Предварительный расчет мощности электродвигателя и его выбор



Содержание

  Введение……………………………………………………………..……………….            

1. Кинематическая схема рабочей машины, ее описание и технические данные....

2. Расчет нагрузочной диаграммы рабочей машины…………………….…………

3. Предварительный расчет мощности электродвигателя и его выбор……..……...

4. Расчет приведенных статических моментов и моментов инерции системы электрический двигатель-рабочая машина………………………………………………

5. Расчет приближенной нагрузочной диаграммы электродвигателя…………….

6. Предварительная проверка двигателя по нагреву……………………………….

7. Выбор системы электропривода и его структурная схема…………….………..

8. Расчет и построение естественных механической и электромеханической характеристик электродвигателя…………………………………………….………..

9. Построение пусковой и тормозной диаграмм двигателя. Расчет пусковых и тормозного сопротивлений…………………………………………………..………

10. Расчет переходных режимов электропривода…………………………..……...

11. Расчет и построение уточненной нагрузочной диаграммы электродвига­теля..

Заключение……………………………………………………………….………

Список использованных источников…………………………………..……….

Введение

Создание материально-технической базы общества, решение глобальных экономических и социальных задач общества невозможны без полной электрификации всех отраслей народного хозяйства. Осуществлённые на её основе автоматизация и комплексная механизация производственных и технологических процессов позволяет резко повысить производительность труда.

Важную роль в реализации этих планов играет электрический привод, который является основным видом привода самых разнообразных производственных и транспортных механизмов, бытовых приборов, устройств водо- и газоснабжения, средств телевизионной и космической техники и т. д.

Главенствующее место электропривода среди других возможных видов привода определяется возможностью изготовления электродвигателей на самые разнообразные мощности и скорости, возможностью с помощью простых средств реализовать разнообразные и сложные виды движения исполнительных органов, также высоким КПД, надёжностью в эксплуатации.

Кинематическая схема рабочей машины, ее описание и технические данные

 

Рассчитать электропривод подъемной лебедки крана, кинематическая схема которого представлена на рисунке 1, построить характеристики, выбрать и оценить правильность подбора электродвигателя.

  1 – барабан подъемной лебедки;               4 – крюковая подвеска;

   2 – двигатель;                                              5 – муфта;

   3 – редуктор;                                               6 – тормоз.

 

Рисунок 1 – Кинематическая схема механизма подъема

 

Технические данные механизма (вариант____):

масса груза mгр, т ………………………………………………………….30;

масса грузозахватывающего устройства mгру, т ………………………... 15;                        

высота подъема L, м …………………...…………………………………. 15 ;

скорость подъема груза Vср, м/с …………………….………………… 1,8;

допустимое ускорение a, м/с2…………………………………………… 0,8;

число циклов в час Z, 1/ч  ………………………………………….. 70;

диаметр барабана Dк, м    ……………………….……...…………………..0,55;

общий КПД механизма ………………..………………………………….85,5 ;

продолжительность включения ПВ …………………………………..… 21 ;

двигатель переменного тока.


 2. Расчет нагрузочной диаграммы рабочей машины

 

Для того чтобы ориентировочно оценить требуемую для данного механизма мощность двигателя, необходимо определить тем или иным способом мощность или момент производственного механизма на разных участках его работы и скорости движения рабочего органа механизма на этих участках. Другими словами, необхо­димо построить нагрузочную диаграмму производственного механизма, дополнен­ную его тахограммой.

Поскольку электродвигатель и редуктор еще неизвестны, невозможно на дан­ном этапе определить полные статические и динамические нагрузки электропривода. Поэтому в первом случае предварительный расчет мощности двигателя основыва­ется только на учете статических нагрузок, а во втором случае появляется возмож­ность учесть и часть динамических нагрузок, обусловленных изменениями кинети­ческой энергии рабочих органов механизма.

Расчёт статических мощностей

2.1.1 Мощность силы тяжести P1 вычисляем по формуле:

,

где m1 – масса деталей и узлов, опирающихся на подшипник, определяется по формуле: m1 = (mгру + mгр) - при движении с грузом;

                 m2 = ( mгру) - при движении без груза; 

                  mгр – масса груза;

 mгру – масса грузозахватывающего устройства; 

 g – ускорение свободного падения;

 

Мощность силы тяжести при движении с грузом:

 кВт

 

Мощность силы тяжести при движении без груза:

 кВт

 

2.1.2 Статическая мощность P вычисляется по формуле:

                                

Статическая мощность при движении с грузом:

 

 кВт

 

Статическая мощность при движении без груза:

 

 кВт

 

Расчёт статических моментов

2.2.1 Момент силы тяжести М1 вычисляем по формуле:

,

Момент силы тяжести при движении с грузом:

 

Момент силы тяжести при движении без груза:

 

2.2.2 Статический момент М вычисляется по формуле:

                            

 

 

Статический момент при движении с грузом:

 

 

 

Статическая мощность при движении без груза

 

 

2.2.3 Время работы tраб определяется по формуле

;

 

 с

 

Коэффициент (1.2-1.4) учитывает увеличение времени работы механизма из-за наличия в цикле двух пусков и двух торможений, когда скорость движения изме­няется от 0 до установившегося значения (и наоборот).

 

2.2.4 Длительность цикла работы :

 

Так как , то

 с

2.2.5 Время пауз определим по формуле:

 

 

По полученным данным строится нагрузочная диаграмма и тахограмма. Нагрузочная диаграмма и тахограмма механизма представлена на рисунке 2.

 

 с

Предварительный расчет мощности электродвигателя и его выбор

С использованием данных нагрузочной диаграммы рассчитываем среднеквадратичное значение мощности по формуле:

,

где Pк – мощность на к-ом участке диаграммы, Вт;

  tк – длительность к-ого участка, с;

 

 кВт

 

Мощность двигателя для повторно-кратковременного режима работы Pд находится по формуле

,

где k2 – коэффициент, учитывающий величину и длительность динамических нагрузок электропривода, а также потери в механических передачах и в электродвигателе; k2 = 1,3 – 2.0;

ПВф – фактическое значение относительной продолжительности включения двигателя;

ПВк – ближайшее к ПВф каталожное значение относительной продолжительности включения для заданного типа двигателя; ПВк = 25 %.

 

кВт

 

Теперь выбирается двигатель подходящего по условиям эксплуатации конст­руктивного исполнения. Причем его номинальная мощность при  должна быть не­сколько больше .

 По каталогу выбираем краново-металлургический асинхронный двигатель с фазным ротором типа МТ , 380 В, ПВ= 25 %, со следующими каталожными данными: Рн=45 кВт, nн=577 об/мин, Jдв=4,37 кг·м2, Iн=110 А.

 

4. Расчет приведенных статических моментов, моментов инерции системы электрический двигатель – рабо­чая машина

 

Для того чтобы можно было рассчитать статические и динамические характе­ристики электропривода, необходимо все статические и динамические нагрузки при­вести к валу двигателя. При этом должны учитываться не только передаточное число редуктора, но и постоянные потери в двигателе.

4.1.1 Передаточное число jр определяем по формуле:

,

4.1.2 Номинальная скорость двигателя, вычисляется по формуле:

;

 

 об/мин

 

 

4.1.3 Номинальный кпд двигателя переменного тока:

 

 

 

4.1.4 Потери холостого хода двигателя (постоянные потери) можно определить, приняв их равными переменным потерям в номинальном режиме работы:

 

 

 кВт

 

4.1.5 Момент постоянных потерь двигателя:

 

 

 

4.1.6 Приведенные к валу двигателя статические моменты системы электродвигатель – рабочая машина на каждом участке работы рассчитываются по формулам:

 

 

 

 

 

 

4.2 Суммарный момент инерции J находим по формуле:

J = δ · Jдв + Jпр.р,

 

где δ – коэффициент, учитывающий момент инерции остальных элементов электродвигателя; δ = 1,5;

  Jдв – момент инерции якоря двигателя;

  Jпр.р – приведенный к валу двигателя суммарный момент инерции движущихся частей рабочей машины и связанного с ним груза, вычисляется по формуле:

;

 

5. Расчет приближенной нагрузочной диаграммы электродвига­теля

 

Расчет на данном этапе работы приближенной нагрузочной диаграммы двигателя, когда еще не рассчитаны статические характеристики и не оп­ределены способы пуска и торможения двигателя, позволяет выполнить предвари­тельную проверку двигателя по нагреву и тем самым сущест­венно снизить затраты времени на работу в случае, когда предварительно выбранный двигатель окажется неподходящим.

 

5.1 Номинальный момент двигателя:

 


5.2 Максимальный (пусковой) момент:

 

5.3 Момент переключения (минимальный):

5.4 Средний пусковой момент:

5.5 Средний тормозной момент:

5.6 Динамические моменты определяются следующим образом:

5.7 Зная значения динамических моментов, определяем ускорения:

 

5.8 Далее определяем времена пусков и торможений:

 

5.9 Углы поворота вала двигателя за время пусков и торможений:

 

5.10 Угол поворота вала двигателя, эквивалентный длине перемещения рабочего органа:

5.11 Угол поворота вала двигателя за время установившегося движения:

 

5.12 Время установившегося движения:

 

 


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 171;