Вибір електричного обладнання та схеми управління електричним двигуном

 

 

	Вступ……………………………………………………………………….
1	Принцип   дії  механізму  вертикальної подачі боєприпасів…………
2	Розрахунок  навантажень та вибір двигуна……………………………
3	Розрахунок механічних характеристик…………………………………
5	Вибір електричного обладнання та  схеми управління електричним двигуном
5.1	Основні елементи електричного обладнання підйомного механізму
5.2	Вибір схеми управління підйомного механізму.
6	Техніка безпеки при експлуатації електроприводів
	Оцінка результатів проектування……………………………………….
	Список використаних джерел………………………………………...

ЗМІСТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

 

У наступний час  для забезпечення переміщення крупних вантажів отримав широке розповсюдження електромеханічний транспорт, до якого в першу чергу слід віднести різноманітні вантажні підйомники. Вони використовуються для підйому боєприпасів з підземних сховищ , доставки вантажів та обладнання у підземні командні пункти , шахтні пускові установки , підйому літаків на палубу авіаносців та інше. Особливістю таких систем, як систем автоматичного управління, є то, що переміщення вантажу здійснюється лише у вертикальному напрямі по певному шляху.

Як правило, електромеханічний підйомник складається з шахти, обладнаної дверима, що закриваються на майданчиках розвантаження, кабіни, яка переміщається в шахті уздовж нерухомих вертикальних направляючих, і підйомного механізму.

Основну частину підйомного механізму складає електропривод, управління роботою якого забезпечується елементами системи управління.

До складу елементів системи управління електромеханічним транспортом окрім апаратури загального застосування (контактори, реле, кнопки управління, кінцеві вимикачі і ін.) відносять також спеціальну апаратуру - поверхові перемикачі, перемикачі швидкості, індуктивні датчики, контакти підлоги, дверні контакти, контакти уловлювача, магнітне відведення і поверхові реле.

Мета роботи полягає в проведенні аналізу навантажень та виборі електродвигуна системи вертикальної подачі боєприпасів, виборі комплекту електрообладнання та елементів управління, поширенні знань за курсами «Електричні машини», «Теорія електропривода», «Теорія автоматичного керування», «Моделювання електромеханічних систем», придбанні навичок обґрунтування і прийняття технічних рішень при виборі електрообладнання та розрахунку системи керування.

 

 

1. ПРИНЦИП ДІЇ МЕХАНІЗМУ ВЕРТИКАЛЬНОЇ ПОДАЧІ БОЄПРИПАСІВ

 

Вертикальне транспортування вантажу виконується завдяки спеціальних електромеханічних підйомних механізмів. Підйомники за режимом роботи діляться на 2 великі групи – періодичної (перервної) і безперервної дії. В залежності від швидкості руху платформи підйомники діляться на тихохідні (до 0,5...0,75 м/с) і швидкохідні (більше 0,75 м/с). Вибір типу і параметрів підйомного механізму проводять з урахуванням вихідних даних і законів зміни вантажопотоку. Основними критеріями техніко-економічної оцінки підйомного механізму вертикального транспорту є економічні, функціональні (виробничі).

Найбільшого поширення сьогодні набули підйомники з верхнім розташуванням приводу. Така конструкція електромеханічного підйомника вважається класичною. Нижнє розташування приводу або розташування машинного приміщення на видаленні від шахти зустрічаються рідше і характерні для випадків, коли не немає можливості облаштувати машинне приміщення в ліфтовій шахті зверху над ліфтом.

Габаритні розміри підйомників і конструкція кабіни можуть значно розрізнятися і визначаються призначенням, розташуванням і розміщенням дверних отворів в шахті..

Підйомний механізм, який розглядається в даної роботі, призначений для транспортування боєприпасів з одного рівня на інший. Кінематична схема підйомнику наведена на рисунку 1.1.

Кінематичною схемою називають принципову схему взаємодії підйомного механізму з рухомими частинами - кабіною і противагою. [4] Вибір конкретної схеми  залежить від умов розташування та призначення.

Двигун Д через редуктор Р передає рух канатно-ведучому шківу КШ, на який навитий тяговий канат ТК . Тяговий канат з’єднаний з платформою К підйомника. Зв’язок між шківом і канатом забезпечується за рахунок тертя. Противага П врівноважує частину ваги платформи з вантажем. Для врівноваження ваги канатів застосовано компенсуючий ланцюг КЛ. Відвідний блок БВ призначений для відводу ТК, а натяжні блоки БН забезпечують натяжіння ТК і КЛ.

Підйомник працює за наступним циклом:

1. Пауза, під час якої завантажується платформа.
2. Підйом платформи з вантажем.
3. Друга пауза для розвантаження платформи і завантаження іншим вантажем.
4. Опускання платформи без вантажу чи з іншим вантажем.

 

 

Рис.1. Кінематична схема підйомного механізму

 

2. РОЗРАХУНОК  НАВАНТАЖЕНЬ ТА ВИБІР  ДВИГУНА

Початкові дані (обстановка)

Номінальна маса вантажу mвн = 1100 кг, маса кабіни mк = 1200 кг, кількість гілок тяглових канатів nтк = 2, кількість компенсуючих ланцюгів nкл = 1, висота підйому Н = 30 м, швидкість кабіни Vк = 1 м/с, час завантаження і розвантаження tзр = 60 с, діаметр тяглового канату dк = 10,5 мм, маса 1 м тяглового канату  
mтку = 0,39 кг/м, маса 1 м компенсуючого ланцюга mклу = 0,7 кг/м, діаметр канатоведучого шківу Dкш = 0,5 м, діаметр блоку відвідного Dбв = 0,4 м, діаметр блоку натяжного Dбн = 0,6 м, маса канатоведучого шківу mкш = 50 кг, маса блоку відвідного mбв = 40 кг, маса блоку натяжного mбн = 50 кг

Аналізуючи статичні режими роботи необхідно розрахувати навантаження на валі двигуна під час підйому та опускання з урахуванням завантаження підйомника номінальним вантажем mвн, 0,5mвн, і для пустої кабіни mвн=0. Всі розрахунки будуть проведені як для підйому, так і для спуску вантажу.

Масу противаги визначають з умови врівноваження ваги підйомника і половини номінального вантажу:

 

,      (2.1)

 

де  mп – маса противаги;

mк – маса платформи підйомнику;

mвн – маса номінального вантажу.

 

.

 

 

На першому етапі необхідно розраховувати швидкості всіх елементів механізму підйому підйомника, передаточні відношення для елементів, що обертаються і радіуси приведення кінематичних ланцюгів для елементів, що рухаються поступально.

Кутова швидкість канатоведучого шківу :

 

,       (2.2)

 

де  wкш – кутова швидкість канатоведучого шківу;

Vк – швидкість кабіни;

Dкш – діаметр канатоведучого шківу.

.

 

Передаточне відношення між валом двигуна і канатоведучим шківом

 

,      (2.3)

 

де  ікш – передаточне відношення між валом двигуна і канатоведучим шківом;

w0 – синхронна швидкість двигуна (w0 = 104,7рад\с).

 

.

 

Кутова швидкість відвідного блоку

 

,      (2.4)

 

де  wбв – кутова швидкість відвідного блоку;

Dбв – діаметр відвідного блоку.

 

.

 

Передаточне відношення між валом двигуна і відвідним блоком

 

,      (2.5)

 

де  ібв – передаточне відношення між валом двигуна і відвідним блоком.

.

 

Кутова швидкість блоку натяжного

 

,      (2.6)

 

де  wбн – кутова швидкість блоку натяжного;

Dбн – діаметр блоку натяжного.

 

.

 

Передаточне відношення між валом двигуна і блоком натяжним

 

,      (2.7)

 

де  ібн – передаточне відношення між валом двигуна і блоком натяжним.

 

 

Радіус приведення кінематичного ланцюга

 

,      (2.8)

 

де  Rпр – радіус приведення кінематичного ланцюга.

 

.

 

Для підвищення надійності, гнучкості і зносостійкості канатів їх використовують невеликих діаметрів, а необхідний запас міцності досягається за рахунок використання кількох паралельних гілок. Масу тягових канатів і компенсуючих ланцюгів визначають з урахуванням маси 1 м, довжини і кількості паралельних гілок.

Момент на осі канатоведучого шківу

 

,      (2.9)

 

де  М1 – момент, що створюється противагою;

М2 – момент, що створюється платформою підйомника.

Знайдемо момент М1 за формулою

 

,     (2.10)

 

де  mткп – маса тягових канатів справа від канатоведучого шківа;

mклп – маса компенсуючого ланцюга справа від канатоведучого шківу;

g – прискорення вільного падіння.

 

Н·м

 

Знайдемо момент М2

 

,    (2.11)

 

 Н·м

 

де  mткл – маса тягових зліва від канатоведучого шківу;

mклл – маса компенсуючого ланцюга зліва від канатоведучого шківа;

mв- маса вантажу.

 

 

Піднімання

 

 Н·м

 

 Н·м

 

 Н·м

 

 Н·м

 

Спуск

Знайдемо момент М1

 

 Н·м

 

Тепер можемо знайти момент М2 що створюється платформою підйомника

 

 Н·м

 

 Н·м

 

 Н·м

 

Тепер можна знайти момент на вісі канатоведучого шківу під час спуску

 

 Н·м

 

 Н·м

 

 Н·м

 

Додатні значення Мкш під час підйому боєприпасів і від’ємні під час спуску відповідають гальмівному режиму двигуна і момент на валу двигуна знаходять за формулою

 

,      (2.12)

 

де  h - коефіцієнт корисної дій двигуна. Вважаємо, що h = 0,8 і КПД не змінюється при зміні навантаження.

Мдв – момент на валу двигуна.

Від’ємні значення Мкш під час підйому і додатні під час спуску відповідають рушійному режиму двигуна і момент на валу двигуна знаходять за формулою

 

       (2.13)

 

Тоді при підйомі момент на валу двигуна буде дорівнювати

 

 Н·м

 

 Н·м

 Н·м

При спуску момент на валу двигуна буде дорівнюватись

 

 Н·м

 

 Н·м

 

. Н·м

 

Оскільки двигун ще не обраний, його швидкість розрахую за приблизною формулою:

 

,     (2.14)

 

де  Мдв – поточне значення моменту двигуна;

w - швидкість двигуна;

Мдвн – номінальний момент двигуна, що дорівнює моменту при підйомі номінального вантажу.

Під час спуску швидкість w0 має від’ємні значення.

Розрахуємо швидкість двигуна під час підйому

 

Рад/с

 

, Рад/с

 

. Рад/с

 

Зробимо теж саме для спуску

 

, Рад/с

 

 Рад/с,

 

 Рад/с,

 

Механічна потужність двигуна обчислюється за формулою

 

,       (2.15)

 

де  Р – потужність двигуна.

Обчислимо потужність двигуна під час підйому

 

кВт,

 

 кВт,

 

 кВт.

 

Потужність двигуна під час спуску

 

 кВт,

 

 кВт,

 

 кВт,

 

Результати розрахунків за формулами (3.9),(3.12),(3.13),(3.14),(3,15) для підйому і спуску вантажів надані в таблиці 1.

 

Таблиця 1. – Показники статичних режимів роботи електроприводу підйомнику

Розрахункова величина	Підйом			Спуск
	0	0,5	Ном.	0	0,5	Ном.
МКШ, Н×м	1466,8	-3,35	-1473	1478,4	8,426	-1461,574
Мдв, Н×м	-439,9	1,004	441,8	-443,43	-2,52	208,5
w, рад/с	95,3	104,6	94,23	-94,23	-104,6	-98,4
Р, кВт	-41,92	0,105	41,63	41,78	0,26	-27,6

 

За результатами розрахунків стає можливим побудувати графіки залежності потужності двигуна від

 

 

 Рис.2  Графік залежності Р від mв/mвн

 

При виборі двигуна вважаємо, що підйомник послідовно підіймає і опускає вантажі, що вказані у таблиці.2.