Теория на задвижването

Дисциплина: Теория на задвижването

Тема:Механика на електозадвижванетоПресмятане на механичните характеристики и пуско-

регулировъчните съпротивления на ПТД с НВ.

ВАРИАНТ N21

I .Постановка на задачата

Товароподемна количка, имаща противотежест, се движи по наклонен релсов път с дължина по ъгъл спрямо хоризонта с помощта на въже, навиващо се на барабан. Барабанът чрез

редуктор се задвижва от електрически двигател

Основният режим на работа на количката се състои в: издигането на пълна количка и спускането на празна такава. Възможен е и режим на спускане на пълна количка или издигане на празна такава.

Основни технически данни на механизма:Маса на количката -

Маса на противотежестта -

Диаметър на колелата на количката -

Диаметър на лагерната шийка -

Диаметър на барабана -

Коефициент на триене при търкаляне -

Коефициент на триене при хлъзгане -

Коефициент, отчитащ триенето на реборда на колелата с релсата -

К.П.Д. на редуктора -

К.П.Д. на барабана -

Маса на товара -

Ъгъл на равнината -

Установена скорост - Ускорение - Степени на пускане - Дължина на релсовия път - Напрежение на двигателя U=220 V

II .Методически указания

1. Да се определи статичният съпротивителен момент и мощността на двигателя при: - Издигане на пълна количка и спускане на празна количка с установена скорост

- Спускане на пълна количка със скорост - Спускане на пълна количка

2. Да се пресметне еквивалентната мощност за избора на двигателя при основния режим н работа на механизма. Да се определи продължителността на включване на двигателя (ПВ%), считайки че сумарното време на паузите при натоварване на количката е Да се избере двигател при изисквания за оптимално предавателно число на редуктора (определено от стандартните скорости на въртене на електродвигателите), обезпечаващо минимални времена при пускане и спиране и минимален разход на енергия в преходните режими.

3. Да се определи величината на динамичния момент на вала на двигателя при пускане с максимално допустимо ускорение а и се провери избрания двигател по претоварваща способност по момент.

4. По паспортните данни на двигателя да се построят естествените електромеханична и механична характеристики.

5. За избрания двигател да се пресметнат пусковите съпротивления при пускане на m степен. Пресмятането да се извърши по графичните и аналитични методи.

6. Да се пресметнат аналитично времената на пускане за всяка пускова степен, както общото време на пускане за двигателя.

7. Да се определи величината на допълнителното съпротивление, включено във веригата на ротора на двигателя при издигане на пълна количка със скорост и се построи изкуствената механична характеристика.

8.С аналитичните и графични методи да се определи величината на спирачното съпротивление ,включено във веригата на котвата на двигателя при спускане на пълна количка в режим на динамично спиране със скорост

9. Да се определи по графичните и аналитични методи величината на спирачното съпротивление, включено във веригата на котвата на двигателя за осъществяването на спускане на пълна количка в режим на противовклюлчване със скорост

10. Да се определи величината на допълнителното съпротивление,включено в паралелната възбудителна намотка при издигане на пълна количка със скорост 11. Да се определи скоростта, с която ще се спуска пълната количка при работа на

двигателя в генераторен режим с отдаване на енергия в мрежата.12. Да се начертае принципната електрическа схема на силовата част на

електрозадвижването.

III. Изчислителна част

1. Определяне на статичните съпротивителни моменти и мощности на двигателя:

1.1 Издигане на пълна количка с установена скорост - Силата действаща на въжето е:

(1)

- Силата действаща на колелата на количката е:

(2)

При това в (1) и (2) G се определя като:

Силата на триене при движението на количката е:

Сумарната сила, действаща на въжето от страна на количката се определя като:

Статичният съпротивителен момент на барабана, определен от силата F е:

Статичният съпротивителен момент определен от противотежестта е:

Сумарният статичен съпротивителен момент на барабана е:

Мощността, изразходвана за издигане на количката с товар е:

Мощността на вала на двигателя в случая е:

1.2. Спускане на празна количка

Силата действаща на въжето по посока на движението:

(3)

След заместване в (3) получаваме:

Силата, действаща на колелата на количката е:

,

Силата на триене (насочена против движението):

Сумарната сила, действаща на въжето от страна на количката е:

Тази сила определя статичен момент на барабана:

Момента, приложен на барабана от противотежестта е:

Сумарният статичен съпротивителен момент на барабана е:

Знакът “-“, получен на показва, че двигателят в този режим ще изразходва мощност за издигането на противотежестта, при което мощността на вала му се определя по формулата:

1.3. Спускане на количка с товар

Сумарната сила, действаща на въжето от страна на количката:

Сумарният статичен момент, действащ на барабана е:

Мощността на вала на двигателя при спускане на товар е:

2. Пресмятане на еквивалентната мощност и продължителност на включване на електродвигателя. Определяне предавателното число на редуктора и избор на двигател.

За основния режим на работа на механизма ( издигане на пълна и спускане на празна количка със скорост ), без отчитане на преходните режими, еквивалентната мощност се определя по формулата:

[w] (4)

Времената за издигане и спускане се определят при условието, че скоростта в двете посоки е една и съща:

След заместване в (4) за еквивалентната мощност се получава:

Продължителността на включване на двигателя е:

(5)

където: =300s

Стандартна стойност на ПВст%=40%

След заместване в (5) се получава следната продължителност на включване:

От справочните и каталожни данни за електрическите двигателите избирам двигатели за

които:

Избирам следните двигатели: Д-41(бавноходен);Д-806(бавноходен);Д- 808(бавноходен);Д-810(бавноходен);Д-812(бавноходен)

ДВИГАТЕЛ Д-41 Д-806 Д-808 Д-810 Д-812

Рн [kW] 13 16 22 29 38

nн [tr/min] 720 710 630 600 565

IАН [A] 69,5 84 112 148 192

Rа=Rдп [] 0,17 0,1085 0,054 0,0356 0,0230

rбпар [] 70 65 44,4 46,2 34,4

N [бр] 492 372 278 234 210

2а 2 2 2 2 2

[нав.] 1480 1400 1250 1500 1350

[Wb] 1,70 2,5 3,8 4,75 5,72

[A] 2,2 2,7 3,93 3,85 5,10

Jдв [kg.m2] 0,8 1 2 3,625 7

За избраните двигатели определяме:За двигател Д-41 имаме: -предавателното число на редуктора:

-ускореният приведен махов момент:

За двигател Д-806 имаме:-предавателното число на редуктора




За двигател Д-810 имаме: -предавателното число на редуктора




-Пресмята се стойността на функцията за всеки един от двигателите

-на двигател Д- 41 е:

-на двигател Д-806 е:



-на двигател ДП-31 е:

От изчислените стийностти на функцията ,избираме двигателят със най-малка

стойност на ,който еД-41:

-за избраният двигател изчисляваме:

- номиналната скорост на въртене -

-номиналният момент на двигателя -Мн

Приведеният към вала на двигателя статичен съпротивителен момент за режима на издигане на пълна количка е:

3. Определяне на динамичния момент на вала на двигателя при пускане с ускорение а . Проверка на избрания двигател по претоварваща способност и момент.Динамичният момент се изразява като:

,където е масата на пълната количка и противотежеста;

,където радиусът на барабана

Като се има предвид, че ускореният приведен момент на въртящите се части (барабан,редуктор,двигател) GD0=GDdv и се отчитат загубите за динамичния момент се получава:

Максималният момент на вала на двигателя при пускане е:

Необходимо е допустимият пусков момент на издигане на избрания двигател Мдвпуск да бъде по-голям от изчислената стойност на Мдвмакс

Условието Мдвпуск> Мдвмакс се изпълнява,от което следва , че Необходимият двигател за изпълнението на задачата е Д-41.

4. Построяване на естествената електромеханична и механична характеристика.Механичната и електромеханичната характеристика при постояннотоков двигател имат

следните описания( )

Характеристиката се чертае по две точки

Естествените характеристики имат следния вид:

5.Пресмятане на пусковите съпротивления . При зададения брой на пусковите степени с използването на методиката,указана в т.2 се строят пусковите диаграми.При избора на максимално допустимия пусков момент(М1) е необходимо да се отчита коеф. На допустимото натоварване по момент,също така и величината на момента(М2)

В зависимост от определените граници избираме:

От пусковата диаграма графично се определят стойностите на секционните и степенни пускови съпротивления.(графика 1)

-Определяне на секционните съпротивления

-Определяне на отделните степени на съпротивленията

-Аналитично изчисляване на пусковите степени

-Аналитично определяне на отделните степени на съпротивленията

-Аналитично определяне на секционните съпротивления

6. Определяне на времето за развъртане на двигателя на всяка пускова степен:

-Сумарният инерционен момент е:

Използва се работната формула за определяне времето на развъртане от скорост:Стойностите за и се отчитат от графиката

Тъй като при пускане динамичните моменти за всяка пускова степен са един и същи, то

времето за развъртане за всяка степен ще се определи като: ,

къдетo

s

s

s

s

Пълното време за пускане на двигателя е сума от времената на развъртане за отделните степени и времето за достигане до установената скорост при работа на двигателя върху естествената характеристика

7.Определяне величината на допълнителното съпротивление, включено във веригата на котвата на двигателя при издигане на пълна количка със скорост 0,5. Vy . Построяване на изкуствената характеристика.

Скоростта на въртене на двигателя е:

където е спада на скоростта по естествената характеристика,а е спада на

скоростта по изкуствената характеристика Съпротивлението,което трябва да се включи доптлнително във котвената верига на ПТД с паралелно възбуждане е:

Построяване на изкуствена х-ка се извършва:т.1-(М(Ia))=0; ω=

т.2-M(Ia)=Мцд(Iцд) ω=Изкуствена механична характеристика

8. Определяне величината на спирачното съпротивление, включено във веригата на котвата на двигателя при спускане на пълна количка със скорост в режим на електродинамично спиране.

Статичният съпротивителен момент в този режим е :

Скороста на въртене на ел. двигателя е

Величината на пълното спирачно съпротивление в котвената верига е:

Величината на допълнителното спирачно съпротивление е

Графично големината на спирачното съпротивление се определя след като се построи характеристиката за режима на електродинамично спиране по две точки:

М=0 и =0 и т.А с координати –М=Мcg и

AB=92 CD=1,3

9. Определяне величината на спирачното съпротивление включен o в котвената верига на двигателя при спускане на пълна количка със скорост 0.75 в режим на противовключване.

Приведения към вала на двигателя момент е ,а скороста на въртене е . Пълното съпротивление в режим на противовключване е :

Допълнително вклиюченото спирачно съпротивление е:

-Графично определяне на съпротивлението в режим на противовключване от графиката:

10.Определяне стойността на допълнителното съпротивление , включено в паралелната възбудителна намотка при издигане на пълна количка със скорост 1,5

Скоростта на въртене на двигателя е:

Приведения момент на вала на двигателя е . От уравнението за механичната характеристика се определя коефицента (CФ)’ за изисквания режим :

С използване на кривата на намагнитване за дадения тип двигател(приложение 4 от ръководството за курсово проектиране на електрозадвижването) се определя необходимия възбудителен ток за осигуряване не изисквания режим(скорост1,5.Vy)-Iв

Абсолютната стойност на необходимия възбудителен ток е:

Величината на допълнително включеното съпротивление във възбудителната намотка е:

11 . Определяне скоростта на пълната количка при спускането й, при работа на двигателя в генераторен режим с отдаване на енергия в мрежата.

Приведеният към вала на двигателя момент е

Скоростта на въртене на двигателя е :

Знакът „ - „отчита посоката на движение –спускане.Скоростта на движение на количката е:

12. Принципна схема на силовата част на електрозадвижването:

Таблица за състоянията на силовите контакти в ел.схемата

Режим на работа K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 Нп Нз

Първа съпр.степен-R1 З O О О О О З З З ОВтора съпр.степен-R2 З О О О О З З З З ОТрета съпр.степен-R3 З О О О З З З З З ОЧетвърта съпр.степен-R4 З О О З З З З З З ОЕст. х-ка на двигателя З О З З З З З З З ОИздигане на пълна количка с 0,5.Vy-R З О О О О О О З З ОРежим ЕДС при спускане на пълна количка със скорост 0,75.Vy

З З О О О О О О О ОРежим на спиране

с противовключване

при спускане на пълна количка

0,75.Vy

З О О О О О О О О З

Издигане на пълна количка с 1,5.Vy с вкл. доп.R във ВН

О О З З З З З З З О

Теория на задвижването

Documents