ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ                             ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 
 
 

Электротехнический  институт

Направление 551300 - Электротехника, электромеханика  и электротехнологии

Кафедра электропривода и электрооборудования

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД ПРОИЗВОДСТВЕННОГО  МЕХАНИЗМА

 

Пояснительная записка к курсовому проекту  по дисциплине

«Электрический  привод»

ФЮРА .000000.000.ПЗ

Студент группы 7А22                                 ______________ Патлин Д.Е.

                                                   ^{подпись}

                                          ______________   

                                                ^дата 

Руководитель

Профессор                            ______________   Р.Ф. Бекишев

                                                                                                                      ^{подпись} 

                                          ______________

                                                ^дата 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Томск – 2005

 

СОДЕРЖАНИЕ

 
 

 

                                                        ВВЕДЕНИЕ 

    Электрическим приводом называется  электромеханическое устройство, предназначенное  для приведения в движение  рабочих органов машин и управления  их технологическими процессами, состоящее из передаточного, электродвигательного, преобразовательного и управляющего устройств.

    Электропривод является преобразователем  электрической энергии  в механическую. Кроме функции преобразования  энергии, на электропривод возлагается  важная функция управления технологическим процессом  приводимого в движение механизма. Электропривод органически сливается с приводимым в движение исполнительным механизмом в единую электромеханическую систему, от физических свойств которой зависят производительность, динамические нагрузки, точность выполнения технологических операций и ряд других очень важных факторов. Открываются широкие возможности для формирования путем воздействия на систему управления электроприводом заданных законов движения рабочих органов машин, осуществления связанного автоматического управления взаимодействующими в технологическом процессе механизмами, оптимизации их работы по тем или иным критериям.

      В данном курсовом проекте  спроектирован электропривод производственного  механизма, на базе двигателя постоянного тока, удовлетворяющий заданным параметрам и режимам работы. В качестве передаточного устройства используется редуктор, а в качестве управляющего используется командоаппарат.

 

1. ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ НА ОСНОВАНИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Данные  для построения диаграмм:

n₁ = 80 об/мин – частота вращения на 1 рабочей ступени.

t₁ = 25 с – время работы на 1 ступени.

n₂ = 20 об/мин – частота вращения на 2 ступени.

t₂ = 50 с – время работы на 2 ступени.

t₀ = 5 с – время паузы.

Характер  нагрузки – активный.

М_мех. = 1000 Н×м – момент нагрузки (механизма) на валу двигателя,

η_перед. = 0.98 – коэффициент полезного действия передачи,

Ј_мех. = 20 кг×м² – момент инерции механизма. 

1.1.Построение диаграммы скорости и нагрузочной диаграммы производственного       механизма.

Рисунок 1 Диаграмма скорости производственного механизма 
 

Рисунок 2 Нагрузочная диаграмма производственного механизма 

1.2. Расчет мощности электродвигателя и выбор его по каталогу.

1.3. Определяем продолжительность включения: 

% 

   Выбираем  из стандартного ряда ближнее по величине, значение продолжительности включения:

   ПВ_кат =100%

1.4.Определим диапазон регулирования:

   

1.5.Определяем среднеквадратичное значение мощности за время работы на основании тахограммы и нагрузочной диаграмм:

 кВт,

где m – число рабочих участков в цикле;

- время работы на i-м участке цикла;

 - коэффициент ухудшения теплоотдачи на i-м участке цикла;

- мощность нагрузки на валу  механизма на i-м участке цикла.

- угловая скорость на i-м участке 

   1.6.Определение значений угловых скоростей по ступеням:

рад/с,

рад/с.

   1.7.Определение мощности по ступеням:

- первая ступень

 кВт,

- вторая ступень

 кВт. 
 
 

   1.8.Определим коэффициенты ухудшения теплоотдачи по ступеням по выражению:

,где  - коэффициент ухудшения теплоотдачи при неподвижном якоре (роторе), принимаемый для двигателей закрытого исполнения без принудительного охлаждения β₀ = 0.95;

Для первого  участка

,

Для второго  участка

. 

   1.9.Среднеквадратичное значение мощности:

.

1.10.Делаем пересчет среднеквадратичной мощности двигателя на выбранное стандартное значение ПВ=100% 

 кВт,

1.11.Определяем расчетную мощность электрического двигателя:

где  k_З = (1.1 ÷ 1.3) - коэффициент запаса;

η_мех – КПД передачи при n_макс,

Принимаем k_З=1.25.

кВт. 

1.12. Выбор двигателя.

          Выбираем двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, имеющий следующие паспортные данные (табл. 1).

                                                                                                         Таблица 1.

 

1.13.Определим передаточное отношение редуктора:

,

где – номинальная угловая скорость вращения двигателя.

Следовательно

.

1.14.Принимаем передаточное отношение редуктора из стандартного ряда передаточных чисел:

i_р.ст =16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ. 

    2.1.Определяем сопротивление якоря горячее:

 Ом,

где τ – перегрев обмоток двигателя относительно начальной температуры (15°С), град. Принимаем  τ = 75°С.

1.16.Определяем коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке:

.

2.2.Определяем коэффициент ЭДС двигателя

.

2.3.Определяем номинальный момент на валу двигателя

 Н·м.

2.4.Определяем электромагнитный момент, соответствующий номинальному току:

 Н·м.

2.5.Определяем момент трения на валу электродвигателя

 Н·м.

2.6.Определяем скорость идеального холостого хода

 рад/с.

2.7.Определяем скорость вращения по ступеням

,

,

или

, 

. 

2.8.Определяем момент статический по ступеням.

В 1 квадранте (двигательный режим работы) момент ступени определяется по выражению

М _с1 = М _ступ1 + М _с.дв = 63.776 + 7.351 = 71.127 Н·м.

В 1 квадранте (генераторный режим работы – противовключение) момент ступени определяется по выражению

М _с2 = М _ступ2 + М _с.дв = 63.776 + 7.351 = 71.127 Н·м. 

2.9. Проведем расчет естественных электромеханической ω=f(I) и    механической ω=f(М) характеристик двигателя (рис.3).

Выражения для  расчета электромеханической и  механической характеристик имеют  вид

,  .

Т.к. между током и моментом у двигателя постоянного тока независимого возбуждения имеется линейная зависимость М=с·I, то для получения механической характеристики достаточно пересчитать по оси Х численные значения токов на значения моментов. Расчетные данные сведем в таблицу 2.