Разработка электропривода механизма подъема подъёмного устройства - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Разработка электропривода механизма подъема подъёмного устройства

Возможность неучёта упругих связей при минимальной жесткости. Построение нагрузочных диаграмм. Проверка двигателя по скорости, приведение маховых моментов к его оси, выбор редуктора. Расчет сопротивления и механических характеристик, переходных процессов.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Важнейшими задачами в развитии металлургической промышленности является широкая механизация трудоёмких работ и автоматизация производственных процессов. В решении их значительная роль принадлежит подъемно-транспортному оборудованию и, в первую очередь, кранам, как основному средству внутрицехового транспорта.
Производительность основных цехов металлургических предприятий, например сталеплавильных, конверторных, прокатных, в значительной мере зависит от надёжности работы и производительности кранов. В то же время эффективность работы кранов существенно зависит от качественных показателей кранового электрооборудования.
Работа крана в условиях того или иного металлургического предприятия и цеха специфична и зависит от характера конкретного производственного процесса. Особое условие использования кранов металлургических цехов должна учитываться при проектировании и эксплуатации кранового электрооборудования.
На металлургических предприятиях работают мостовые краны общего назначения (крюковые, грейферные, магнитные, магнитно-грейферные) и металлургические (литейные, для раздевания слитков, колодцевые, посадочные и др.). Наиболее широко применяются крюковые мостовые краны общего назначения при технологических, погрузочно-разгрузочных, монтажных, ремонтных, складских и других видах работ. У этих кранов большая номенклатура типоразмеров и исполнений, их грузоподъёмность достигает 800 т., однако наиболее широко используются краны грузоподъёмностью о 5 до 320 т., имеющие от 3 до 5 двигателей.
Мостовой кран включает две основные части: мост и грузовую тележку. Кран перемещается над землёй (полом), он почти не занимает полезного объёма цеха или склада, обеспечивая в тоже время обслуживание практически любой точки помещения.
Конструктивный вид установленного крана в основном определяется спецификой цеха и его технологией. Однако многие узлы кранового оборудования, например механизма подъема и передвижения, выполняются однотипными для многих конструкций кранов. Поэтому в вопросах выбора и эксплуатации электрооборудования металлургических кранов различного назначения много общего.
Электрооборудование кранов металлургических цехов обычно работает в тяжёлых условиях с точки зрения влияния окружающей среды: повышенная запыленность, повышенная температура или резкие колебания температуры, высокая влажность, влияние различных химических реагентов. Поэтому электрооборудование кранов должно выбираться в соответствующем конструктивном исполнении.
Учитывая ответственность металлургических кранов, к их электрооборудованию предъявляют ряд жестких требований, важнейшими из которых являются: обеспечение высокой производительности, бесперебойность в обслуживании, безопасность в работе, простота эксплуатации и ремонта.
В цехах металлургических предприятий работают краны различных видов: мостовые краны общего назначения и металлургические мостовые краны.
Конструкции крана в основном определяются спецификой технологического процесса цеха.
Режимы работы крановых механизмов разнообразны и в основном определяются особенностью технологических процессов. При этом в ряде случаев даже однотипные краны работают в разных режимах. Неверный выбор режима при проектировании электропривода кранов ухудшает технико-экономические показатели всей установки. Так, например, выбор более тяжелого режима работы по сравнению с реальным, приводит к завышению габаритов, массы и стоимости кранового электрооборудования. Выбор же более легкого режима обуславливает повышенный износ электрооборудования, частые поломки и простои.
Электрооборудование современных кранов имеет в среднем следующие показатели надежности: коэффициент простоев k П =3,010 -3 , коэффициент внезапных простоев k П,В =0,810 -3 .
Электродвигатели крановых механизмов работают в условиях повышенной тряски и вибраций. В ряде металлургических цехов они, помимо всего этого, подвергаются воздействию высокой температуры (до 60-70 С), паров и газов.
Основные особенности крановых электродвигателей:
Ё исполнение, обычно, закрытое, изоляционные материалы имеют класс нагревостойкости F и H;
Ё момент инерции ротора по возможности минимальный, а номинальные частоты вращения относительно небольшие - для снижения потерь энергии при переходных процессах;
Ё магнитный поток относительно велик - для обеспечения большой перегрузочной способности по моменту;
Ё для крановых электродвигателей переменного тока за номинальный принят режим с ПВ = 40%, а для электродвигателей постоянного тока наряду с этим режимом - режим 60 минут (часовой);
Ё отношение максимально допустимой рабочей частоты вращения к номинальной составляет для электродвигателей постоянного тока 3,5- 4,9 , для электродвигателей переменного тока -2,5.
Основными критериями оценки при выборе той или иной схемы электропривода крановых механизмов являются: надежность и устойчивость работы, стоимость электрооборудования, эксплуатационные расходы, масса и габариты элементов системы, удобство управления ею.
Дополнительными критериями оценки, свойственными крановым механизмам, являются диапазон регулирования, плавность регулирования, жесткость характеристик, допустимая нагрузка, удобство и простота обслуживания.
С точки зрения специфичности работы различаются системы управления механизмами подъёма, передвижения и поворота.
Система управления механизмом подъёма должна обеспечивать широкий диапазон регулирования скорости. При этом спуск и подъём пустого грузозахватывающего устройства целесообразно осуществлять с максимальной скоростью для повышения производительности.
Для механизмов подъёма целесообразно применять электрическое торможение, что обеспечивает достаточно надёжное управление при существенно меньшем износе механических тормозов.
На основании вышеприведенных соображений выбираем схему магнитного контроллера серии ТСА3. Схема обеспечивает автоматический разгон, реверсирование, торможение противовключением и ступенчатое регулирование скорости путем изменения сопротивления резисторов в цепи обмотки ротора с помощью командоконтроллеров.
Максимальная защита осуществляется реле максимального тока КА, конечная -- конечными выключателями SQ1 и SQ2, Эти защиты отключают электродвигатель с помощью реле KV, которое непосредственно осуществляет также и нулевую защиту. В магнитных контроллерах серии ТСА вся защита вынесена на защитную панель.
Кинематическая схема электропривода подъемной лебедки крана изображена на рисунке 2:
Рисунок 2. Кинематическая схема электропривода подъемной лебедки крана
Рисунок 3. Расчетная механическая схема двухмассовой упругой системы
- суммарный момент инерции элементов, жестко связанных с двигателем
На основании данной системы уравнений составлена структурная схема:
Рисунок 4. Структурная схема двухмассовой упругой механической системы
С учетом принятых обозначений получим ПФ в виде
Для анализа свойств системы воспользуемся её логарифмическими частотными характеристиками ЛАХ и ЛФХ. Частоты сопряжения асимптот ЛАХ равны:
Если , то и в таком случае ПФ можно представить в виде
а структурная схема механической части системы с учётом пренебрежений будет выглядеть
Рисунок 5. Структурная схема жесткого приведенного механического звена электропривода
Расчёт продолжительности включения.
Построим циклограмму работы кранового механизма в пространстве:
Рисунок 6. Циклограмма работы кранового механизма
Для определения ПВ необходимо рассчитать время включения и время ожидания. Общий цикл работы состоит из нескольких частей: спуск крюка, строповка, подъем крюка с грузом, движение тележки и самого моста крана, спуск крюка с грузом, снятие груза с крюка, подъём крюка.
Время для захвата или снятия груза с крюка:
здесь: L - расстояние перемещения моста, м
М - скорость перемещения моста, м/с
здесь: l - расстояние перемещения тележки, м
Т - скорость перемещения тележки мостового устройства, м/с
Продолжительность всего цикла определим:
Для определения режима работы механизма найдём продолжительность включения двигателя.
Ближайшее стандартное значения ПВ% для выше рассчитанного: ПВ=25%, что соответствует режиму работы двигателя S3 (повторно-кратковременный).
-режим S3 повторно - кратковременный
Рисунок 7. Циклограмма работы крана во времени
Расчёт и построение нагрузочной диаграмм мощности.
Статическая мощность, приведенная к валу электродвигателя, требуемая для подъёма груза и грузозахватывающего устройства [Рапутов, 1990, С 20]:
здесь: G - сила тяжести полезного груза, Н
G 0 - сила тяжести грузозахватного устройства, Н
- КПД подъёмного механизма, учитывающий потери на трении в редукторе, барабане, подшипниках. Его определяем по [Рапутов, 1990, С 20]; =0,85
Статическая мощность, приведенная к валу двигателя, требуемая при подъёме пустого грузозахватного устройства [Рапутов, 1990, С 21]:
здесь: 0 - КПД холостого хода; определяется по [Рапутов, 1990, С 21]: 0 =0,1
Статическая мощность при спуске груза [Рапутов, 1990, С 22]:
КПД при спуске груза принимают приближённо равным КПД при подъёме груза, т.е. 1 =0,85
Статическая мощность при спуске крюка:
Строим нагрузочную диаграмму рисунок 8.
Из рисунка 8 видим, что рабочие периоды чередуются с периодами отключения машинами - паузами. При этом рабочие периоды и периоды паузы не так длительны, чтобы температура двигателя достигла установленного значения. Значит в данном случае, режиму работы двигателя соответствует режим S3- повторно-кратковременный режим работы электропривода ПВ=25%.
Рисунок 8. Циклограмма работы крана
Расчет эквивалентной мощности и выбор двигателя.
Осуществим приведение мощностей к стандартной ПВ%
- подъёме грузозахватывающего устройства:
- при спуске грузозахватывающего устройства:
Определим значение эквивалентной мощности:
здесь: t pi - длительность отдельных рабочих участков
Исходя из условий: Р Н 1,15 Р экв , то есть Р Н 53.5 (кВт) по справочнику /2, с. 393, прил. 7/ при ПВ=25% произвожу выбор электродвигателя.
Выбираю крановый двигатель с фазным ротором типа МТ-63-10, технические данные которого следующие:
Номинальное напряжение U Н =380 (В)
Номинальная скорость вращения якоря двигателя n Н =577 (об/мин)
Номинальный момент электродвигателя: (Нм)
Максимальный момент М кр = 2.9•М Н = 2880 (Нм)
Момент инерции двигателя: J=5.5(кгм 2 )
Коэффициент трансформации напряжения: К е =1.42
Критическое скольжение на естественной характеристике:
Определим передаточное число редуктора:
- линейная скорость на ободе барабана
Для устойчивой части естественной механической характеристики двигателя имеем:
Статический момент при подъёме груза [Рапутов, 1990, С 20]:
Отклонение от заданной скорости подъёма составляет:
Приведение моментов инерции и проверка возможности пренебрежения упругими связями
Определим радиус приведения для поступательно-движущейся массы:
Приведенный момент инерции поступательно-движущегося груза:
Приведенный момент инерции пустого крюка:
Приведенная жёсткость каната между грузом и барабаном:
Момент инерции двигателя и звеньев, жестко связанных с двигателем, вращающимися со скоростями отличными или равными скорости двигателя:
Определим возможность пренебрежения упругой связью. Для груза имеем:
Расчет моментов, приведенных к валу двигателя.
Статический момент при подъёме груза [Рапутов, 1990, С 20]:
Статический момент при подъёме грузозахватного устройства:
Статический момент при тормозном спуске груза:
Статический момент при силовом спуске грузозахватного устройства:
Расчет статических механических характеристик
Панель управления ТСАЗ предусматривает автоматический разгон по трем ступеням сопротивлений. Имеем следующие ограничения для выбора пикового момента и момента переключения:
Соотношение критического момента к максимальному моменту:
Соотношение критического момента к минимальному моменту:
Для расчета критических скольжений искусственных характеристик необходимо определиться с коэффициентами:
Определяем критическое скольжение реостатных характеристик:
Предварительно рассчитываем требуемую скорость и требуемое скольжение:
Рисунок 9. Механические характеристики двигателя
Определяем время движения по характеристикам:
Общее время пуска при подъеме груза:
Определяем установившиеся скорости и скорости в момент переключения:
Установившаяся скорость ?C i, рад/сек
Скорость в момент переключения, ?пер.i, рад/сек
Используя полученные соотношения, получаем график переходных процессов, изображенный на рисунке 10:
Рисунок 10. Переходные процессы при подъеме груза (пуск)
Интегрируя уравнение движения, получаем зависимость пройденного пути от времени.
После подстановки в него соответствующих отрезков времени получим:
Рассчитываем время равномерного движения,
Определяем время движения по характеристике:
Рисунок 11. Переходные процессы при спуске груза (пуск)
Интегрируя уравнение движения, получаем зависимость пройденного пути от времени. После подстановки в него времени пуска, получим:
Рассчитываем время равномерного движения,
Определяем время движения по характеристике:
Рисунок 12. Переходные процессы при подъеме крюка (пуск)
Интегрируя уравнение движения, получаем зависимость пройденного пути от времени. После подстановки в него времени пуска, получим:
Рассчитываем время равномерного движения,
Определяем время движения по характеристикам, считая, что двигатель вращается в прямом направлении:
Общее время пуска при подъеме груза:
Установившаяся скорость ?C i, рад/сек
Скорость в момент переключения, ?пер.i, рад/сек
Рисунок 13. Переходные процессы при спуске крюка (пуск)
Интегрируя уравнение движения, получаем зависимость пройденного пути от времени. После подстановки в него соответствующих отрезков времени получим:
Рассчитываем время равномерного движения,
Произведём проверку двигателя по нагреву методом эквивалентного момента.
Считаем, что в пределах рабочей характеристики:
Определим значения моментов на различных участках.
В результате расчёта получаем: М экв =730.7 Нм
Пересчитаем продолжительность включения (ПВ%):
Мы видим, М экв = Нм<М H =993,1 Нм то есть по нагреву двигатель проходит.
При обслуживании и ремонте кранового электрооборудования следует строго руководствоваться Правилами технической эксплуатации и безопасности обслуживания электроустановок промышленных предприятий, Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных машин Госгортехнадзора и местными инструкциями в условиях конкретного металлургического цеха.
Безопасность обслуживания и работы крана в значительной мере зависит от умения крановщика правильно работать с контроллерами и командоконтроллерами.
При этом следует иметь в виду следующее:
1. Время перевода рукоятки контроллера из первого положения в последнее не должно быть чрезмерно малым, так как это вызовет значительные ускорения, а, следовательно, рывки механизма и перегрузку электродвигателя.
Для нормального крюкового мостового крана при подъёме номинального груза время перевода рукоятки может быть порядка 2-3 сек., при тормозном спуске груза - не более 1 сек.
2. При контрольном спуске тяжелого груза необходимо по возможности быстрее вывести сопротивление, переведя рукоятку контроллера в последнее положение. В противном случае скорость спуска груза может быть недопустимо большой.
3. Все работы по ремонту контроллеров следует вести при полностью снятом напряжении, отключив рубильник главной цепи. Даже снятие защитного кожуха контроллера допустимо лишь при этом условии.
Спроектированный электропривод механизма подъёма обеспечивает необходимую по заданию скорость (погрешность менее 10%). Выбранный двигатель работает без перегрузок (недогружен по моменту), что обеспечивает отсутствие перегрева и долговечность.
Необходимо отметить, что расчет производился при определенных допущениях, возможность которых специально проверялась (приведение механической части системы к простейшему интегрирующему звену).
В данной работе управление асинхронным двигателем осуществлялось изменением сопротивления роторной цепи. Этот способ регулирования имеет множество недостатков (малое количество реостатных характеристик, потери на сопротивлениях ротора и др.). Между тем, уже появились системы управления асинхронными электроприводами имеющие несравненно лучшие показатели.
1. Рапутов Б.М. Электрооборудование кранов металлургических предприятий. М.: Металлургия, 1990-271 с.
2. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе, М.: Энергия , 1977- 432 с., ил.
Предварительный выбор мощности асинхронного двигателя. Приведение статических моментов и моментов инерции к валу двигателя. Построение механических характеристик электродвигателя. Расчет сопротивлений и переходных процессов двигателя постоянного тока. курсовая работа [1,0 M], добавлен 14.12.2011
Предварительный выбор двигателя по мощности. Выбор редуктора и муфты. Приведение моментов инерции к валу двигателя. Определение допустимого момента двигателя. Выбор генератора и определение его мощности. Расчет механических характеристик двигателя. курсовая работа [81,3 K], добавлен 19.09.2012
Выбор электродвигателя переменного тока. Расчет сопротивлений добавочных резисторов в цепи ротора. Построение механических характеристик электропривода. Построение переходных процессов и определение интервалов времени разгона по ступеням и при торможении. курсовая работа [406,8 K], добавлен 14.11.2012
Проектирование электропривода к электродвигателю АКН-16-44-10. Построение нагрузочных диаграмм; расчет и выбор пусковых и тормозных реостатов, определение рабочих и эквивалентных токов; построение кривых переходных процессов при пуске и торможении. курсовая работа [737,4 K], добавлен 09.10.2011
Расчёт мощности и выбор типа двигателя, пусковых и регулировочных сопротивлений, переходных процессов. Построение нагрузочных диаграмм. Проверка двигателя по нагреву. Описание работы схемы электрической принципиальной электропривода сдвоенного конвейера. курсовая работа [9,7 M], добавлен 17.01.2015
Преимущества и недостатки асинхронного двигателя. Расчет электродвигателя для привода компрессора, построение его механических характеристик. Определение значений моментов двигателя для углов поворота вала компрессора. Проверка двигатель на перегрузку. контрольная работа [2,1 M], добавлен 08.03.2016
Определение сил и моментов, действующих в системе электропривода, приведение их к валу двигателя. Предварительный выбор двигателя. Расчет динамических параметров привода и переходных процессов при пуске и торможении. Анализ современных электроприводов. курсовая работа [1,5 M], добавлен 08.10.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Разработка электропривода механизма подъема подъёмного устройства курсовая работа. Физика и энергетика.
Насколько Важно Искусство В Жизни Человека Эссе
Реферат: Деловая переписка. Скачать бесплатно и без регистрации
Отчет По Научно Исследовательской Практике Юриста
Сочинение Егэ Я Все Чаще Думаю
Теоретические Методы Исследования Курсовая Работа
Реферат: Монополизация экономики. Антимонопольное регулирование экономики.. Скачать бесплатно и без регистрации
Дипломная работа по теме Влияние мировоззрения на уровень притязаний личности
Курсовая работа: Общая характеристика предприятия, отрасли, продукции
Курсовая работа по теме Принципы функционирования региональной экономики
Реферат по теме Психологическая теория права по Петражицкоку
Реферат: Антиглобализм. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная работа: Производная дифференциал и интеграл
контрольная работа по экономической теории
Отчет по практике по теме Экономика и управление на предприятии в горной промышленности на примере ООО 'Сибэнергоуголь'
Реферат по теме Анализ эффективности коммерческой рекламы
Дипломная Работа На Тему Образ России В Произведениях Александра Дюма И Жюля Верна
Курсовая Работа На Тему Adobe Photoshop
Курсовая работа по теме Разработка бизнес-плана инновационного проекта
Приобретенные Пороки Сердца Реферат
Практическое задание по теме Военные дороги моих дедов
Брахманизм. Учение ведической цивилизации - Политология курсовая работа
Технологія приготування булочки виборзької (з добавками) - Кулинария и продукты питания курсовая работа
Вибір транспортного засобу згідно з умовами перевезень за маршрутом руху - Транспорт курсовая работа