Расчет скипового подъемника

 

Курсовой проект

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

На тему:

"Расчёт силового подъёмника

По курсу: Электропривод

Студенту __________

Содержание

Введение. 6

Определение времени цикла и продолжительности включения двигателя 7

Расчет массы противовеса и момента на барабане лебедки. 7

Предварительный выбор двигателя. 10

Предварительное определение пускового момента. 12

Управление АДФР. 13

Выбор пускорегулирующих сопротивлений. 14

Заключение. 15

Список используемой литературы.. 16

Масса пустой тележки mo=1100 кг.

Наибольшая масса груза mг=7000 кг.

Угол наклона рельсового пути к горизонту αо=35 градусов

Путь подъема тележки L=180 м.

Скорость движения тележки при подъеме и спуске V =1,1(м/сек)

Диаметр барабана Dб =0,95 м.

Момент инерции барабана Jб=59 кгм2

Графическая часть на ______листах

Дата выдачи задания "____"февраля 2008 года

Дата представления руководителю "____"мая 2008 года

Руководитель курсовой работы: ____________________

Задание на курсовую работу:

Грузоподъемная тележка, имеющая противовес движется по наклонному рельсовому пути под углом α к горизонту с помощью троса, перекинутого через барабан лебёдки.

Рис.1 Кинематическая схема привода грузоподъемной тележки.

1-тележка, 2-барабан лебедки, 3-противовес,

4-редуктор, 5-тормоз, 6-электродвигатель.

Технические данные механизма:

Масса пустой тележки mo=1100 кг.

Масса противовеса mп= кг выбирается таким образом, чтобы усилия в канате при подъеме гружёной и опускании пустой тележки были бы примерно одинаковы.

Наибольшая масса груза mг=7000 кг.

Диаметр колес тележки Dк = 0.30 м.

Диаметр цапф d = 0.70 м.

Диаметр барабана Dб =0.95 м.

Коэффициент трения качения f = 0.05

Коэффициент, учитывающий трения реборд колеса о рельсы К = 2.5%

Коэффициент трения скольжения μ = 0.1

КПД барабана лебёдки ηб = 0.9

КПД зубчатого редуктора в предварительном расчете можно принять ηр = 0.92

Момент инерции барабана Jб=59 кг м2

Угол наклона рельсового пути к горизонту αо=35 градусов

Скорость движения тележки при подъеме и спуске V =1.1(м/сек)

Путь подъема тележки L=180 м.

Время загрузки и разгрузки соответственно tз=18 с tр=10 с

Допустимое ускорение тележки a = 0.2 м/с2

В цикл работы входят следующие операции:

а) загрузка тележки;

б) реостатный пуск, установившееся движение, торможение груженой тележки;

в) разгрузка тележки;

г) спуск порожней тележки (разгон, установившееся движение, торможение порожней тележки).

В период загрузки и разгрузки двигатель отключен, а тележка удерживается механическим тормозом.

Введение

Электрический привод представляет собой электромеханическую систему, обеспечивающую реализацию различных технологических процессов в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте, коммунальном хозяйстве и в быту с использованием механической энергии. Назначение электрического привода состоит в обеспечении движения исполнительных органов рабочих машин и механизмов и управлении. Для выполнения этих функций электропривод вырабатывает механическую энергию за счет электрической энергии, получаемой им от источника электрической энергии. Вырабатываемая электроприводом механическая энергия передается различным исполнительным органам рабочих машин и механизмов и при необходимости регулируется в соответствии с технологическими требованиями к режимам работы исполнительного органа.

Подъемно транспортные машины являются важнейшим оборудованием для механизации работ во всех отраслях хозяйства – промышленности, строительстве, на транспорте, сельскохозяйственном производстве; применяются для перемещения людей на коротких трассах в вертикальном, горизонтальном и наклонном направлении. В соответствии с функциями выполняемыми подъемно транспортными машинами, их классифицируют на грузоподъемные, транспортирующие и погрузочно-разгрузочные.

Грузоподъемные машины предназначены для перемещения отдельных штучных грузов большой массы по произвольной пространственной трассе, включающей вертикальные, наклонные и горизонтальные участки, циклическим методом, при котором периоды работы перемежаются с периодами пауз. Они могут выполнять и монтажные операции, связанные с подъемом и точной установкой монтируемых элементов и оборудования, а также поддержанием их на весу до закрепления в проектном положении.

Определение времени цикла и продолжительности включения двигателя

Время ускорения и торможения:

гдеV – скорость движения тележки при подъёме и спуске;

а – допустимое ускорение тележки;

Длина пути при ускорении (торможении):

Путь, проезжаемый тележкой при равномерном поступательном движении:

Время равномерного движения:

 

Время подъёма (спуска) тележки:

Полное время цикла подъёмного механизма:

Продолжительность включения (ПВ) для двигателей определяю из формулы:

 

Расчет массы противовеса и момента на барабане лебедки

Для определения массы противовеса необходимо рассмотреть два Подъём гружёной тележки:

Условие равномерного подъёма тележки:

;

Проекции сил:

Y:

X:

Как видно из рисунка проекции силы G можно рассчитать по выражениям:

 

где mГ – наибольшая масса груза;

m0 – масса пустой тележки;

g – ускорение свободного падения;

α – угол наклона рельсового пути к горизонту.

Выражение для силы трения, учитывающие все коэффициенты трения:

;

где К – коэффициент, учитывающий трение рёбер колеса о рельсы;

f – коэффициент трения качения;

m – коэффициент трения скольжения;

dЦ – диаметр цапф;

DК – диаметр колес тележки.

Усилие в канате:

;

Где FП – сила, действующая со стороны противовеса.

Спуск пустой тележки:

Условие равномерного спуска тележки:

;

Проекции сил:

Y:

X:

Как видно из рисунка проекции силы G можно рассчитать по выражениям:

 

Силу трения определяю по формуле:

;

Усилие в канате при спуске пустой тележки:

;

Откуда:

 

Масса противовеса:

Усилия в канате при подъёме и спуске соответственно:

;

;

Момент на барабане посчитан по наибольшему усилию:

;

Где Dб – диаметр барабана;

ηб – КПД барабана лебедки

Предварительный выбор двигателя

Угловая скорость барабана:

;

Мощность барабана:

Предполагаемая мощность двигателя:

Предварительно выбираю двигатель АД из серии МTH511-8 основного исполнения на 380 (В) и с частотой вращения nД=705 (об/мин)

Продолжительность включения, на которое он рассчитан:

Номинальная угловая скорость двигателя:

Передаточное число:

 Возьмем для расчетов i = 32.

Технические данные двигателя МTН511-8, из [6], стр.341:

Номинальная мощность на валу двигателя РH = 28 (кВт);

Номинальная скорость вращения nН = 705 (об/мин);

Номинальный ток якоря IНОМ = 71 (А);

Максимальный момент Мmax = 1000 (Нм);

Момент инерции якоря Jр = 1,08 (кг·м2);

Масса двигателя m = 470 (кг);

KПД hном = 83%;

Напряжение UД = 380 (В);

Фазное напряжение ротора Uфр=281 (В);

Коэффициент мощности cosj=0,72;

Продолжительность включения ПВД = 40%;

Посчитаем значение номинального момента на быстроходном валу:

Угловая скорость:

Посчитаем значение сопротивления ротора:

 

Выбор редуктора

Произведем выбор редуктора по следующим характеристикам:

По мощности на быстроходном ходу РH = 28 (кВт);

По передаточному числу i = 32;

По скорости вращения быстроходного вала nН =705 (об/мин);

По моменту на тихоходном валу Мб =  (Нм).

В нашем случае будем считать, что редуктор работает непрерывно в течении восьми часов в сутки. Характер его нагрузки тяжёлый, и имеет сильные толчки (коэффициент пересчета мощности редуктора 1,75).

Из [5], стр.52,53 выберу двух ступенчатый цилиндрический редуктор ЦД2-75М:

Мощность на быстроходном валу РР = 34,2 (кВт);

Передаточное число i = 31,5;

Скорость вращения быстроходного вала редуктора

nР = 750 (об/мин);

Максимальный крутящий момент на тихоходном валу редуктора МР = 1400 (кгм).

Предварительное определение пускового момента

Момент сопротивления, приведённый к двигателю:

Момент инерции складывается из момента инерции якоря двигателя и момента инерции барабана. Момент инерции барабана, приведенный к двигателю:

Суммарный момент:

Угловое ускорение:

Где ωН – номинальная угловая скорость двигателя

ω0 – угловая скорость в начальный момент времени (Равно нулю);

tУТ – время разгона двигателя.

Пусковой момент на валу двигателя:

Полученное значение пускового момента не превосходит максимальный момент двигателя. Окончательно принимаем двигатель МTH511-8.

Выбор тормоза:

Выбираем тормоз типа ТКП – тормоз колодочный постоянного тока с электромагнитным приводом.

Коэффициент запаса, для грузоподъемных механизмов принимается КЗ = 1,9;

Необходимый тормозной момент:

Выбираем тормоз Типа ТКП-300, с номинальным тормозным моментом МТН=700 (Н×м);

 

Управление АДФР

Пуск двигателя осуществляется в две ступени по заданному значению времени. Для реализации данного принципа предусмотрены реле времени постоянного тока KT1 и KT2 (типа РЭВ-301), катушки которых с помощью резисторов управления Rу1 и Rу2 настроены на срабатывание при определенной скорости. Пуск двигателя осуществляется нажатием кнопки SB1, что в свою очередь, приводит к срабатыванию контактора KM1 и подключению АД к сети. Двигатель начинает разбег с введёнными в цепь ротора резисторами. По мере разбега АД, растет его ЭДС и, соответственно, растет напряжение на катушках реле времени. При скорости ω1 срабатывает реле времени KT1 и через определенное время замыкает цепь контактора КМ2, контакты которого при срабатывании закорачивают первую ступень пускового резистора RД1. При скорости ω2 срабатывает реле времени KT2 и замыкает цепь контактора КМ3, контакты которого при срабатывании закорачивают вторую ступень пускового резистора RД2. Двигатель выходит на естественную характеристику и заканчивает свой разбег в точке установившегося режима.

 

Выбор пускорегулирующих сопротивлений

Sкр - критическое скольжение;

Мкр – критический момент.

;

;

.

Находим сопротивление ротора:

Критическое скольжение искусственных характеристик выбираем сами

;

;

Заключение

В результате расчетов, проведённых в курсовом проекте, был рассчитан электрический привод к силовому подъёмнику, а так же схема управления электрическим приводом.

Список используемой литературы

1.  М.Г. Чиликин А.С. Сандлер Общий курс электропривода: Учебник для вузов. –6-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоиздат 1981. –576 с., ил.

2.  Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами / Под ред.В.И. Круповича, Ю.Г. барыбина, М.Л. Самовера. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоиздат 1982. –416с., ил.

3.  Таев И.С. Электрические аппараты управления: Учебник для вузов по спец. "Электрические аппараты".2-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. Шк., 1984. – 247 с., ил.

4.  Москаленко В.В. Электрический привод: Учеб. пособие для студ. учреждений сред. Проф. Образования – М.: Мастерство: Высшая школа, 2000. –368с., ил.

5.  Редукторы. Справочное пособие / Под ред. Г.Н. Краузе, Н.Д. Кутулин, С.А. Сыцко. –2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, 1972. –144 с., ил.

6.  Справочник по электрическим машинам: в 2 т. Т.2/Под общ. Ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. – М.: Энергоатомиздат, 1989. –688 с., ил.

Рекомендуемая литература

1.  М.Г. Чиликин “Общий курс электропривода” Энергоиздат 1981 г. 575с.

2.  И.П. Крылова “Справочник по электрическим машинам” Том 2 Энергоиздат 1989г.619с.

3.  Г.К. Краузе “Редукторы” Справочное пособие. Машиностроение Ленинград 1972г.143с.

4.  А.А. Вайсон “Подъёмно-транспортные машины” Машиностроение Москва 1989г.533с.