Материал: Автоматизированный электропривод . методические указания к курсовому проектированию для студентов 4 курса. Иванов С.А., Полуказаков А.В

/значения коэффициентов K, µ, f даются в справочной литературе [2,7]/; R – радиус колеса;

r – радиус шейки оси (цапфы ) колеса /в расчётах можно принимать r = 0.15R/;

V – скорость движения механизма;

iП – передаточное отношение редуктора механизма передвижения;

ηП – КПД механизма передвижения;

FB – сила от ветровой нагрузки, которая может быть определена по формуле FB = PS,

здесь Р – удельная ветровая нагрузка, S – площадь, на которую действует ветровая нагрузка.

Электропривод механизма поворота

Расчёт мощности и момента для предварительного выбора двигателя можно выполнить по формулам (1,3),

где G и G2 – вес груза и поворотной платформы;

k – коэффициент, учитывающий трение реборд поворотного круга (если есть реборды);

f – коэффициент трения качения; DКР – диаметр поворотного круга; dp – диаметр роликов (катков);

ωв – угловая скорость поворота платформы; Р - удельная ветровая нагрузка;

S – площадь действия ветровой нагрузки; l – длина (вылет) стрелы крана;

iB – передаточное отношение механизма поворота; ηB – КПД механизма поворота.

По полученным расчётным значениям статической нагрузки (мощности или моменту) по каталогу [1] производится выбор соответствующего кранового электродвигателя со стандартным ПВ = 25 %, т.к. строительные краны, в основном, работают в лёгком или среднем режиме работы [1, 3, 6, 11].

3.1.2. Электроприводы конвейеров

Конвейеры относятся к механизмам непрерывного транспорта, работающим в основном в продолжительных режимах и с постоянной скоростью [9,10].

Для определения мощности ленточного конвейера, схема которого представлена на рис. 1, можно воспользоваться формулой [4]:

6

ηP

где kз – расчётный коэффициент запаса, kз = 1,1-1,3; V – скорость движения конвейера;

ηP – КПД редуктора привода ηP = 0,8 – 0,9;

Тсб – натяжение в сбегающем участке ленты конвейера; Тнб – натяжение в набегающем участке ленты конвейера.

.

Натяжение в сбегающем участке можно определить можно по формуле:

где l12 и l34 – длины прямолинейных сбегающего и набегающего участков конвейера;

CП – коэффициент сопротивления движению на прямолинейном участке [4]; β - угол наклона;

q0 и qГ – весовая нагрузка конвейера от ленты и полезного груза, Н/м.

7

Эти нагрузки соответственно определяются:

где П – производительность конвейера, кг/ч.

Натяжение в набегающем участке приводного барабана конвейера можно определять по формуле:

где mΣ - расчётная суммарная масса движущей части конвейера,

mΣ = m34+m12kИ,

адоп – допустимое ускорение конвейера, м/с2.

По расчётной статистической мощности конвейера по каталогу производится выбор соответствующего двигателя для электропривода.

3.2. Расчёт пусковых и регулировочных сопротивлений электроприводов

В настоящее время большинство крановых приводов, в том числе и строительных кранов, имеет реостатное регулирование скорости. Пусковые реостаты применяются также для обеспечения плавного пуска конвейеров. В большинстве случаев для приводов этих механизмов применяются асинхронные двигатели с фазным ротором.

Расчёт пусковых и регулировочных сопротивлений для этих двигателей обычно выполняется графоаналитическим способом [1, 6, 7] в следующем порядке.

Если принять, что механические характеристики асинхронного двигателя в рабочей их части линейны (от 0 до 0,75 Мкр характеристики близок к линейным), то справедливыми окажутся следующие соотношения:

MíMi = SíSi = ríri , где параметры с индексом “н” - номинальные, а с “i”- теку-

щие. На основании этих соотношений и производится графоаналитический расчёт сопротивлений.

Для этого задаются условием пуска:

M1 = (1,5-2)МН, где M1 – максимальный пусковой момент.

Строится рабочая часть механической характеристики на основе формул [5]:

8

при SКР = SН (α ± α2 −1) , гдеα = МКР .

МН

Полученная характеристика ω = f(M) линеаризуется. Определяется номинальное скольжение

Задавшись моментом переключения М2 или необходимым числом пусковых (регулировочных) ступеней реостата (в соответствии с выбранным типом силового контроллера), строится пусковая диаграмма (рис. 2).

Зная значение rp и соответствующий ему отрезок на графике (рис. 2) определяется масштаб сопротивлений mr, а затем по этому масштабу и величинам отрезков находят значения пусковых сопротивлений по ступеням: Ri = Ai·mr, где Ai – длина соответствующего отрезка на графике.

Рис.2.

В том случае, если число пусковых сопротивлений n известно, то из формулы R1 = λn·rP, где R1 – сопротивление первой ступени пускового реостата, определяется значение пускового коэффициента λ.

Затем, в соответствии с соотношением

9

находятся точки (1,2,…n) по линии МI,через которые проходят искусственные механические характеристики по ступеням регулирования.

В практике очень часто с целью экономии (уменьшения числа переключаемых сопротивлений в реостатах и упрощения схем пуска и управления) в крановых электроприводах небольшой мощности применяется несимметричное включение сопротивлений в цепях ротора. При этом несколько искажается вид механических характеристик (в основном в их нерабочей части). Расчёт пусковых регулировочных сопротивлений при несимметричном их включении можно производить тем же способом, что и при симметричном, который предложен выше.

Предложенный способ расчёта сопротивлений может быть использован для приводов с двигателем постоянного тока независимого возбуждения, а также последовательного возбуждения, но в последнем случае необходима предварительная линеаризация механических характеристик.

Для расчёта сопротивления ступени противовключения можно использовать формулу:

где МПР и ωПР – момент и скорость при противовключении.

Это сопротивление можно также определить графоаналитически по пусковой диаграмме (рис.2), задавшись МПР = (0,7-0,8)МН.

3.3. Расчёт переходных процессов электроприводов

Если подходить строго в оценке работы крановых электроприводов, то они всё время работают в переходных режимах работы: пуски, работа с регулированием скоростей, торможения, реверсы. Конвейеры, как правило, работают в режимах более близких к стационарным, хотя и эти механизмы часто работают с переменными нагрузками.

Наибольший интерес в электроприводах крановых механизмов и конвейеров представляют переходные процессы при их пусках. Для снижения механических и токовых нагрузок на эти механизмы пуск обычно осуществляется в несколько ступеней с помощью кулачковых или магнитных контроллеров. Графики изменения тока и скорости при реостатном пуске показаны на рис.3.

В случае линейных механических характеристик (двигатели постоянного тока с независимым возбуждением и с определённым допущением асинхронные двигатели) расчёт переходных процессов можно выполнить аналитически [5], используя для расчёта скоростей, токов, а также моментов на каждом из пусковых ступеней следующие формулы:

для расчёта скоростей

10