Горизонтальный кран штабелер

Основные  технические данные электродвигателя приведены в таблице 1.

   Таблица 5.1

     

  – номинальная  мощность;

  – номинальная  частота вращения (об/мин);

  – ток статора  при напряжении 380 В;

  – коэффициент  мощности;

  – коэффициент  полезного действия  двигателя;

  – момент инерции  ротора;

- главное индуктивное  сопротивление;

- активное сопротивление  статора;

- индуктивное сопротивление  рассеяния обмотки  статора;

- активное сопротивление  ротора, приведенное  к параметрам статора;

- индуктивное сопротивление  рассеяния ротора, приведенное к  параметрам статора;

      Активные  сопротивления приведены при  расчетной рабочей температуре.

Угловая скорость вращения поля: 

Номинальная угловая скорость двигателя: 

Номинальный момент двигателя: 
 

Номинальное скольжение двигателя: 

Критическое скольжение двигателя: 

Где - перегрузочная способность двигателя по моменту. 

      Для окончательного выбора двигателя необходимо, чтобы он проходил проверку по нагреву  и по перегрузке.

 

     

6. Расчёт  статического момента  и суммарного момента  инерции электропривода, приведенных к валу двигателя

1. Расчёт  статического момента, приведенного к валу двигателя

 

     Где

       – Статический  момент нагрузки, приведенный к  валу двигателя;

       – передаточное число редуктор: 

       – угловая скорость  вращения ходового  колеса: 
 

     Из  стандартного ряда передаточных чисел  редуктора выбираем ближайшее большее  значение передаточного числа . Таким образом, получилось, что расчётное значение отличается от табличного примерно  на , что разрешено ГОСТ 27142-97 для двухступенчатых редукторов. 

2. Расчет  момента инерции  механизма, приведенного к валу двигателя, и суммарного момента инерции

 

     Где – радиус приведения. 
 
 

     Суммарный момент инерции механизма: 

     где

       – момент инерции  редуктора.

7. Расчёт  участков нагрузочной  диаграммы

     Расчёт  моментов двигателя на различных  участках движения электропривода, ведется  с учетом постоянства ускорений  и замедлений. Ограничение ускорений  принято для предотвращения проскальзывания  колес электропривода во время движения.

1. Участок разгона от нулевой скорости до максимальной:

 

     Где

     - момент двигателя  на участке разгона.

       – динамический  момент. Модуль динамического  момента будет  постоянным, так как  ускорения и замедления  равны по модулю. Динамический момент  будет отличаться  лишь знаками на  участках разгона  и торможения. 

       – угловое ускорение электропривода: 
 
 

2. Участок с  установившейся максимальной скоростью:

 

      – момент двигателя на участке с установившейся максимальной скоростью.

3. Участок торможения от максимальной скорости до пониженной:

 

       – момент двигателя  на участке торможения  от максимальной  скорости до пониженной.

4. Участок с установившейся пониженной скоростью:

 

       – момент двигателя  на участке с установившейся пониженной скоростью.

5. Участок торможения с пониженной скорости до полного останова:

 

       – момент двигателя  на участке торможения  с пониженной скорости  до полного останова.

     Нагрузочная диаграмма и тахограмма электропривода показаны на рис.7. 
 

 

     

 

     

8. Поверка выбранного электродвигателя по нагреванию и по перегрузке

1. Проверка  выбранного двигателя  по нагреванию

     Проверка  выбранного двигателя по нагреванию осуществляется методом эквивалентного момента. Способ корректен, если скорость электродвигателя будет регулироваться преобразователем частоты, который сохраняет постоянство магнитного потока.

     Поскольку, выбранный электродвигатель был  спроектирован для продолжительного режима работы, а в проекте он будет работать в повторно-кратковременном  режиме работы, и тот факт, что  двигатель имеет самовентелируемое охлаждение, то необходимо учитывать ухудшение теплоотдачи при работе со скоростями меньшими номинальной скорости двигателя.

     Таким образом, условие прохождения двигателя по нагреванию имеет вид: 

     Где

       – эквивалентный  момент: 

       – значение момента  двигателя на одном  из участков работы  электропривода. 
 

      - значение номинальной продолжительности включения (ПВ), приведенного к ПВ графика: 

       – относительная  номинальная продолжительность  включения 

       – коэффициент  теплоотдачи при  неподвижном двигателе: 
 

       – относительная  продолжительность  включения графика,  то есть это  фактическое значение  относительной продолжительности  включения 

      - число рабочих участков двигателя, ;

       – число всех участков работы двигателя, включая участки паузы, ; 

     Расчет  коэффициентов теплоотдачи  на различных участках работы двигателя:

     Примерный график, показывающий зависимость коэффициента теплоотдачи от скорости вращения двигателя  показан на рис. 1

     Линейный  график изменения  теплоотдачи машины, при изменении  скорости вращения 

           Рис.8.1

     Таким образом, математическое описание соответствующее  графику, изображенному на рис. 1, имеет  следующий вид: 

     В переходных режимах считаем, что  коэффициент теплоотдачи равен полусумме значений на конечных участках.

1. Участок разгона от нулевой скорости до максимальной:

 

2. Участок с  установившейся максимальной скоростью:

 

3. Участок с  установившейся пониженной скоростью:

 

4. Участок торможения от максимальной скорости до пониженной:

 

5. Участок торможения с пониженной скорости до полного  останова:

 
 
 
 
 
 

     Сравним значение эквивалентного момента со значение номинального момента, с учетом ухудшения теплоотдачи: 
 

     Таким образом, предварительно выбранный  двигатель проходит условие по нагреванию.

     Определим загруженность двигателя: 
 

2. Проверка  двигателя по перегрузке.

     Условие прохода двигателя по перегрузочной способности состоит в том, что максимальное рассчитанное значение момента двигателя на всех участках работы не должно превышать критического значения момента. 
 
 

       – критическое  значение момента  двигателя: 
 
 

     - момент двигателя  на участке разгона.

            Сравним значения моментов: 
 
 

     Таким образом, предварительно выбранный  двигатель проходит условие перегрузки двигателя.

9. Анализ  динамических свойств  электромеханического преобразователя, как объекта управления

     Для анализа динамических свойств электродвигателя считаем, что:

• Привод работает на линейном участке механической характеристики.
• Между электродвигателем и механизмом существует абсолютно жёсткая механическая связь.
• Двигатель питается от преобразователя частоты, который обеспечивает постоянство магнитного потока.
• Электропривод работает при малых отклонениях от точки разложения.

     При таких допущениях, можно считать, что рассматриваем одномассовую систему, которая описывается следующей  системой уравнений. 
 

       – момент двигателя;

       – момент статической  нагрузки;

       – суммарный момент  инерции;

       – механическая  скорость холостого  хода: 

       – электромагнитная  постоянная времени: 

     Где

       – электрическая  скорость холостого  хода: 
 
 

       – модуль статической жёсткости: 
 

     Так как мы приняли, что работаем на линейном участке характеристики и 

     , то можно считать,  что  пренебрежимо мало, тогда: 

     Таким образом, модуль статической жесткости  будет равен: 

     Характер  переходного процесса определяется отношением электромеханической постоянной времени и электромагнитной постоянной времени . 

     Найдем  отношение постоянных времен: 

     Так как отношение механической постоянной времени  и электрической постоянной времени получилось больше 4, то переходный процесс будет апериодическим.