Электропривод механизма передвижения тележки мостового крана

 

1 Описание рабочей машины и  ее технологического процесса,исходные  данные

 

 

 «Электропривод  механизма передвижения тележки  мостового крана»

Тележка совершает возвратно-поступательное движение по рельсовому пути на всю  длину моста от одного крайнего положения  до другого. За исходное состояние тележки  принимается нахождение ее в одном  из крайних положений на мосте  при поднятом грузе. Из этого положения  тележка разгоняется с грузом, движется до противоположного конца  моста и там затормаживается. Мост крана вместе с тележкой перемещается на требуемое расстояние и останавливается. Груз с помощью механизма подъема, находящегося на тележке, опускается и  отцепляется. Затем поднимается  пустой крюк и мост с тележкой, но уже без груза, перемещается в  исходное положение и там затормаживается.

Опускается  пустой крюк, зацепляется груз и  осуществляется его подъем. На этом цикл работы механизма передвижения тележки заканчивается. При дальнейшей работе тележки этот цикл повторяется. Следует иметь в виду, что паузой для электропривода механизма передвижения тележки является время работы механизмов подъема крана и перемещение  моста.

На рисунке 1 показана кинематическая схема механизма  передвижения, где 1 - ходовые колеса; 2 - электродвигатель; 3 - тормозной шкив; 4 - редуктор.

 

Рисунок 1. - Кинематическая схема механизма  передвижения

 

В таблице  представлены технические данные механизма  передвижения тележки мостового  крана, соответствующие своему варианту.

 

Таблица 1. - Исходные данные

Обозначение	Наименование технологического показателя	Размерность	Вариант №9
mT	Масса тележки	Т	6
m	Масса груза	Т	24
L	Длина перемещения тележки	м	20
VСР	Средняя скорость перемещения	м/с	1,7
a	Допустимое ускорение	м/с2	1,1
z	Число циклов в час	1/ч	50
DK	Диаметр ходового колеса	м	0,5
dЦ	Диаметр цапфы	м	0,07
µ	Коэффициент трения скольжения	-	0,07
f	Коэффициент трения качения	мм	0,7
	Род тока	-	Переменный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 рАСЧЕТ МОЩНОСТЕЙ  СТАТИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ,ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ  РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ.  оПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНОГО ЧИСЛА  И ВЫБОР РЕДУКТОРА.

 

 

2.1 Расчет статических мощностей

 

Статические сопротивления в рабочих машинах  создаются силами трения скольжения и качения.

Трения  скольжения возникает в подшипниках, при движении (скольжении) тел и  т.д.

Трение  качения проявляется при движении (качении) колес по рельсам.

а) Мощность сил трения в подшипниках:

Определим массы m₁ и m₃, для механизма передвижения тележки мостового крана, кг:

 

-при  движении тележки с грузом:

 

m1=m3=1.5*(mT+m)=45

-при  движении тележки без груза:

 

m1=m3=1.5*mT=9

Mощность Р₁^' при движении тележки с грузом:

 

Р_п=

Р_тк=

Р^/=Рп+Ртк=7,35+2,1=9,45

 

Мощность  Р₁^'' при движении тележки без груза:

 

Р^//=Рп+Ртк=1,47+0,42=1,89

 

 

 

2.2 Предварительный расчет мощности и выбор электродвигателя

 

Предварительный расчет мощности электродвигателя в  большинстве случаев производится на основе значений мощности статических  сопротивлений на отдельных участках движения рабочей машины. Расчет этот приближенный, поскольку до выбора двигателя невозможно точно определить динамические нагрузки электропривода при пуске и торможении.

Время цикла, если оно не задано,с:

 

t=3600/z=65.4

 

t1=t2=

Расчетное значение относительной продолжительности  включения:

 

Среднеквадратичная  значение статической мощности электропривода:

 

Pc.ck=

 

Ближайшее к  найденному значению ПВ_Ф каталожное значение относительной продолжительности включения составляет ПВ_К = 40%.

По справочнику  выбираем двигатель постоянного  тока типа П71 для режима ПВ = 40%. Каталожные данные двигателя представлены в  таблице 2.

 

 

Таблица 2. - Каталожные данные двигателя типа П71

 

Наименование	Значения
РН, кВт	7
nН, об/мин	750
ММ/МН	2,8
Момент инерции ротора J, кг·м2	1,4
Uн, В	220
Rя+Rд.п	0,546
Q,кг	290
Iн.воз	1,49

 

 

2.3 Определение передаточного числа и выбор редуктора

 

Передаточное  число редуктора определяется по номинальной скорости вращения выбранного двигателя w_Н и заданной скорости поступательного движения рабочего органа u_р:

 

Средняя скорость двигателя:

Найдем передаточное число редуктора:

 

ip=

 

Исходя из требуемого значения i_Р, номинальной мощности и скорости вращения двигателя по справочнику выбираем редуктор типа ЦДН-17,5. Каталожные данные выбранного редуктора представлены в таблице 3.

 

Таблица 3. - Каталожные данные редуктора типа ЦДН-17,5

Обозначение	Наименование  параметра	Размерность	Значение
iР	Передаточное число редуктора	-	8,04
n	Частота вращения быстроходного вала	об/мин	750
hР	КПД редуктора	-	0,96

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. РАСЧЕТ ПРИВЕДЕННЫХ СТАТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ И ЭКВИВАЛЕНТНЫХ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

 

Момен трения качения при движении тележки  с грузом

 

 

 

Mc1=M1+M2=134.5+38.4=173

 

Момент трения скольжения при движении тележки  без груза:

 

 

Mc2=M1+M2=27+7.7=34.7

 

Расчет эквивалентных  моментов инерции приведенный к  валу двигателя:

 

Iэ=d* J_Д + J_ПР.Р. =1.5*1.4+3.3=5.4

 

где J_Д - момент инерции якоря электродвигателя, кг∙м²;

d - коэффициент, учитывающий моменты инерции остальных элементов электропривода: муфты, тормозного шкива, редуктора, δ = 1,5;

J_ПР.Р. - приведенный к валу двигателя момент инерции всех движущихся частей рабочей машины, кг∙м².

Момент  инерции якоря электродвигателя J_Д указан в таблице 2.

Приведенный к валу двигателя момент инерции  поступательно движущегося элемента с массой m рассчитывается по формуле:

4 РАСЧЕТ  И ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ИЛИ  ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК  ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ В ДВИГАТЕЛЬНОМ  И ТОРМОЗНОМ РЕЖИМАХ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ВЕЛЕЧИН ПУСКОВЫХ И ТОРМОЗНЫХ  СОПРОТИВЛЕНИЙ.

 

 

Скорость  идеального холостого хода:

где

 

Rяц=Rя+Rдп=0,546

 

Iян=Iн-Iнв=42-1,49=40,51

 

Номинальны момент двигателя, Нм

 

Определение велечин пусковых и тормозных  сопротивлений

 

М₁≤2,5*М_н

М1=253

 

М₂≥1,2*М_с1

М₂₌207

 

Мпр=0,8*Мс2=27,7

Максимальный  пусковой ток, А

 

Полное сопративление  якорной цепи в начальный момент пуска,Ом

 

Масштаб сопративления, Ом/мм

 

 

 

Велечины  отдельных отключаемых ступеней пусковых сопротивлений,

Ом

R₀₁=m_R*ef=0.002*230=0.03

R₀₂=m_R*de=0.04

R₀₃₌ m_R*cd=0.028

R₀₄₌ m_R*bc=0.022

 

Выполняется проверка

 

1,8=2,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ. ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ, НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ.

 

Порядок расчета

 

1)Рассчитывается электромеханическая постоянная времени электропривода на каждой характеристике:

2)Рассчиьтывается  время работы (разгона или торможения) электропривода на каждом участке:

3)Рассчитывается угол поворота вала электродвигателя за время работы на рассматриваемом участке:

 

4)Рассчитывается ток якоря двигателя на каждой точке:

 

5)Рассчитывается время  работы системы электропривода  от начала пуска до прихода  в к-ую точку:

Результаты расчета в  таблице 4

 

№	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
∆t	0	0.45	0.7	0.8	1.9	0.35	0.54	0.61	1.5	0.23	0.35	0.4
t	0	0.45	1.15	1.95	3.85	4.2	4.74	5.35	6.85	7.08	7.43	7.83
ω	0	0.6	1.4	1.8	2.4	2.8	3.4	3.8	4.1	4.5	4.8	5.2
M	253	235	215	200	185	235	215	200	185	235	215	200
I	0	94	86	80	74	94	86	80	74	94	86	80

 

№	12	13	14	15	16	17	18	19	20
∆t	0.98	0.17	0.27	0.3	0.76	0.15	0.23	0.26	0.65
t	8.81	8.98	9.25	9.55	10.31	10.46	10.69	10.95	11.6
ω	5.4	5.6	5.9	6.1	6.3	6.5	6.7	6.8	7
M	185	235	215	200	185	235	215	200	185
I	74	94	86	80	74	94	86	80	74

 

 

 

 

Для построения графиков изменения  скорости и момента во времени  необходимо рассчитать время работы электропривода в установившихся режимах.

Угол поворота двигателя  за время пуска и торможения равен  сумме углов поворота при работе на отдельных участках:

 

 

Угол поворота вала механизма за время пуска и торможения:

 

Перемещение механизма за время пуска и торможения:

 

Перемещение с установившейся скоростью:

 

 

 

Установившаяся скорость перемещения механизма:

 

 

Время работы в установившемся режиме:

 

 

 

Порядок проверки двигателя  по нагреву:

 

1. Для каждого участка за время пуска и ториожения двигателя рассчитывается среднее значение квадрата тока: