Електропривод ескалатора

Мiнiстерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

 

 

 

Інститут ЕМЕЕМ

Кафедра ЕМСАПТ

 

 

 

Розрахунково графічна робота №1

на тему:

«Електропривод ескалатора»

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                Виконав: ст. гр. 3Е - 10

                                                                                                Коноплицький В.А.

                                                                                               Прийняв: доц.

                                                                                                Видмиш А.А.

 

 

 

 

 

Вінниця 2013

 

Зміст

 

Вступ ………………………………………………………………………….........3

Індивідуальне завдання на розрахункову роботу………………………………...4

1. Коротка характеристика виробничого  механізму і режимів його роботи  …...5

2. Розрахунок приведених статичних  моментів і тахограм механізму  …………7

3. Попередній вибір потужності  електродвигуна ……………………………......8

4. Розрахунок приведених інерційних мас і моментів інерції …………………10

5. Розрахунок статичних та динамічних (пуск, гальмування) характеристик  електродвигуна …………………………………………………………………...12

6. Перевірка вибраного двигуна  за нагрівом і перевантаженням ……………..15

7. Розробка схеми керування електроприводом або модифікація до власних умов типової ………………………………………………………………………16

Висновки ………………………………………………………………………….17

Література …………………………………………………………………............17

 

 

Вступ

 

Ескалатори отримали широке застосування на станціях метрополітену, в адміністративних і торгівельних будинках, де є великі потоки пасажирів. У будинках доцільно використовувати ескалатори на нижніх поверхах, де є місце найбільш інтенсивного руху.

Існують ескалатори двох типів: з одною  і двома робочими гілками сходового  полотна. Через порівняно невеликих габаритів ширше застосовуються отримали ескалатори з одного робочої гілкою.

В ескалатора щаблі сходового полотна  пов'язані шарнірами з цими двома  замкнутими ланцюгами, які приводяться  в рух ведучою зіркою. Нижні зірки пов'язані з натяжною станцією, що забезпечує постійне натяг тягових ланцюгів. Вал верхньої зірки через ланцюгову передачу і редуктор пов'язані з приводним двигуном.

Приводна станція ескалатора оснащена двома робітничими гальмами і аварійними. Робітничі гальма встановлюються безпосередньо на двигун, а аварійний – у валу тягової зірки.

Для зручності та безпеки користування обабіч від сходового полотна  ескалатор оснастили рухливими  поручнями. Поручні викликають рух через ланцюгові передачі чи редуктор від головного двигуна тягових ланцюгів.

Швидкість руху сходового полотна  ескалатора не більше від 0,45-1 м/с. Верхня межа швидкості обмежена тим, що і вихід пасажирів відбуваються в на ходу.

 

 

Індивідуальне завдання на розрахункову роботу 

 

Об’єктом розрахунків є електропривод змінного (асинхронний чи синхронний) або постійного струму незалежного (паралельного) збудження, який використовується для приведення в рух окремих елементів або всього виробничого механізму.

Таблиця 1. Дані для розрахунку

№	Найменування величин та розмірність
п/п
1	Середня маса пасажира з вантежем	90
2	Кут нахилу	32
3	Напруга мережі живлення, кВ	0,4
4	Число сходинок на похилій площині, С	50
5	Кількість пасажирів на сходинці	3
6	Зусилля неробочого ходу ескалатора	41
7	ККД механізму передач,	0,64
8	Кількість електродвигунів	1

 

В роботі виконується розрахунок електроприводу з розімкнутою системою автоматичного  керування.

 

1 Коротка характеристика виробничого механізму і режимів роботи

 

Полотно з двома нескінченними  тяговими ланцюгами огинає нагорі тягові , а внизу - натяжні зірки , і рухається по напрямних шляхах металоконструкції . Привід тягових зірочок складається з електродвигуна , редукторів з додатковими зубчастими або ланцюговими передачами та з'єднувальних муфт . Для безпеки та зручності використання ескалатора обладнаний вхідними площадками з гребінками , опущеними в поздовжні пази настилів ступенів , і рухомими з обох сторін балюстради поручнями на висоті 0,9-1 м від ступенів . В якості поручня використовується прогумована бавовняна стрічка з загнутими краями. Поручні рухаються по напрямних пластин і відхиляють блокам . Верхні приводні блоки отримують обертання через систему ланцюгових передач від валу тягових зірочок. Натяжні блоки поручнів знаходяться на похилій частині всередині балюстради . Перед вхідними майданчиками за допомогою напрямних шляхів полотно набуває горизонтальне положення на довжині 0,8-1,2 м , а на похилій частині утворює сходи з кутом нахилу до 35 °, використовувану пасажирами для самостійного пересування при зупинці ескалатора .

Полотно ескалатора складається із ступенів , які мають сталевий каркас , двох основних і двох допоміжних пластмасових або сталевих обгумованих ( безшумних ) ковзанок , насаджених на осі , і двох тягових ланцюгів . Пластмасові рейкові  настили розташовані горизонтально для всіх ділянок робочої (зовнішньої ) гілки траси. Пластинчаті втулочно роликові тягові ланцюги полотна мають упори на зовнішніх пластинах . Ці упори спільно з обмежуючими шинами траси виключають складання і падіння полотна при малоймовірному обриву тягових ланцюгів .

Електропривод ескалаторів , як правило , має один головний двигун і один допоміжний електродвигун малої потужності , використовуваний для переміщення стрічки з малою швидкістю під час ремонтно налагоджувальних робіт . Для станцій глибокого закладення в якості головних застосовуються промислові асинхронні електродвигуни з фазною обмоткою потужністю 70-200 кВт , для станцій мілкого закладення і переходів - двигуни з короткозамкненою обмоткою потужністю 14-55 кВт . Потужність двигунів допоміжного приводу становить 1,1-6,2 кВт . Для більшості типів ескалаторів швидкість руху від допоміжного приводу становить 0,04 м / с. Потужність, необхідна для підйому одного пасажира на 1 м , становить , як правило , 250-350 Вт , а витрата енергії - 0,1-0,15 Вт *год

Кінематична схема електроприводу ескалатора зображена на рисунку 1.

 

Рисунок 1. Кінематична схема електроприводу ескалатора

 

Режими роботи механізму залежить від його завантаження.

 

2 Розрахунок приведених статичних моментів і тахограм механізму

 

Сили, що діють на одну сходинку несучого полотна:

 

 

Сумарне навантаження ескалатора:

 

 

Для подальших розрахунків приймемо лінійну швидкість руху несучого полотна рівною 0.9 м/с. Передаточне число системи електропривода =58.1. Діаметр початкового кола приводної зірки =1.695.

Радіус приведення:

 

 

Швидкість руху двигуна:

 

 

Статичний момент при повному завантажені ескалатора буде рівним:

 

 

- ККД механізму передач.

 

Для побудови тахограм необхідно розрахувати  час пуску (гальмування ):

 

.

де  - усталена лінійна швидкість.

- допустиме лінійне прискорення.

Величина прискорення сходового  полотна при пуску і гальмуванні повинна забезпечувати безпеку пасажирів, що знаходяться на ескалаторі. Виходячи з цього, прискорення в початковий момент не повинно перевищувати 0,6 м / с ² і в процесі пуску - 0,75 м / с ², незалежно від ступеня завантаження ескалатора пасажирами

 

 с.

 

Рисунок 2.1 Тахограма робочого механізму

 

 

3 Попередній вибір потужності електродвигуна

 

М_мах = М_ст = 1645 Нм.

 

Розрахункова потужність двигуна:

 

 кВт.

 

Розрахункова частота обертання двигуна:

 

 об/ хв.

 

Вибираємо електродвигун за розрахованими  величинами та напругою живлення 0.4 кВ:

Таким двигуном буде асинхронний двигун з фазним ротором серії МТН 711-10 його номінальні величини наведені нижче.

Р_ном=100 кВт; n_ном =584 об/хв; cosφ_ном =0.69; η_ном = 89.5%; М_мах = 4650 Hм; J = 12.75 кгм²; U_ф = 400 В; U_2ф = 272 В; m = 1550 кг;

Статор: I_1ном=246 А; R₁= 0.0255 Oм; Х₁= 0.078 Oм;

Ротор: I_2ном=233 А, R`<sub>2</sub>= 0.017 Oм; Х`₂ = 0.077 Oм;

Обмотки намагнічування: R_M= 0.013 Oм; Х₁= 0.78 Oм.

 

Рисунок 3.1 Схема заміщення АД з  фазним ротором

 

4. Розрахунок приведених інерційних  мас і моментів інерції

 

Приведений момент інерції буде складатися з:

Момента інерції двигуна:

 

.

 

J_р — момент інерції ротора

Момента інерції передачі буде рівний сумі моментів інерції частин які  крутяться. Приймаємо його рівним = 5.1 .

Інерційна маса:

 

;

 кгм^2.

 

де  - коефіцієнт, що враховує інерцію муфт.

 

5. Розрахунок статичних та динамічних (пуск, гальмування) характер-ристик електродвигуна

 

Для побудови природної механічної та електромеханічної характеристик двигуна складемо таблицю, яка буде складатися з 11 значень , , , M зв’язаних між собою. Розрахунки проведемо в Microsoft Excel за важливими точками S по таким формулам:

,   ,  .

 

Чи формулою Клоса:

 

, , , .

 

Таблиця 5.1 Дані для побудови характеристик.

	, А	, 1/с
1	2489	0
0,9	2363	6
0,8	2229	13
0,7	2085	19
0,6	1930	25
0,5	1761	31
0,4	1573	38
0,3	1357	44
0,2	1100	50
0,1	758	57
0	0	63

 

 

 

 

Синхронна кутова швидкість двигуна.

 

1/с,

 

Рисунок 5. 1 Електромеханічна характеристика двигуна

 

 

Рисунок 5. 3 Природна механічна характеристика двигуна

 

 

Рисунок 5. 2 Режими роботи двигуна

 

Області роботи:

В-А – Двигунний режим роботи;

Е-0 – Електродинамічного гальмування (де є робота з людьми).

 

Побудуємо графіки перехідних процесів у двигуні при двигунному режимі роботи і режимі електродинамічного гальмування з навантаженням  і під навантаження.

Використаємо такі залежності в  часі:

 

,

,

.

 

Початкові і кінцеві показники  беремо із статичних і механічних характеристик:

Для двигуного режиму роботи:

БН		ПН
поч	кін	поч	кін
0	=62.8	0	=59.6
=3272	0	=3272	=1645
=400	0	=400	=380

 

Для Електродинамічного гальмування

БН		ПН
поч	кін	поч	кін
=62.8	0	=59.6	0
=3290	0	=3290	0
=760	0	=760	0

 

Для двигуного режиму роботи без  навантаження:

 

,

,