Электропривод кормораздатчика-смесителя КС - 1.5

где S_н - номинальное скольжение

с^-1

Н·м

Н·м

4.82·0.755²=2.7 Н·м < 2.75 Н·м

Условие устойчивой работы двигателя не выполняется, поэтому возвращаемся к выбранному ранее двигателю АИР71А4У3 IР-64, IМ -1001.

 

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

Потребляемая мощность рабочей  машины Р_м=0.374 кВт, угловая частота вращения с^-1, щ_н=щ₀·(1 - S)=157·(1-0.095)=142.1 c^-1.

Номинальный момент сопротивления:

Н·м

Чтобы построить механическую характеристику, используем обобщённую формулу:

М_с=М_со+(М_сн - М_со)·у^х

где М_со - начальный момент сопротивления, Н·м

у - угловая скорость в относительных  единицах;

х - показатель степени, зависит от вида машины.

Для нашего случая х=0, так как сопротивлением движению машины являются лишь силы трения. Зависимость приобретает вид  М_с=М_сн.

Рисунок 1. График механической характеристики

 

Для построения нагрузочной диаграммы  произведём анализ работы двигателя тележки. Начало движения производится с максимальной загрузкой F_пр, посчитанной выше, мощность машины при этом также максимальная Р_мн=374 Вт, но затем корм выгружается и к концу прохода, длинна которого L=72 м, становится минимальной:

F_пр.к=0.93·9.81·39.24=358 =358 Н

кВт=142 Вт

Время за которое нагрузка снижается  с Р_мн до Р_min:

c

Затем кормораздатчик возвращается на прежнее место за время ?t₁=?t₂=200c.

Рисунок 2. Нагрузочная диаграмма  кормораздатчика

 

5. Расчёт переходных режимов  электропривода

Определение приведённого момента  инерции энергетического машинного  устройства и электромеханической  постоянной времени.

Приведённый момент инерции:

где J_рот - момент инерции ротора электродвигателя, кг·м²;

J_ред - момент инерции редуктора J_ред=0.2· J_рот

кг·м²

Электромеханическая постоянная:

где S_к - критическое скольжение

S_к=S_н·2·К_кр

S_к=9.5·2·2.2=41.8%

М_к - критический момент

М_к=К_кр·М_н

Н·м

М_к=2.2·3.87=8.51 Н·м

 

 с

Вычисление продолжительности  разбега и остановки электродвигателя.

Время пуска:

где М_п - пусковой момент электродвигателя:

М_п=К_п·М_н

М_п=2.3·3.87=8.9 Н·м

с

Полное время остановки:

с

Для более точного расчёта времени  разбега построим кривую разбега. Построив механические характеристики двигателя  и рабочей машины, строим кривую избыточного момента, которую заменяем ступенчатым графиком. Из его находи время разгона на отдельных участках:

Точки для построения механической характеристики электродвигателя:

1. М_п=8.9 Н·м; щ_п=0

2. М_min=K_min·М_min=1.8·3.87=6.97 Н·м; щ=0.15· щ_н=0.15·142.1=21.3 с^-1

3. М_к=8.51 Н·м; щ_к=щ_к·(1-S_к)=157·(1-0.418)=91.37 с^-1

4. М_н=3.87 Н·м; щ_н=142.1 с^-1

5. М=0; щ₀=157 с^-1

По  графику 3 определяем промежутки ?щ_i и момент М_i и вычисляем ?t_i:

с с

с с

с с

с

Общее время разгона: с

Вычисляем пути выбега.

Угол  поворота ротора электродвигателя:

рад

Путь  выбега:

м

 

Учёт колебания напряжения осуществляется путём корректировки пускового, минимального и максимального вращающих  моментов электродвигателя

М_пи=М_п·U²

М_ки=М_к·U²

М_мин=М_min·U²

М_пи=6.9·0.757²=5.1 Н·м

М_ки=8.51·0.757²=4.88 Н·м >2.63 Н·м=М_с

М_мин=6.97·0.757²=4 Н·м

Запуск и устойчивая работа двигателя  при снижении напряжения обеспечиваются.

Вычисление потерь энергии при  пуске:

?W_п=0.81·i_п² ·?Р_хн·t_п

где ?Р_хн - потери в обмотках при номинальной нагрузке

?Р_хн=М_н·щ·S_н

?Р_хн=3.87·157·0.095=57.72 Вт

?W_п=0.81·7² ·57.72·0.801=1835 Вт ·с

Потери при пуске без нагрузки:

?W_п0=J·щ₀²=0.017·157²=419 Дж

При торможении противовключением:

?W_т=3·J·щ₀²=3·0.017·157²=1257 Дж

 

При динамическом торможении:

Дж

6. Расчёты по определению температуры  электродвигателя

Определим постоянную времени нагрева:

где С - удельная теплоёмкость двигателя

С=400·m=400·7.8=3120 кг ·с

А - удельная теплоотдача

где х_ун - превышение температуры двигателя над температурой окружающей среды х_ун=60⁰С

?Р_н - потери в электродвигателе

кВт

Вт/⁰С

с

 

Установившаяся температура двигателя:

где б=0.5

Вт

⁰С

Превышение температуры двигателя  в конце работы:

х_нач=0 поэтому ⁰С

Так как время пуска очень  мало нагрев двигателя при пуске  также мал. Из полученных данных можно  сделать вывод , что двигатель  работает без перегрева.

7. Заключение о правильности  предварительного выбора электродвигателя

Сравним минимальный вращающий  момент электродвигателя с моментом сопротивления при разгоне с  учётом того, что вращающий момент Асинхронного электродвигателя пропорционален квадрату напряжения.

Номинальный момент по условиям пуска:

 

Номинальная мощность:

где К_з=1.5 - коэффициент запаса

М_ф - приведённый момент сопротивления машины

М_ф=1.2·М_с

М_ф=1.2·2.63=3.16 Н·м

м_т - кратность момента трогания

Н·м

кВт

Условия выполняются.

Допустимое отклонение напряжения:

Проверка устойчивости работы:

кВт

допустимое снижение напряжения на зажимах работающего электродвигателя по условиям устойчивости:

где м_с - максимальная нагрузка работающего двигателя в долях от номинальной нагрузки электродвигателя

Все условия по устойчивости двигателя, температурный режим, условия по времени и устойчивости пуска  выполняются. Следовательно, двигатель  для привода кормораздатчика  выбран правильно.

8. Описание работы принципиальной  схемы управления

При включенном рубильнике QS загорается лампа HL, сигнализация о наличии напряжения в цепи управления. При нажатии кнопки SB2 замыкается цепь магнитного пускателя КМ1 и запускается электродвигатель смесителя М1. Затем кнопкой SB4 подают напряжение на катушку реверсивного магнитного пускателя КМ2 и промежуточного реле КV1, которое своими замыкающими контактами блокирует пусковую кнопку SB4. запускается электродвигатель ходовой части (тележки) кормораздатчика М2. для движения кормораздатчика вдоль кормушек вперёд. Кнопкой SB7 включают электродвигатель первого шнека М3 или кнопкой SB9 включают электродвигатель второго шнека М4 в зависимости от того, на какую сторону раздаётся корм. При двухсторонней раздаче корма включают оба шнека.

При нажатии педали тормоза размыкаются  контакты конечного выключателя SQ1, отключается тяговый электродвигатель М2, и под действием тормоза и сил сопротивления движению кормораздатчик почти мгновенно останавливается.

При отпускании педали тормоза контакты SQ1 снова замыкаются и происходит мгновенное включение тягового электродвигателя М2 без дополнительного нажатия кнопки SB4 или SB5, и движение происходит в ту сторону, в которую двигался кормораздатчик до нажатия педали тормоза. В данном случае кормораздатчик двигался вперёд, промежуточное реле KV1 находится под напряжением и его контакты будут замкнуты, блокируя кнопку пуска SB4.

Если на пути движения вперёд встретится препятствие, то под действием его  находящееся спереди раздатчика стержневое устройство действует на конечный выключатель SQ2, размыкая его контакты и автоматически останавливая кормораздатчик.

После опорожнения бункера, кнопкой SB3 останавливают тяговый электродвигатель М2, привод выгрузных шнеков отключают  кнопками SB6 и SB8, а затем тяговый  двигатель кормораздатчика М2 переключают  на обратный ход кнопкой SB5.

9. Выбор элементов схемы управления

В данной схеме электродвигатель кормораздатчика  защищается от аварийных режимов  автоматическим выключателем. На случай ремонтов предусматриваем рубильник  для создания видимого разрыва в  линии. Включение и отключение электродвигатей будет осуществляться с помощью магнитных пускателей с тепловыми реле для защиты двигателей от перегрузок.

Автоматический выключатель выбираем по номинальному напряжению, номинальному току автомата, номинальному току расцепителей.

Номинальное напряжение автомата должно соответствовать номинальному напряжению сети, В:

U_н.авт?U_с,

Номинальный ток автомата должен соответствовать  длительному току электроприёмника, А:

I_н.авт?I_дл,

Номинальный ток теплового расцепителя  должен соответствовать длительному току электроприёмника, А:

I_н.расц?I_дл,

Выбранные расцепители автоматов  проверяют на правильность срабатывания.

Ток срабатывания отсечки электромагнитного  или комбинированного расцепителя Iср.эл.м проверяется по максимальному  кратковременному току линии:

I_ср.эл.м?1.25I_м

I_ср.теп?1.25I_дл

где I_м - максимальный ток линии:

I_м=I_пуск`+УI<sub>дл</sub>`

где I_пуск` - пусковой ток электродвигателя или группы одновременно включаемых электродвигателей, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшей величины, А. В данном случае:

I_пуск`=I_н·К_i

УI_дл` - длительный расчётный ток линии до момента пуска одиночного электродвигателя (группы электродвигателей), определяемый без учёта рабочего тока пускаемого электродвигателя,А

Магнитные пускатели выбираем вместе с тепловыми реле. Магнитный пускатель выбирается по номинальному току и номинальному напряжению

U_н.мп?U_с,

I_н.мп?I_дл,

Выбор для двигателей общего автоматического  выключателя:

660>380,

25>16.47,

20>16.47,

Выбираем автоматический выключатель  ВА51Г25. Проверка

I_м=11.4·7+1.69·3=84.87А

14·20>1.25·84.87; 280>106.1

1.2·20>1.25·16.47; 24>20.6

Условия выполняются, значит автомат  выбран правильно.

Выбирае магнитный пускатель ПМЛ - 221002 по условиям:

380=380

25>11.4

Остальные магнитные пускатели  выбираются аналогично.

Выбираем тепловое реле РТЛ - 101604 с  номинальным током I_н=25А ипределами регулирования 9.5 - 14А.

В таблице 1 дан перечень элементов  схемы.

Таблица 1. Перечень элементов схемы.

Поз	Обозначение	Наименование	Тип	Кол	Техн. хар-ка	Примеч.
1	ЗОУ	Защитно-отключающее устройство	ЗОУП-25	1	Iср=25мА
2	QF1	Автоматический выключатель	ВА51Г25	1	Iн=25А, Iн.расц=20А
3	KM1	Пускатель магнитный	ПМЛ-221002	1	Iн=25А
4	КМ2	Пускатель магнитный	ПМЛ-161102	1	Iн=10А	Реверсив-ный
5	КМ3, КМ4	Пускатель магнитный	ПМЛ-121002	2	Iн=10А
6	KK1	Реле тепловое	РТЛ-101604	1	Iуст = 12А	9.5 - 14А
7	КК2 - КК4	Реле тепловое	РТЛ-100704	3	Iуст = 2А	1.5 - 2.6А
8	FU1	Предохранитель	ПРС-6П	1
9	SQ1,SQ2	Концевые выключатели	ВК	2	Iн=6А, Uн=380В
10	SB3,SB4	Кнопочный пост управления	ПКУ15-21.131	1	Iн=10А
11	SB1, SB2, SB5 - SB8	Кнопочный пост управления	ПКУ15-21.121	3	Iн=10А
12	QS	Рубильник	Р- 31	1	Iн=100А,
13	КV1, КV2	Промежуточное реле	ПЭ - 21	2	Iн=5А	2з+2р
14	НL, R	Сигнальная арматура	ЛС - 53	1	Рн=2.5Вт, Uн=110В	Лампа КМ-3

 

Литература

1. «Электрооборудование и автоматизация  сельскохозяйственных агрегатов  и установок»; И.Ф. Кудрявцев, Л.А.  Калинин и др. - М.: Агропромиздат, 1988г.

2. Методические указания к выполнению  курсовой Работы по дисциплине «Электропривод» для студентов факультета электрификации и автоматизации сельского хозяйства. Составители: Калинин Л.А и др. Мн.: 1992г.

3. «Погрузочно-транспортные машины  для животноводства» Справочник - М.: Агропромиздат, 1990г.

4. Качанов И.Л. «Курсовое и дипломное проектирование» М.: Агропромиздат, 1990г.

Рис. Кормораздатчик КС-1,5:

1-распределительная  коробка; 2 – ходовая часть; 3 –  устройство для автоматической  остановки кормораздатчика; 4 – мотор-редуктор; 5, 6 – выгрузные шнеки; 7 – лопастная мешалка; 8 – бункер; 9 – траверса; 10 – шнек-мешалка; 11 – развеиватель; 12 – пульт управления; 13 – электрооборудование; 14 – таблица нормы выдачи кормов; 15 – шкала; 16 – штурвал.

Кормораздатчик КС-1,5 (рис.8) предназначен для перемешивания и раздачи влажных смесей всем возрастным группам свиней на репродукторных и небольших откормочных свиноводческих фермах.

Кормораздатчик  представляет собой передвижную  машину с приводом от электродвигателя, который питается от электросети свинарника через троллерный кабель. Кормораздатчик состоит из следующих основных частей: бункера, ходовой части, выгрузных шнеков, лопастей и шнековой мешалки, механизма привода и электрооборудования.

Бункер представляет собой сварную конструкцию из листовой стали. Днище снабжено выгрузными окнами, перекрываемыми дозирующим устройством. Форма бункера обеспечивает хорошую текучесть, материала и полное его опорожнение от корма. Он имеет смотровое окно, через которое контролируется его заполнение. В бункере монтируется шнековая и лопастная мешалки. К днищу крепятся выгрузные шнеки. В передней части имеются элементы для установки шкафа управления.

Бункер  крепится к раме ходовой части  четырьмя опорами.

Ходовая часть обеспечивает раздатчику одну скорость перемещения и представляет собой самоходную тележку с электрическим приводом. Она состоит из рамы с двумя ведущими колесными парами, мотора-редуктора, цепной передачи, ленточного тормоза, устройства для автоматической остановки кормораздатчика при наезде на препятствие.

Выгрузные шнеки предназначены для выдачи корма из бункера в кормушки. Они  состоят из корпуса, шнека, привода  и дозирующего устройства. Привод, обеспечивающий вращение шнека, состоит  из электродвигателя и клиноременной передачи, дозирующее устройство представляет собой заслонку с приводом

Для ее вращения. Величина открытия заслонки определяется указательной стрелкой.