Привод электростеклоподъемника

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И  НАУКИ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИ

ТАГАНРОГСКИЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ

ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА

 

 

 

Факультет безотрывных  форм обучения

 

 

 

 

Кафедра электротехники и  мехатроники

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине: «Электрический привод»

Тема проекта: «Привод  электростеклоподъемника»

 

 

 

 

 

 

 

«_____»______________ Выполнила студентка  группы

__________    

 

«_____»______________ Проверил__________

__________    Полуянович Н.К.

 

 

 

 

 

Таганрог 2013г. 

Содержание

Введение……………………………………………………………………….….3

1. Описание технологической и кинематической схем установки…………...5
2. Расчет  механической нагрузки рабочей машины и построение нагрузочной диаграммы электродвигателя……………………………........8
3. Выбор типа электродвигателя……………………………………………..11
4. Расчет и построение механической характеристики рабочей машины. Проверка  выбранного электродвигателя по перегрузочной способности………………………………………………………………….12
5. Определение времени пуска и торможения привода……………………..14
6. Рассчитать и построить механическую характеристику электродвигателя. Определить фактическое и допустимое число пусков привода в час…………………………………………………………………………….16
7. Определение мощности двигателя из условий нагрева…………………...19
8. Определение активной и реактивной мощности, потребляемые из сети двигателем, и  cosφ…………………………………………………………..21
9. Составление принципиальной и монтажной электрических схем управления электроприводами. Дать описание работы принципиальной схемы……………………………………………………………..…………..23
10. Выбор аппаратуры управления и защиты…………….…………….……...25
11. Расчетпоказателянадежностиэлектропривода…………………….……….27

Заключение…………………………………………………………………….29

Список использованной литературы………………………………………...30

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Во всех современных автомобилях  сейчас используются электростеклоподъемники (далее ЭСП). Практическое применение стеклоподъемников как механинических так и электрических заключается в перемещении и удержании опускных стекол автомобиля в любых положениях. Актуальность данной курсовой работы состоит в том что существует множество разнообразных конструкций ЭСП (тросовые, реечные, рычажные),  схем их упраления для разных автомобилей.

Управление ЭСП  может  осуществляться управляющими кнопками  или дистанционно (доводчиками совмещенными с охранной системой или сигнализацией автомобиля).

Часто управление стеклоподъемниками всех окон дублируются для водителя на водительской двери или находятся  в доступном для водителя месте. Также подобные центры управления комплектуются  дополнительной кнопкой, отключающей  управление стеклами с переключателей расположенных на дверях. Это дает возможность управлять стёклами только с водительского места  и делает перевозку детей более  безопасной для них.

В связи с практически  полной автоматизацией всего электрооборудования  автомобилей научная новизна данной курсовой работы заключается в том , что управление ЭСП будет осуществляться автоматически с помощью доводчиков. Существует 2 разновидности доводчиков – «простой» и «интеллектуальный». Простой при постановке машину на сигнализацию просто поднимает стекло. На этом его функции заканчиваются.

Название «интеллектуальные» – это скорее рекламный ход  фирм-производителей, я бы просто назвал «доводчики с расширенными функциями». Например набор функций доводчика Beta-10:

-Открытие/закрытие стекла в одно касание или по обычной схеме (пока нажата кнопка);

-Одновременное управление двумя стеклами в одном или противоположных направлениях;

-Автоматическое закрытие стекол при постановке автомобиля на охрану (без использования дополнительных элементов);

-Возврат стекол в предыдущее положение при снятии с охраны (если автомобиль находился в режиме охраны не более 120 минут);

-Блокирование кнопок ЭСП в режиме охраны;

-Откат стекла при встрече с препятствием с возможностью включения/ выключения функции в любой момент времени;

-Самообучение контроллера для компенсации образующихся люфтов и адаптации к конкретным механизмам (конструкциям) стеклоподъемников;

-Возможность подключения дополнительных кнопок управления ЭСП

Возможности использования  современных электроприводов продолжают постоянно расширяться за счет достижений в сложных областях науки и  техники, электромашиностроении и  электроаппаратостроении, электронике и вычислительной технике, автоматике и механике.

В своей работе я рассмотрю  реечный электростеклоподъемник ЭСП-Р-01 производства ООО «Урал-АвтоКомплект» г.Сарапул. Внутри двери вертикально закрепляется неподвижная зубчатая рейка, входящая в зацепление с шестерней, установленной на приводном валике. Электродвигатель с редуктором крепится на направляющей пластине, соединенной со стеклом. При вращении шестерни направляющая пластина вместе с электродвигателем, редуктором и стеклом совершает вертикальное перемещение относительно рейки.

 

                        Техническиехарактеристики ЭПС.

 

Номинальноенапряжениепитания, В	12
Время подъема (опускания) стекла не более, сек	5
Номинальное усилие при подъеме, Н	120
Потребляемый ток при  номинальном усилие не более, А	7.5
Уровеньшума, дб	40-50
Режимработы	кратковременный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Описание технологической и кинематической схемы

 

Электростеклоподъёмник — устройство в автомобиле позволяющее открывать, закрывать, удерживать в определенном состоянии боковые стёкла дверей , нажатием на кнопку.

 

Стеклоподъемники включают в себя два основных узла:

1. Привод - создает крутящий  момент, достаточный для перемещения  стекла.

2. Механизм подъема стекла - преобразует  вращательное движение валика  привода в поступательное движение  стекла.

 

Рисунок 1 Реечный электростеклоподъемник ЭСП-Р-01

 

Привод стеклоподъемника может быть:

1. Механическим. Механический  привод стеклоподъемника состоит  из:

   - рукоятки;

   - пары прямозубых  шестерен для увеличения усилия  и передачи его на приводной  валик.

2. Электрическим. Электрический  привод стеклоподъемника - это реверсивный  электродвигатель со встроенным  червячным редуктором. На приводной  валик редуктора устанавливается  шестерня привода или барабан.

 

Роль направляющих стекла для всех конструкций стеклоподъемников (будь то механические стеклоподъемники или электростеклоподъемники) выполняют:

1. Желобки на внутренних  сторонах рамок дверей, удерживающие  стекло за его боковые кромки;

2. Специальные рельсы, неподвижно  закрепленные в корпусе двери.  По этим рельсам скользят установленные  на нижней кромке стекла ползуны.

3. Уплотнитель окна ограничивает  перемещение стекла вверх, резиновый  демпфер - перемещение стекла  вниз.

Рисунок 2 Положение ЭСП в двери автомобиля

 

Внутри двери вертикально  закрепляется неподвижная зубчатая рейка. Эта зубчатая рейка входит в зацепление с шестерней, установленной  на приводном валике. Электродвигатель с редуктором крепится на направляющей пластине, соединенной со стеклом. При  вращении шестерни направляющая пластина вместе с электродвигателем, редуктором и стеклом совершает вертикальное перемещение относительно рейки.

Достоинство реечного механизма: постоянство скорости перемещения, простота конструкции и надежность.

Недостаток реечного механизма: большой габарит по высоте, что ограничивает его применение.

 

На Рис.3 представлена кинематическая схема ЭСП, мотор-редуктор которого смонтирован непосредственно на пластине крепления стекла, а зубья его ведущей шестерни входят в зацепление с зубьями направляющей, обеспечивая ей перемещение в вертикальной плоскости. В отличии от других ЭСП передача усилия от мотор-редуктора на исполнительный механизм осуществляется с помощью металлических зубчатых пар.

Рисунок 3 Кинематическа схема ЭСП. 1 – двигатель, 2 - шестерня, 4 - редуктор стеклоподъемника, 3 - зубчатая рейка

Рисунок 4 Схема ЭСП

 

2. Расчет  механической нагрузки рабочей машины и построение нагрузочной диаграммы электродвигателя

 

Нагрузочные диаграммы представляют собой зависимости момента спротивления на валу электродвигателя или рабочей машины, мощности или тока электродвигателя от времени, т.е. М_с(t), Р(t), I(t). Нагрузочные диграммы могут быть получены экспериментально или рассчитаны аналитически.

Подъемно – транспортные  машины  отличаются чрезвычайно  большим разнообразием по своим  технологическим характеристикам. Однако расчет мощности привода всех этих машин определяется по одной  и той же формуле

Р= (120*0.137)/0.84=20 Вт

где F – суммарное усилие, необходимое на преодоление сил сопротивление движению, Н; υ –линейная скорость, м/с;  η_п – к.п.д. передачи

V – скорость подъёма груза (стекла) по данным от производителя равна      

4 сек. (при среднем размере  стекла 55см) 

;

;

Мощностные характеристики двигателя взяты из паспорта

нагрузочный момент — 3 Н*м, пусковой момент — 14 Н*м,

Рисунок 5 Нагрузочная диаграмма электродвигателя

за время работы перегрев не успевает достичь установившейся величины, а за время паузы t_о двигатель охлаждается до температуры окружающей среды

Для построения нагрузочной  диаграммы необходимо определить следующие  величины:

Номинальныймоментдвигателей

 

 

Величинасреднегопусковогомоментадвигателей

 

 

 

Величинатормозногомомента

 

 

Момент сопротивления

 

 

Время пуска двигателя

 

 

Время торможения

 

 

 

 

Вывод:

 Данный привод устраивает  нас по пусковому моменту и  по скорости подъема груза  (стекла). Глядя на нагрузочную  диаграмму ЭП можно сказать,  что время за которое поднимается и останавливается стекло полностью совпадает с заявленными характеристиками производителя

 

Рисунок 6

 

 

 

 

3. Выбор типа электродвигателя

 

В электростеклоподъемнике применяют главным образом двигатели постоянного тока.

Достоинства и недостатки ДПТ

Достоинства:

• Простота устройства и управления
• Практически линейные механическая и регулировочная характеристики двигателя
• Легко регулировать частоту вращения.
• Хорошие пусковые свойства (большой пусковой момент).

Недостатки:

• Необходимость профилактического обслуживания коллекторно-щёточных узлов
• Ограниченный срок службы из-за износа коллектора

 

Скорость на выходе ДПТ  пропорциональна напряжению на входе, следовательно можно изменяя напряжение управлять движением. Такой способ применяют для относительно маломощных двигателей. Для управления более сильными двигателями используют принцип ШИМ, когда изменяется не величина напряжения, а длительность его приложения к двигателю.

Для уменьшения номинального напряжения двигателя в автомобильных  стартёрах применяют двигатель  постоянного тока с четырьмя щётками, при этом эквивалентное комплексное  сопротивление ротора уменьшается  почти в четыре раза, при этом статор имеет четыре полюса (две  пары полюсов).