Электропривод передвижения тележки мостового крана по системе ПЧ-АД

1. Описание  работы механизма.

 
 

     В данном курсовом проекте рассматривается  электропривод механизма подъема  канатной лебедки поворотного крана  с асинхронным короткозамкнутым двигателем. 

     Исходные  данные:

• номинальная грузоподъемность – m_ном=300 кг;
• масса крюка - m_к =8 кг;
• высота подъема – H=53 м;
• скорость подъема – v=20 м/мин;
• допустимое ускорение – а <0.12 м/c²
• диаметр барабана – D=320 мм;
• кратность полиспаста – i=1;
• номинальный к.п.д. передачи h_п.ном=93%
• посадочная скорость – v_пос=1 м/мин;
• продолжительность включения – ПВ=40%

 

Цикл работы: опускание крюка с высоты 53м,погрузка, подъем ном. груза на высоту Н₁=20м, снятие 100кг груза, подъем 200кг груза на высоту  Н₂=33м, полная разгрузка.  
 
 
 
 
 

 
 

 

2 Расчет статической мощности и времени выполнения технологической операции за цикл работы. 

Статическая мощность при подъеме ном. груза.

Статическая мощность при подъеме м₂=200кг груза:

где:

      m_k – масса крюка, кг

      m_ном – номинальная масса груза, кг

      v_ном – номинальная скорость подъема груза, м/мин

      n_ном – номинальный кпд

      g – ускорение силы тяжести, м/с²

Статическая мощность при опускании крюка.

где

       = коэффициент, принимаемый равным 0,08

       = коэффициент, загрузки

Рассчитаем теперь время выполнения технологических  операций:

Время подъема  груза на высоту Н₁= 20м

Время подъема  груза m₂ на высоту Н₂=53м

Время опускания крюка с высоты Н₂=53м

Продолжительность работы за время цикла:

Время цикла

      Т.к  время цикла превышает 10 мин, то режим  работы относится к длительному с переменной нагрузкой.

Время пауз за цикл:

Примем:

       = 177 с – загрузка ном. груза

       = = 150 с – разгрузка.

 

3. Построение  скоростной и нагрузочной  диаграмм механизма и предварительный выбор мощности двигателя.

 

      По  результатам расчета с помощью  программы MATLAB строим скоростную и нагрузочную диаграммы. 

cкоростная и нагрузочная диаграммы 

По нагрузочной  диаграмме Р_с=f(t), определяем эквивалентную мощность.

Статическая эквивалентная  мощность за рабочий период:

 

Пересчитаем эту  мощность на длительный режим работы, ПВ=100%:

Расчетная мощность:

где:

        – коэф. запаса

 

4. Выбор типа электродвигателя и расчет оптимального передаточного числа редуктора.

 

      Из  каталога в соответствии с принятым Р_расч, выбираем двигатель так, чтобы Р_н > Р_расч . 
 

 

      Из  критерия минимума выбираем двигатель типа 4А71В6У3 с параметрами.

      Р_н =550 Вт – ном. мощность

      U_ном=380/220 В – ном напряжение

      S_ном= 8% – ном скольжение

      n_ном= 67,5% ном КПД

      cos _ном= 0,71 – ном. коэф. Мощности

        – кратность макс момента.

        – кратность пускового  момента

        – критическое скольжение

        – кратность пускового  тока

        – момент инерции двигателя

Параметры схемы  замещения двигателя в относительных  единицах:

      

  

      

       

        

      

Номинальная угловая  скорость двигателя:

 

Номинальная частота  вращения вала ЭД:

Рассчитаем параметры электродвигателя:

Сопротивление фазы:

Оптимальное передаточное число редуктора:

 

где:

      i=1 – кратность полиспаста

      D= 0,32 – диаметр барабана

 

      

5. Расчет  и построение упрощенной скоростной и нагрузочной диаграмм ЭП за цикл работы.

 

      Упрощенная нагрузочная диаграмма используется для предварительной проверки двигателя по нагреву и перегрузочной способности.  

Радиус приведения:

Допустимое угловое  ускорение:

Момент инерции  барабана:

Момент инерции  ЭП при подъеме ном. груза

Момент инерции ЭП при подъеме  м₂=200 кг груза:

Момент инерции  ЭП при опускании крюка

Время разгона  и торможения:

Динамический  момент ЭП:

Рассчитаем статические  моменты на всех циклах:

Электромагнитный  момент при разгоне и опускании  крюка:

Электромагнитный  момент при опускании крюка с постоянной скоростью:

Электромагнитный  момент при торможении и опускании  крюка:

Электромагнитный  момент при разгоне с номинальным  грузом:

Электромагнитный  момент при подъеме ном. груза с постоянной скоростью:

Электромагнитный  момент при торможении с номинальным  грузом:

Электромагнитный  момент при разгоне с грузом массой 200кг:

Электромагнитный  момент при подъеме с постоянной скоростью с грузом: массой 200кг:

Электромагнитный  момент при торможении  с грузом массой 200кг:

Продолжительность этапов:

 

Упрощенная  скоростная и нагрузочная диаграммы

 

6. Предварительная проверка двигателя  по нагреву и перегрузочной способности.

      Упрощенная  нагрузочная диаграмма электропривода используется для проверки двигателя  по нагреву и перегрузочной способности. Электропривода работает в циклическом режиме с переменной нагрузкой. Для проверки двигателя по нагреву используем метод эквивалентного момента. Условие правильного выбора двигателя по нагреву будет.

М_э<М_ном

В циклическом  режиме эквивалентный момент определяется только для рабочих участков.

Пересчет эквивалентного момента на ПВ = 100%

Ном. момент двигателя:

Двигатель подходит по условию нагрева.

Проверка двигателя  по перегрузочной способности:

Из упрощенной нагрузочной диаграммы 

Проверка по перегрузочной способности при частотном управлении по закону

 

7. Расчет и построение естественной электромеханической и механической характеристик.

      7.1 Расчет ест. механической характеристики.

Для s < s_k используем формулу Клосса

Для s >s_k используем формулу Черкунова: