнего скипа

F'пол = - Gck·sin.

F'пол = - 3000·sin 15о= -776,5Н.

2.2.9 Усилие, необходимое для преодоления трения качения

.

Н.

2.2.10 Усилие необходимое для преодоления трения скольжения в цапфах

.

Н.

2.2.11 Усилие в тросе, обусловленное трением при спуске порожнего скипа с учётом трения в ребордах

F'тр = K·(F'кач + F'ск).

F'тр = 1,35·(13,9 + 72) = 90,8 Н.

2.2.12 Полное усилие в тросе при спуске порожнего скипа

F' = F'пол + F'тр.

F' = -776,5+ 195,6 = -580,9.

2.2.13 Мощность двигателя при спуске порожнего скипа

2.2.14 Время спуска порожнего скипа, с

Построение графика расходуемой мощности на валу двигателя, при помощи которого можно определить эквивалентную мощность.



Рисунок 2.2 - График расходуемой мощности на валу двигателя

2.2.15 Эквивалентная мощность

.

кВт.

2.2.16 Номинальная мощность двигателя

Рн = 1,4·Рэкв.

Рн = 1,4·2,85 = 3,99 кВт, что позволяет принять Рн = 4кВт.

...