"Электропривод" Измельчитель-смеситель кормов ИСК-3

 

 (11)

(рад/с)

 

Режим работы электропривода определяется по нагрузочной диаграмме  с учетом постоянной времени нагрева  электродвигателя, времени его работы или времени цикла. Поскольку электродвигатель окончательно не выбран, то ориентируемся приближенно на мощность . По этой мощности ориентировочно выбираем постоянную времени нагрева из приложения К [1]: =21,9мин. Время работы электродвигателя составляет 60 минут (до 3 ) и после отключения пауза длиться более 6 ,а если после отключения элктродвигатель может остыть до окружающей температуры, то режим работы S2 – кратковременный.

 

2.6 Окончательный  выбор электродвигателя по мощности  с учетом режима работы

 

Если режим  работы S2, то выбираем электродвигатель продолжительного режима для кратковременной  работы, кратковременно перегружая его. Для учета допустимой перегрузки определим коэффициент термической и механической перегрузки:

 

 (12)

 (13)

 

где - отношение постоянных потерь в электродвигателе к переменным, из приложения С [1] =0,3.

 

 

Электродвигатель выбираем из условия:

 

 (14)

(кВт)

 

Исходя из проведенных  расчетов, окончательно выбираем асинхронный  электродвигатель с синхронной частотой вращения 3000 об/мин марки АИР.

 

Таблица 2 Технические данные электродвигателя

Тип электродвигателя	Номинальная мощность , кВт	Номинальные значения			Кратности моментов, о.е.			Кратность пускового тока , о.е.	Момент инерции	Масса m, кг
		КПД, %	коэф-т мощности , о.е.	скольжение , о.е	пускового	критического	минимального  при пуске
АИР100L2	5,5	88	0,89	5	2	2,2	1,6	7,5	0,0075	27,4

 

 

2.7 Проверка выбранного  электродвигателя по условиям  пуска, перегрузочной способности и на допустимое число включений в час

 

Проверка по условиям пуска:

 

 (15)

 

где , - пусковой и минимальный при пуске момент электродвигателя,Н м; , - момент требуемый для вращения рабочей машины при скорости и , соответствующий минимальному моменту электродвигателя; , - время пуска электродвигателя под нагрузкой и допустимое время пуска,с.

 

 (16)

 

где – допустимое превышение температуры обмотки, принимаем из таблицы 2.6 [1]; V – скорость роста температуры при пуске, /с; см. приложения 10, 11, 12 [1]; - относительное снижение напряжения в сети в период пуска,

 

 (17)

 (18)

 (19)

 

где , , - кратность пускового, минимального и критического моментов электродвигателя; см. приложения 10, 11, 12 [1].

 

 (20)

 

где - номинальная угловая скорость ротора электродвигателя, рад/с.

 

 (21)

(рад/с)

(Н м)

(Н м)

(Н м)

(Н м)

(с)

 

Время пуска  двигателя под нагрузкой приближенно оцениваем по формуле

 

 (22)

 

где - приведенный к валу электродвигателя момент инерции электропривода, кг ;

- средний (за время пуска)  момент сопротивления рабочей  машины по ее механической  характеристике; , Н м.

 

(с)

 

Проверка электродвигателя на преодоление максимальной нагрузки:

 

 (23)

 

где - относительное снижение напряжения в сети, ;

- максимальный момент нагрузки, .

 

 (24)

(Н м)

 

Вывод: по проверяемым  условиям двигатель выбран правильно.

 

2.8 Проверка  выбранного электродвигателя на  нагревание за цикл нагрузочной диаграммы

 

Расчет кривой нагрева и охлаждения проводим по формуле:

 

 (25)

 

где – установившаяся температура, ;

 – время, мин;

- постоянная времени нагревания, мин;

- начальная температура превышения, .

Установившаяся  температура превышения определяется по уравнению:

 

 (26)

 

где - потери мощности в электродвигателе при нагрузке на валу , Вт;

- номинальная теплоотдача электродвигателя, Вт/ .

 

 (27)

 (28)

 

где x – коэффициент нагрузки;

- КПД электродвигателя в номинальном  режиме.

 

 (29)

(о.е.)

(кВт)

 (30)

 

где – номинальные потери мощности в электродвигателе, Вт.

 

 

 (31)

(кВт)

(Вт/ )

( )

 

Постоянная  времени нагревания:

 

 (32)

 

где С – теплоемкость электродвигателя, Дж/ ; ;

- масса электродвигателя, кг.

 

(Дж/ )

(с)

 

В начале работы . Зависимость имеет вид:

 

 (33)

 

Задаемся значениями t и вычисляем величину температуры электродвигателя и строим кривую нагрева:

 

17,055 мин

34,11 мин

51,165 мин

60 мин

 

При отключении , а остывание электродвигателя происходит по уравнению:

 

 (34)

 

Расчет кривой охлаждения проводим аналогично нахождению кривой нагрева. Графические зависимости представлены в графической части (лист 3). Вывод: температура нагрева выбранного электродвигателя не превышает допустимую для данного класса изоляции.

 

2.9 Построение  механической и электромеханической  характеристик электродвигателя

 

Механическую характеристику асинхронного электродвигателя расчитывают по формуле Клосса:

 

 (35)

 

где , – рассчитываемый и максимальный моменты, Н м; , - задаваемое значение скольжения и максимальное (критическое) скольжение (приложения 10, 11, 12 [1]), о.е; Е – коэффициент, .

Момент максимальный из формулы (21) равен Н м. Максимальное скольжение находим по формуле:

 

 (36)

(о.е.)

 

Коэффициент Е находится  в сложной зависимости от скольжения S. Высчитываем его значения в четырех характерных точках:

1. при имеем , а коэффициент ;
2. при имеем , а коэффициент Е = 0;
3. при имеем , а коэффициент ;
4. при имеем , а коэффициент .

Значения Е  в этих точках находим по выражению (37), подставляя в его значения в характерных точках (1)…(4).

 

 (37)

По полученным четырем точкам строим ломаную линию  .

 

 

 

Далее задаемся значением  скольжения S, находим Е по кривой , заносим в таблицу 3 и производим расчет.

 

Таблица 3 Результаты расчета механической характеристики

Расчетные величины	Значения расчетной  величины S
	Sн (0,05)	Sмах (0,11)	0,2	0,3	0,5	0,6	0,85	0,9	1
Е по графику	-0,73	0	1,3	2,8	5	5,6	6,8	19	35
(1+Е)	0,27	1	2,3	3,8	6	6,6	7,8	20	36
2Е	-1,46	0	2,6	5,6	10	11,2	13,6	38	70
S/Sмах	0,45	1	1,82	2,73	4,54	5,45	7,73	8,18	9,09
Sмах/S	2,2	1	0,55	0,37	0,22	0,18	0,13	0,12	0,11
S/Sмах+Sмах/S+2E	1,19	2	4,97	8,69	14,76	16,84	21,46	46,3	79,2
2Ммах(1+Е)	21,91	81,14	186,6	308,3	486,8	535,5	632,9	1622,8	2921,0
	18,41	40,57	37,56	35,46	32,97	31,8	29,5	35,0	36,88
	298,3	279,46	251,2	219,8	157	125,6	47,1	31,4	0
	14,91	32,86	30,42	28,72	26,71	25,76	23,89	28,39	29,87

 

Электромеханическую характеристику асинхронного электродвигателя строим по четырем точкам: 1) при ; 2) при ; 3) при ; 4) при . Ток холостого хода (в относительных единицах) определяем по выражению:

 

 (38)

 

Ток при максимальном (критическом) скольжении определяем по выражению (в относительных единицах):

 

 (39)

 

Номинальный ток в о.е. равен 1. Пусковой в о.е. указывается в каталогах или справочниках, например 10, 11 и 12 [1]. Пересчет тока в именованные единицы производим по формулам:

 

 (40)

 (41)

(о.е.)

(А)

(А)

(А)

(А)

 

Графики механической и электромеханической  характеристик представлены в графической части.

 

 

3. Выбор элементов кинематической схемы

 

3.1 Выбор элементов клиноременной  передачи

 

Выбор элементов передачи производим в следующей последовательности.

1. Выбираем тип ремня  – УА (2 ремня) и диаметр ведущего  шкива 100 .

2. Определяем геометрические  размеры передачи, согласовывая  их со стандартами.

Диаметр большого шкива:

 

 (43)

(мм)

 

Принимаем 112 мм.

Межосевое расстояние:

 

 (44)

(мм)

 (45)

(мм)

 

Принимаем 710 мм.

3. Уточненное межосевое  расстояние:

 

(46)

(мм)

 

4. Определяем угол обхвата малого шкива:

 

 (47)

 

5. Линейная скорость ремня

 

 (48)

(м/с)

 

6. Допустимая полезная  мощность, преодолеваемая одним  клиновым ремнем:

 

 (49)

 

где - коэффициенты из таблиц 3.1…3.4 [1].

 

(кВт)

 

7. Ширина шкива передачи  В зависит от числа и типа  ремней:

 

 (50)

 

где b – ширина верхней  части ремня, мм

N – число клиновых ремней.

 

(мм)

 

3.2 Выбор монтажного  исполнения электродвигателя

 

Конструктивное  исполнение электрических машин  по способу монтажа регламентируется в Публикации МЭК 34-7 и СТ СЭВ 264-76. Согласно этим документам при применении прямой передачи используем электродвигатель с фланцевым креплением исполнения IM 3011 без лап, с подшипниковыми щитами и с фланцем на одном переднем подшипниковом щите. Фланец большого диаметра, доступный с обратной стороны, с крепящими отверстиями без резьбы, с одного конца вала, расположенного вертикально.