Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Тюменская Государственная Сельскохозяйственная Академия
Кафедра: «Энергоснабжение сельского хозяйства»
Курсовая работа
Тема: «Электропривод телескопического
кормораздаточного транспортера»
Выполнил: Петров Д.П.
Ст-т гр. Э–057 «Б»
Проверил: Варфоломеев Ю.Н.
Тюмень 2005
Содержание:
Введение…………………………………………………………………….3
Исходные данные……………………………………………………………..4
1. Выбор рационального привода …………………………………………...5
1.1 Технологическая характеристика…...……………………………..….5
1.2 Кинематическая характеристика…………………………………..….6
1.3 Механическая характеристика…………………………………….......9
1.4 Инерционная характеристика………...………………………...……...9
1.5 Нагрузочная характеристика…………………….…………………...10
2. Аппаратура управления и защиты…………………………………….…11
Литература………………………………………………………..……….……..13
Введение:
Электрический привод представляет собой электромеханическую систему, обеспечивающую реализацию различных технологических и производственных процессов в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и т.д. с использованием механической энергии. Назначение электропривода состоит в обеспечении движения исполнительных органов рабочих машин и механизмов и управления этим движением. Другими словами, электропривод, являясь энергетической основой реализации технологических и производственных процессов, во многом определяет их качество, энергетические и технико-экономические показатели.
Исходные данные:
Vк
=0,25м/с – скорость движения кормушек транспортера;
gк
=10 кг – масса одного погонного метра кормушки;
gт
=0,5 кг – масса одного погонного метра троса;
Gб
=40 кг – масса приводного барабана троса;
Dб
=0,2 м – диаметр приводного барабана троса;
f1
=0,15 – коэффициент сопротивления движению кормушек транспортера по направляющим уголкам;
f2
=0,55 – обобщенный коэффициент трения нижней части троса о направляющий желоб;
f3
=0,04 – обобщенный коэффициент трения в цапфах барабанов направляющих блоков;
Fтр
=2000 Н – усилие предварительного натяжения тягового троса;
Nк
=50 шт. – количество коров в одном ряду;
L=40 м – длина одной кормушки;
Z=3 шт. – число кормления в сутки.
Требования к системе управления:
1. Управление приводом осуществляется вручную-дистанционно;
2. Перед включением двигателя должен быть подан предупредитель-ный звуковой сигнал;
3. Остановка привода может быть произведена с пульта управления и с двух мест производственного помещения;
4. Схема должна предусматривать защиту от коротких замыканий, от обрыва фаз сети и самопроизвольного пуска и тепловую защиту;
5. Реверсирование двигателя осуществляется конечными выключа-телями и производится без торможения противовключением.
1 Выбор рационального привода:
Расчет и построение приводных характеристик машин:
1.1Технологическая характеристика:
Транспортёр предназначен для раздачи комбинированного корма: смеси силоса и резанной соломы. Суточный рацион на одну корову 40 кг.
Транспортёр состоит из приводной станции 1, тягового троса 2, двух кормушек- нижней 3 и верхней 4.
Загрузка кормом производится в средней части транспортёра. Перемеще-ние кормушек транспортёра по направляющим уголкам 7 осуществляется тяговым тросом.
При первом ходе нижняя кормушка перемещается под верхнюю и механически сцепляется с ней. При втором (обратном) ходе перемещаются обе кормушки и верхняя загружается кормом. По достижении крайнего правого (или левого) положения кормушки останавливаются и расцепляются. На третьем ходе нижняя кормушка перемещается в обратном направлении и одновременно загружается кормом. По достижении крайнего правого (или левого) положения останавливается, и процесс раздачи кормов заканчивается.
Привод осуществляется от электродвигателя 5 через редуктор 6.
1.2 Кинематическая характеристика:
Суммарная мощность необходимая для приведения в движение привода определяется из следующих составляющих:
- Усилия от сопротивления движению кормушек по направляющим уголкам, в данном случае берём максимальное значение нагрузки, исходя из технологии процесса это перемещение двух кормушек и корма:
где, m – общая масса перемещаемого груза состоящая из массы двух кормушек и массы корма.
m = 2*m2к
+mк
Отсюда масса кормушки находится по формуле:
m2к
=gк *
L=10*40=400 кг
Масса корма на одной кормушке:
q – суточный рацион на одну корову, кг.
Nк
– количество коров
Х – количество кормушек
кг
m =2*400+333,3=1133,3 кг
Н
- Усилия, возникающего от трения в цапфах барабанов направляющих блоков, которое в свою очередь складывается из предварительного натяжения (Fтр
) и рабочего (F1
):
Н
- Усилия от трения нижней части троса о направляющий желоб:
где, масса троса определяется по формуле:
mтр
=gт *
ℓ = 0.5*45=22.5 кг
Н
Определим суммарное усилие:
Fобщ
=F1
+F2
+ F3
=1667+293+121=2082 Н
Мощность необходимая для перемещения кормораздаточного траспортёра:
Pп
=Fобщ*
Vк *
1,3=2082*0,25*1,3=676,7 Вт
При выборе редуктора необходимы два критерия:
- передаваемая мощность Pп
;
- передаточный коэффициент I.
где nбар
– число оборотов барабана определяется по формуле:
nдв
– число оборотов двигателя выберем исходя из экономической целесообразности учитывая, что при увеличении скорости двигателя мы удешевляем его стоимость, но увеличиваем стоимость и габариты редуктора. Оптимальным является электродвигатель со скоростью nдв
= 1000об/мин тогда передаточный коэффициент будет равен:
Определим требуемый момент на тихоходном валу (барабане):
При данном передаточном коэффициенте наиболее целесообразно применить одноступенчатый червячный редуктор марки 4Ч-80, фирмы производителя ООО «Техпривод ТК», имеющий максимальный момент на тихоходном валу 1600Н*м и передаточный коэффициент I=42.
Исходя из полученных данных можно определить мощность электродвигателя:
Выбираем электродвигатель марки АО2-22-6 1100Вт закрытого обдуваемого исполнения так, как среда является пыльной.
Характеристики двигателя:
nном
= 930 об/мин - число оборотов
η = 0,76 - КПД
cosφ=0,73
Ki
=6.5 - кратность силы тока
mn
=1.8 – кратность пускового момента
mк
=2,2 – кратность максимального момента
Jэл.дв
=0,024кг/м2
- момент инерции двигателя
1.3 механическая характеристика:
Исходя из условия для кормораздатчиков, момент сопротивления будет являться постоянным и независящим от скорости.
1.4Инерционная характеристика:
Момент инерции кормораздатчика:
Jкорм
=Jэл.дв
+Jбар
Момент инерции барабана:
Кинетическая энергия которой обладает весь механизм, при частоте вращения (930 об/мин = 97,4 рад/с):
Wк = Jэл.дв
·
+ Jбар
·
= 0,024·
+0,1 ·
= 114 Дж
Мощность которую развивает выбранный нами электродвигатель ¾ 1100 Вт. Однако часть этой мощности будет расходоваться на преодоление тормозящего момента сопротивления (PP
= 676.7 Вт). Тогда мощность участвующая в разгоне будет состовлять:
PP
азг
= Pэл.дв.
- PP
= 1100 – 676,7 = 423 Вт
Тогда требуемую энергию 114 Дж двигатель сообщит за:
t = 114 / 423 = 0,3 с.
Следовательно, при критическом времени разгона 15 с для данного двигателя, полученная величина 0,3с нас полностью удовлетворяет.
1.4 Нагрузочная характеристика:
Время работы кормораздатчика для построения диаграммы:
мин
Как описывалось ранее, работа кормораздатчика состоит из трёх периодов:
- первый период, когда привод двигает одну кормушку без корма (увеличения нагрузки) т.е. момент остается постоянным до того пока кормушка не дойдёт до крайнего левого положения;
- во втором периоде привод двигает две кормушки, при этом одна из них загружается кормом, здесь момент имеет большее значение, а в конце загрузки принимает максимальное значение;
- в третьем периоде привод движет одну кормушку, загружая кормом.
Наглядно это можно увидеть на нагрузочной диаграмме:
2 Аппаратура управления и защиты:
Для пуска, реверсирования, торможения и отключения электродвигателя, в соответствии с требованиями технологического процесса, защиту при коротких замыканиях и недопустимых перегрузках, отключения при неполнофазных режимах и снижении напряжения ниже допустимого и др., используются аппараты управления и защиты.
Для данного электропривода выбираем фазочувствительное устройство защиты ФУЗ – М3 – 8. В данном устройстве объединены фазовый, токовый и температурный принцип выявления аварийных режимов.
Работа ФУЗ заключается в следующем. При обрыве одной из фаз, угол сдвига между напряжениями трансформаторов TV1 и TV2 становится равным нулю или 1800
. При этом, в цепи KV резко увеличивается ток. Оно срабатывает и своим размыкающим контактом отключает КМ1.
Защита электродвигателя от перегрузки осуществляется путем контроля напряжения вторичной обмотки трансформатора TV2, которое пропорциональна величине тока. При нормальной загрузке и температуре нагрева электродвигателя, тиристор VS1 закрыт, а напряжение на С равно нулю. При перегрузке, когда напряжение достигнет порога открывания тиристора VS1, происходит зарядка конденсатора С1, что обеспечивает задержку не более 5 – 6 с. Чем больше перегрузка, тем меньше время задержки. Когда напряжение на С1 достигнет величины срабатывания однопереходного транзистора VT, он открывается, что приводит к быстрому разряду С1. При этом импульсом тока открывается VS2 и происходит разбаланс моста кольцевого детектора. По катушке промежуточного реле протекает ток и оно, своим размыкающим контактом KV , отключает катушку КМ1.
Для отключения электродвигателя при нарушении теплового режима используется позистор R7, установленный в корпус электродвигателя. При достижении температуры выше допустимой, сопротивление R7 резко возрастает, повышается потенциал управляющего электрода VS1 и он открывается. Конденсатор С1 быстро заряжается и происходит отключение электродвигателя, аналогично рассмотренному ранее.
Литература:
1. Москаленко В.В. Электрический привод: Учеб. Пособие для студ. учреждений сред. проф. образования – М.: Мастерство: Высшая школа, 2000. – 368 с.
2. Электропривод: Методические указания/ ТГСХА; Авторы – сост. П.М. Михайлов, Ю.Н. Варфоломеев. – Тюмень, 2005. – 40 с.
|