Электропривод кормораздатчика-смесителя КС - 1.5

Введение

Основная тенденция развития современного сельского хозяйства - его интенсификация и индустриализация на базе достижений науки, техники и передового опыта. Всё более важное значение приобретает  автоматизация производственных процессов, которая становится одним из решающих факторов роста производительности труда, увеличение количества получаемой продукции, повышение её качества, снижение себестоимости, улучшение условий труда. Уровень автоматизации и электромеханизации сельскохозяйственных предприятий чрезвычайно высок. Если говорить в самом общем виде, то средства автоматики принимаются здесь для подачи, распределения воды и мойки, приготовления и раздачи кормов, регулирования микроклимата, уборки и утилизации отходов.

Для сельского хозяйства характерны особенности условий работы электроприводов различных процессов сельскохозяйственных машин и агрегатов. Эта особенность связанна с тем, что для многих производственных процессов сельского хозяйства характерна неравномерность загрузки рабочих органов, периодичность работы, а в некоторых случаях суточность работы. Поэтому требуется производить выбор соответствующих типов электродвигателей, по условию защиты их от воздействия окружающей среды, от классификации помещений и места установки электропривода, а также питания электропривода от сети соизмеряемой мощности.

 

Содержание

Задание на курсовое проектирование

Введение

1. Описание технологического процесса

2. Предварительный выбор электродвигателя  для перемещения кормораздатчика

3. Расчёт по определению потери напряжения при пуске АД по заданным условиям

4. Расчёт и построение механических  характеристик и нагрузочных  диаграмм рабочей машины

5. Расчёт переходных режимов  электропривода 

6. Расчёты по определению температуры  электродвигателя

7. Заключение о правильности предварительного выбора электродвигателя

8. Описание работы принципиальной  схемы управления

9. Выбор элементов схемы управления

Литература

электродвигатель кормораздатчик напряжение нагрузочный

 

Задание

на курсовое проектирование

Курсовая работа на тему «Электропривод кормораздатчика-смесителя КС - 1.5», должен содержать следующие вопросы:

1. Описание технологического процесса.

2. Предварительный выбор электродвигателя  для перемещения кормораздатчика. 

3. Расчёт по определению потери  напряжения при пуске АД по заданным условиям.

4. Расчёт и построение механических  характеристик и нагрузочных  диаграмм рабочей машины.

5. Расчёт переходных режимов  электропривода.

6. Расчёты по определению температуры  электродвигателя.

7. Заключение о правильности предварительного выбора электродвигателя.

8. Описание работы принципиальной  схемы управления.

9. Выбор элементов схемы управления.

Исходные данные вариант 52.3:

Подача при раздаче корма  с полностью открытыми заслонками, т/ч	30
Частота вращения подающего механизма, об/мин	14
шнековой мешалки, об/мин	80
раздающих шнеков, об/мин	220
Скорость передвижения, м/с	0.36
Длина раздатчика, мм	2700
Ширина, мм	1800
Высота, мм	1970
Масса, кг	930

 

Данные для расчёта снижения напряжения при пуске асинхронного двигателя: мощность трансформатора 160 кВА, загружен на 90%, линия выполнена проводом А-25длиной 0.1 км, мощность большого двигателя 15 кВт.

 

Аннотация

Курсовая работа по дисциплине «Электропривод»  на тему «Электропривод кормораздатчика  смесителя КС - 1.5» состоит из расчётно-пояснительной записки на 22 листах формата А4, содержащий 1 таблицу, 3 рисунка одного листа графической части формата А2, одного - А3 и двух - А4.

В курсовом проекте разработаны  все пункты, согласно задания, а именно, выбора и проверки электропривода раздатчика-смесителя Кс - 1.5, выбора аппаратуры управления и защиты, приведены описания технологического процесса и принципиальной электрической схемы управления.

Ключевые слова: электропривод, механическая характеристика, момент сопротивления, нагрузочная диаграмма, кривая разбега, кинематическая схема.

 

1. Описание технологического процесса

Кормораздатчик-смеситель КС - 1.5 предназначен для смешивания и раздачи влажных (60...80%) кормовых смесей всем возрастным группам свиней на репродукторных и откормочных фермах. Раздатчик перемещается по рельсовому пути, проложенному вдоль кормушки. Может раздавать корм в кормушку, расположенные по одну или одновременно обе стороны от раздатчика. Может быть использован для приготовления и раздачи полужидких и сухих кормов.

Основными узлами кормораздатчика  являются: бункер, шнековая и лопастная  мешалки, два выгрузных шнека, два  дозирующих устройства ходовая тележка, привода, распределительная коробка  для оператора, электрооборудование.

Бункер цилиндрический, с усечёнными конусами верхом и днищем ёмкость 2 м³. 0н устанавливается на раме ходовой тележки. В бункере монтируется шнековая и лопастная мешалки. В днище бункера имеются выгрузные окна, перекрываемые дозирующими устройствами. К днищу бункера прикреплены распределительная коробка и два выгрузных шнека -левый и правый. К бункеру прикреплён шкаф с электроаппаратурой и пульт управления раздатчиком.

Шнековая мешалка состоит из вертикального вала, шнека, самоцентрирующейся верхней опоры, разравнивателя. На нижнем конце вала имеется шлицевое соединение, с помощью которого шнек соединяется с выходным валом второй ступени распределительной коробки.

Лопастная мешалка состоит из ступицы, лопастей и устройства, препятствующего  сводообразованию.

Шнековая и лопастная мешалки приводятся в действие от мотор-редуктора МЦ2С-125/56 через распределительную коробку. Мощность электродвигателя смесителя 5,5 кВт.

Каждый из выгрузных шнеков состоит  из корпуса, вала с винтовой навивкой, опор, электродвигателя мощностью 0,55 кВт, клиноремённой передачи. В патрубке, которым шнек крепится к днищу бункера, имеется дозирующее устройство.

Дозирующее устройство состоит  из заслонки, к которой прикреплена  зубчатая рейка, шестерни, вала, штурвала. Дозирование осуществляется в  результате изменения величины выгрузных окон заслонками, перемещаемыми в ручную с помощью штурвала. Величина открытия окон определяется указательной стрелкой. Чтобы жидкая фракция корма не вытекала через щели между заслонкой и её направляющими, дозирующее устройство оборудовано специальными уплотнениями.

Ходовая тележка состоит из рамы, ведомой и ведущей колёсных пар, ленточного тормоза, устройства для  автоматической остановки кормораздатчика  при встрече с препятствиями. Последнее состоит из кронштейна, качающейся рамы и конечного выключателя. Ведущая колёсная пара тележки получает вращение от электродвигателя мощностью 0,55 кВт через мотор-редуктор МЦ2С-63/71 и цепную передачу. Распределительная коробка предназначена для передачи крутящего моменте от мотор-редуктора рабочим органам. Основными узлами её являются: корпус, крышка, входной вал с шестерней, выходной вал с зубчатым колесом, шестерня второй ступени, зубчатое колесо и выходной вал второй ступени, конический подшипник.

Основными узлами электрооборудования раздатчика являются: электродвигатель смесителя мощностью 5.5 кВт, два электродвигателя выгрузных шнеков и ходовой тележки мощностью 0.55кВт, пульт управления, пускозащитная аппаратура, защитно-отключающее устройство. Электродвигатели кормораздатчика управляются автономно вручную. Электрооборудование запитывается через кабель, укладываемый в желоб.

Кормораздатчик работает так. Закрывают  выгрузные окна в днище бункера 5 (лист 1 графической части), включают в работу мешалки и подают сверху в этот бункер компоненты корма. Разравниватель 7 равномерно распределяет корм по бункеру. Шнековая 8 и лопастная 9 мешалки перемешивают корм до заданной степени однородности. В процессе перемешивания корм поднимается шнековой мешалкой снизу вверх, где отбрасывается к стенкам бункера и опускается вниз самотёком. Лопастная мешалка перемешивает нижние слои корма и подаёт их к шнековой мешалке. После завершения процесса перемешивания корма открывают заслонки дозирующих устройств на заданные нормы дачи и включают раздатчик, на движение. Как только выгрузные отверстия шнеков 3 окажутся над кормушками, включают эти шнеки в работу. Корм поступает из бункера 5 через дозирующее устройство 4 в шнеки 3 и доставляются ими в кормушки. После опорожнения бункера от корма раздатчик останавливают, выключают рабочие органы и придают ему обратный ход. Корм может раздаваться в одну кормушку или две одновременно, расположенные соответственно по обе стороны от раздатчика. Раздатчик перемещается по рельсовому пути, смонтированному между кормушками. Ширина колеи 750 мм. Кормушки должны находится под выгрузными окнами шнеков. Раздатчик предназначен для использования в блоке кормоцеха с помещением для содержания животных. Им управляет оператор через пульт управления. Оператор находится на площадке, установленной на раме ходовой тележки. Перед оператором расположены пульт управления, штурвалы дозирующих устройств. На площадку оператора выведена педаль ленточного тормоза ходовой тележки.

2. Предварительный выбор электродвигателя  для перемещения кормораздатчика

Выбор электродвигателя следует начать с определения необходимой мощности на его валу. Для тележки кормораздатчика:

 

где х - скорость движения раздатчика х=0.36 м/с

з_п - КПД передачи, принимаем з_п=0.9.

Усилие на перемещение:

где m_г - масса груза, т

m_т - масса тележки, т

g = 9.81 м/с² - ускорение свободного падения

где а₁ и b₁ - коэффициенты а₁=45 Н/кН, b₁=16

, Н/кН

, Н

, кВт

Р_дв Р

Для привода тележки выбираем асинхронный  двигатель с короткозамкнутым ротором  на частоту вращения n_с=1500 мин^-1: АИР71А4У3 IР - 64 IМ - 1001, Р_н=0.55 кВт, з=70.5%, cosц==0.7, S_н=9.5%, К_п=2.3, К_кр=2.2, К_min=1.8, К_i=5, J=0.0014 кг · м², m=7.8 кг.

Двигатель предназначен для работы в продолжительном режиме, когда:

t_р>4Т

где t_р - время работы двигателя, мин

Т - постоянная времени нагрева, мин

 

где m - масса двигателя, кг

х_н - установившаяся номинальная температура перегрева, ⁰С

з_н - КПД двигателя

, мин

Время работы электродвигателя:

где L - путь перемещения, м; L=144м

х - скорость, м/с

, мин

t_р>4Т

6.67 мин < 65.08 мин

Двигатель работает в кратковременном режиме, следовательно можно выбрать двигатель меньшей мощности взамен данного:

, кВт

Выбираем двигатель АИР63В4У3 IР - 64, IМ - 1001, Р_н=0.37 кВт, з=68%, cosц==0.7, S_н=12%, К_п=2.3, К_кр=2.2, К_min=1.8, К_i=5, J=0.0013 кг · м², m=5.6 кг.

 

3. Расчёт по определению потери  напряжения при пуске АД по  заданным условиям

Фактическое отклонение напряжения на зажимах электродвигателя в период его пуска:

где ?U_л% - потери напряжения в предварительно загруженной линии при пуске электродвигателя;

?U_тр% - потери напряжения в трансформаторе;

дU_надб% - надбавка напряжения трансформатора;

дU_откл% - отклонение напряжения на шинах первичного напряжения при 100% нагрузке трансформатора.

где ?U_лдп% - потеря напряжения в линии до пуска электродвигателя;

Z_л - полное сопротивление линии, Ом

Z_дв - полное сопротивление двигателя при пуске, Ом

где I_max - максимальный ток в линии до пуска, А

r₁ и х₁ - удельное активное и реактивное сопротивления линии, Ом/км

cosц  - коэффициент мощности нагрузки  в линии;

l - длина линии, км

 

где S_р - расчётная мощность линии без двигателя, кВА

U_н - номинальное напряжение линии, кВ

А

Ом

где К_i - кратность пускового тока двигателя;

I_н - номинальный ток двигателя, А

А

Ом

Потеря напряжения в трансформаторе при пуске электродвигателя:

 

где U_к% - напряжение короткого замыкания, %

S_тр - фактическая полная мощность трансформатора, кВА

К_iф - фактическая кратность пускового тока;

S_дв - полная номинальная мощность электродвигателя, кВА

cosц_пдв - коэффициент мощности двигателя в начальный момент пуска, принимаем cosц_п.дв= cosц_н.дв

S_н - полная суммарная мощность прочей нагрузки, кВА

cosц_н=0.95 - коэффициент мощности прочей нагрузки

r_л=r₁·l=0.1·1.14=0.114 Ом

х_л=х₁·l=0.32·0.1=0.032 Ом

r_дв=Z_дв·cosц_п.дв=1.1·0.89=0.98 Ом

х_дв=Zдв·sinц_п.дв=1.1·0.456=0.5 Ом

кВА

Принимаем надбавку на трансформаторе дU_надб%=5%, а отклонение дU_откл%=0%:

Произведём  проверку устойчивости работы двигателя  кормораздатчика, учитывая колебание  напряжения:

 

М_мин=М_min·U² > М_с

где М_min - минимальный момент двигателя

М_с - момент сопротивления машины, Н·м

U - падение напряжения;

М_min=М_н·К_min

где щ_н - номинальная частота вращения, с^-1