- •Счетчик молока или весы
- •Пастеризация
- •Технологическая характеристика
- •Кинематическая характеристика
- •Инерционная характеристика
- •Энергетическая характеристика
- •Заключение по приводным характеристикам
- •Выбор электрического двигателя
- •Потери теплового потока в секции пастеризации молока, теряемые в конструктивных частях установки.
- •В результате полученных данных было определено и подобрано оборудование, и материалы для монтажа проектируемой установки. Затраты на эксплуатацию установки для пастеризации молока ик излучением:
- •Затраты на текущий ремонт составляют 80% затрат на амортизацию
- •Разработка осветительной установки цеха.
- •Анализ литературных источников по данному вопросу.
- •Расчёт выбранного варианта. Светотехнический раздел
- •3.2.1 Выбор вида и системы освещения
- •3.2.2 Выбор нормированной освещенности и коэффициента запаса
- •3.2.3 Участок ремонта двс.
- •3.2.3.1 Выбор светового прибора для общего освещения.
- •3.2.3.2 Размещение световых приборов общего освещения.
- •3.2.3.3 Определение мощности осветительной установки
- •3.2.3.4. Расчёт местного освещения.
- •Выбираемлампу люминесцентную Оsram Lumilux t8 - 18w/865. Световой поток лампы 1650 люмен, следовательно берём 1 лампу.
- •Разработка схемы управления.
- •Расчёт отопления и вентиляции.
- •Расчёт электропривода рабочих машин.
- •Расчёт силовых и осветительных сетей.
- •6.1.2 Компоновка осветительной сети
- •6.1.3 Выбор марок проводов и способа их прокладки
- •6.2.1 Выбор схемы электроснабжения и напряжения питания силовой сети.
- •6.2.2 Компоновка силовой сети.
- •6.2.3 Выбор марок проводов и способа их прокладки
- •6.2.4 Выбор сечения силовых проводов и кабелей.
- •Выбор пусковой и защитной аппаратуры.
- •7.3 Выбор щита управления
- •Мероприятия по эксплуатации электрооборудования. Составление графика ппр.
- •Составление графика электрической нагрузки. Выбор тп. Проверочный расчёт линии 0,4 кВ.
- •Безопасность труда.
- •Технико-экономические показатели проекта.
- •Заключение.
- •Список литературы
Расчёт электропривода рабочих машин.
На участке по ремонту ДВС используется кран подвесной однобалочный (кран-балка). Общая мощность кран-балки составляет 11 кВт. Т.к. раньше трактора К-700 выпускали с двигателями марки ЯМЗ-238, масса которых не превышала 1000 кг (890 кг), то в ходе модернизации трактора увеличивалась мощность двигатель, а следовательно и его масса. На сегодняшний день двигатель марки ЯМЗ-240 имеет массу 1650 кг. Нужно модернизировать кран-балку, так как её двигатели не рассчитаны на подобные нагрузки.
1 – тельфер; 2 – барабан тельфера; 3 – ходовое колесо тельфера; 4 – ходовое колесо балки; 5 – балка; 6 – электропривод механизма передвижения балки; 7 – конечный выключатель; 8 – токосъемники и троллейные провода; 9 – электропривод механизма передвижения тельфера; 10 – пост управления; 11 – электродвигатель механизма подъема; 12 – автоматический выключатель; 13 – ящик управления; 14 – электромагнитный тормоз.
Рисунок 5.1 – Схема устройства кран-балки.
Электропривод кран – балки устанавливается в мастерских или ремонтных заводах, и предназначен для работы в ремонтно-механической мастерской. Кран-балка состоит из балки 5 передвигаемой вдоль цеха и тельфера 1, служащего для подъема, опускания и поперечного перемещения груза. Таким образом, кран-балка служит для опускания и поднимания груза, а так же для его перемещения вдоль цеха.
Анализ технологической схемы позволяет сделать следующие выводы:
Кран – балка работает в сухом отапливаемом помещении
Нужен нерегулируемый электропривод
Кран – балка работает в трех режимах: а) разгона (пуска); б) установившегося движения; в) торможения. Т.е. переменная нагрузка, работа в повторно – кратковременном режиме с большой частотой включений. Пусковой период сравнительно короток (от 1 до 5 с), и длительность работы двигателя с максимальной нагрузкой составляет только часть общего цикла, поэтому выбор двигателя ведут по номинальной мощности установившегося движения или, если известен график нагрузки двигателя за цикл, по среднеквадратичной эквивалентной мощности.
Применим асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, применяемый для подвесных кранов, кран – балок.
Для расчёта эл. привода в таблице 3.1 приведены исходные данные кран-балки.
Таблица 5.1 – Исходные данные кран-балки
Параметры |
Величина |
Масса балки, кг |
2200 |
Масса тельфера, кг |
900 |
Скорость подъема груза, м/с |
0,17 |
Скорость передвижения тельфера, м/с |
0,3 |
Скорость передвижения балки, м/с |
0,8 |
Максимальная высота подъема груза, м |
3 |
Длина пролета балки, м |
6 |
Диаметр ходовых колес балки, мм |
450 |
Диаметр ходовых колес тельфера, мм |
200 |
Диаметр цапф колец балки и тельфера, мм |
60 |
Диаметр барабана тельфера, мм |
400 |
Коэффициент трения качения колес балки |
0,05 |
Коэффициент трения качения колес тельфера |
0,03 |
Коэффициент трения в цапфах |
0,015 |
Коэффициент а, учитывающий дополнительные сопротивления в ребордах колес, торцах ступиц и т.д. |
2,5 |
Механизм передвижения кран – балки.
Величина суммарного усилия под нагрузкой при пуске для механизма передвижения:
, Н (5.1)
где F1– усилие необходимое преодоления сопротивления движению кран-балки на прямолинейном горизонтальном участке пути, Н;
F2– усилие необходимое для перемещения кран – балки по вертикали, Н;
F3– усилие связанное с преодолением действия ветровой нагрузки, Н;
F4– динамическое усилие связанное с разгоном и торможением кран-балки, Н.
, (5.2)
где r– радиус шейки оси колеса балки, м;
R– радиус колеса балки,R=0,255 м;
– угол наклона путей к горизонту, =0;
mг– масса груза,mг=1000 кг;
mб– масса балки,mб=2900 кг;
– коэффициент трения в цапфах, =0,015;
fб– коэффициент трения качения колес балки,fб=0,05.
Н
(5.3)
Так как =0 тоsin=0 и следовательноF2=0
, (5.4)
где F0– удельная ветровая нагрузка, Н;
S– площадь подверженная действию ветра под углом 90по вертикали, м2.
, (5.5)
где q0– скоростной напор ветра на высоте 10 м над поверхностью,;
nв– коэффициент учитывающий возрастание скоростного напора в зависимости от высоты (до 10 мnв=1, до 20 мnв=1,32);
с – аэродинамический коэффициент (для конструкций из труб с=0,8…1,2, для коробчатых конструкций с=1,2…1,3);
– коэффициент, учитывающий пульсирующий характер ветровой нагрузки, =2.
В связи с тем, что в условиях цеха скоростью ветра можно пренебречь, удельная ветровая нагрузка при этом равна нулю.
, (5.6)
где – ускорение при разгоне кран – балки,м/с2.
Н
Полученные значения подставляем в выражение (1) и получаем:
Н
В установившемся режиме под нагрузкой суммарное усилие:
(5.7)
Н
Потребная мощность механизма кран балки при разгоне под нагрузкой:
, Вт, (5.8)
где V– скорость передвижения балки,V=0,8 м/с;
б– КПД передачи механизма передвижения,б=0,9.
Вт
В установившемся режиме значение потребной мощности механизма передвижения кран – балки:
, Вт (5.9)
Вт
На холостом ходу значения усилий и мощностей при пуске и в установившемся режиме:
(5.10)
, Н (5.11)
Н
(5.12)
Н
Найденные значения подставим в выражение (5.10):
Н
Вт (5.13) Вт (5.14)
Для определения режима работы механизма передвижения кран – балки необходимо установить продолжительность включения, предварительно определив время пуска, время движения кран – балки, как с грузом, так и на холостом ходу, и построить нагрузочную диаграмму.
Время разгона кран – балки до установившейся скорости движения, с:
(5.15)
Время передвижения кран – балки при постоянной нагрузке, с:
, (5.16)
где Lц– длина цеха,Lц=14 м.
Время опускания груза и подъема захватывающего устройства, с:
, (5.17)
где Н – высота подъема груза, Н=3 м;
Vг– скорость подъема груза,Vг=0,17 м/с.
с
Время разгона кран – балки до установившейся скорости движения при возвращении ее в исходное положение:
c
Продолжительность перемещения кран – балки в исходное положение с постоянной скоростью движения:
с
Продолжительность опускания захватывающего устройства и поднятия груза:
с
(5.18)
Как видно из нагрузочной диаграммы, механизм передвижения кран – балки работает в перемещающемся режиме с продолжительностью включения около 60%.
Рисунок 5.2 – Нагрузочная диаграмма механизма перемещения кран-балки
В связи с этим выбор электрического двигателя для механизма передвижения кран – балки производят с учетом методов, применяемых для длительной переменной нагрузки.
При этом эквивалентное значение мощности:
, Вт (5.19)
Вт
Выбор электродвигателя
Выбирают электрический двигатель для механизма передвижения, исходя из условий:
Климатическое исполнение и категория размещения У2, У3
По способу защиты от окружающей среды IP44
По конструктивному исполнению и способу монтажа IM1081
По модификации (берут крановый двигатель)
По частоте вращения
, (5.20)
где i– суммарное передаточное число.
(5.21)
Для определения двдопустим, что синхронная скорость вращения будущего двигателя будет 1000 об/мин, учитывая небольшую скорость вращения приводных звездочек.
Тогда рад/с.
рад/с (5.22)
где nк– частота вращения колеса кран – балки.
(5.23)
рад/с (5.24)
мин-1
Полученное выражение подставляем в уравнение (5.20):
По роду тока и напряжения
В
По мощности
Выбираем двигатель типа АИРС160S6.
В таблице 5.2 приведены характеристики двигателя типа АИРС160S6.
Таблица 5.2 – Характеристики двигателя типа АИРС160S6
Р, кВт |
Частота вращения, об/мин |
КПД, % |
Cos |
Iп/Iн |
Мп/Мн |
Мmax/Мн |
Мmin/Мн |
Масса, кг |
11 |
1000 |
82,5 |
0,82 |
5,5 |
2,8 |
2,8 |
2,4 |
88,9 |
Проверка двигателя.
Выбранный двигатель необходимо проверить по условию трогания:
, (5.25)
где Ku– относительное значение напряжения,Ku=0,9;
Мп– пусковой момент двигателя при номинальных параметрах сети;
Kз– коэффициент запаса,Kз=1,3;
Мcmax– максимальное значение момента сопротивления.
Нм (5.26)
Нм (5.27)
Нм (5.28)
Подставим найденные значения в выражение (5.25):
Таким образом, условие выполняется. Окончательно выбираем двигатель АИРС160S6.
Механизм подъема.
Величина суммарного усилия под нагрузкой при пуске:
,(5.29)
где F1– усилие подъема в установившемся режиме;
F2– величина динамического усилия, возникающего при пуске механизма подъема.
Н, (5.30)
где mгиmз– соответственно масса груза и масса захватывающего устройства.
Н, (5.31)
где – величина ускорения при подъеме груза.
Н
Значения потребных мощностей механизма подъема при пуске и установившемся режиме соответственно:
Вт, (5.32)
где Vг– скорость подъема груза.
Вт (5.33)
Суммарное усилие при пуске механизма подъема на холостом ходу:
, (5.34)
где F3– усилие подъема на холостом ходу в установившемся режиме;
F4– значение динамического усилия на холостом ходу.
Н (5.35)
Н (5.36)
Н
Значения потребных мощностей на холостом ходу механизма подъема при пуске и установившемся режиме с соответственно:
Вт (5.37)
Вт (5.38)
Для определения режима работы механизма подъема необходимо установить продолжительность действия соответствующих усилий и мощностей.
В данном случае полный цикл перемещения груза состоит из следующих операций: подъем груза, после чего происходит его перемещение в заданную точку; опускание груза, подъем захватывающего устройства, возвращение кран – балки в исходное положение и опускание захватывающего устройства.
Рассматривая пуск и торможение механизма подъема кран – балки как равноускоренное или равнозамедленное движение, можно определить его продолжительность:
с (5.39)
Время подъема и опускания груза с постоянной нагрузкой:
с, (5.40)
где Н – высота подъема груза.
Продолжительность паузы механизма подъема равна продолжительности передвижения кран – балки:
с, (5.41)
где L– длина цеха.
Время в течение которого происходит захват груза и его освобождение от захватывающего устройства, равно t3=17,5c.
Продолжительность включения механизма подъема определяют по данным нагрузочной диаграммы:
(5.42)
Из нагрузочной диаграммы следует, что привод механизма подъема работает в повторно – кратковременном режиме с переменной нагрузкой в цикле. При этом эквивалентное значение мощности:
(5.43)
Вт
Рисунок 5.3 – Нагрузочная диаграмма механизма подъема.
Выбор электродвигателя.
Электродвигатель выбираем исходя из условий:
Климатическое исполнение категория размещения У2, У3
По способу защиты от окружающей среды IP44
По конструктивному исполнению и способу монтажа IM3081
По модификации
По частоте вращения
, (5.44)
где i– суммарное передаточное число,
nб– частота вращения барабана лебедки,.
(5.45)
рад/с (5.46)
(5.47)
рад/с (5.48)
По роду тока и напряжения: I,Uн=380/220 В
По мощности
Выбираем двигатель марки АИРС100S4.
В таблице 5.3 приведены характеристики двигателя типа АИРС100S4.
Таблица 5.3 – Характеристики двигателя типа АИРС100S4
Р, кВт |
Частота вращения, об/мин |
КПД, % |
Cos |
Iп/Iн |
Мп/Мн |
Мmax/Мн |
Мmin/Мн |
Масса, кг |
3,2 |
1000 |
76 |
0,76 |
6 |
2 |
2,2 |
1,6 |
30,5 |
Выбранный двигатель необходимо проверить по условию трогания:
, (5.49)
где Кu– относительное значение напряжения;
Мп– пусковой момент двигателя при номинальных параметрах сети;
Кз– коэффициент запаса;
Mmax– максимальное значение момента сопротивления.
Нм (5.50)
Нм (5.51)
Нм (5.52)
Условие выполняется. Окончательно выбираем двигатель АИРС100L6.
Механизм передвижения тельфера.
Величина суммарного усилия под нагрузкой при пуске для механизма передвижения, Н:
, (5.53)
где F1– усилие необходимое преодоления сопротивления движению кран-балки на прямолинейном горизонтальном участке пути, Н;
F2– усилие необходимое для перемещения кран – балки по вертикали, Н;
F3– усилие связанное с преодолением действия ветровой нагрузки, Н;
F4– динамическое усилие связанное с разгоном и торможением кран – балки, Н.
, (5.54)
где r– радиус шейки оси колеса балки, м;
R– радиус колеса тельфера,R=0,2 м;
– угол наклона путей к горизонту, =0;
mг– масса груза,mг=1700 кг;
mт– масса тельфера,mт=900 кг;
– коэффициент трения в цапфах, =0,015;
fт– коэффициент трения качения колес тельфера,fт=0,03.
Н
Так как =0 тоsin=0 и следовательноF2=0.
, (5.55)
где F0– удельная ветровая нагрузка;
S– площадь подверженная действию ветра под углом 90по вертикали.
, (5.56)
где q0– скоростной напор ветра на высоте 10 м над поверхностью,
nв– коэффициент учитывающий возрастание скоростного напора в зависимости от высоты (до 10 мnв=1, до 20 мnв=1,32);
с – аэродинамический коэффициент (для конструкций из труб с=0,8…1,2, для коробчатых конструкций с=1,2…1,3);
– коэффициент, учитывающий пульсирующий характер ветровой нагрузки, =2.
В связи с тем, что в условиях цеха скоростью ветра можно пренебречь, удельная ветровая нагрузка при этом равна нулю.
, (5.57)
где – ускорение при разгоне кран – балки,м/с2.
Н
Полученные значения подставляем в выражение (3.54) и получаем
Н
В установившемся режиме под нагрузкой суммарное усилие
(5.58)
Н
Потребная мощность механизма кран балки при разгоне под нагрузкой, Вт:
, (5.59)
где V– скорость передвижения тельфера,V=0,3 м/с;
б– КПД передачи механизма передвижения,б=0,9.
Вт
В установившемся режиме значение потребной мощности механизма передвижения тельфера:
, Вт (5.60)
Вт
На холостом ходу значения усилий и мощностей при пуске и в установившемся режиме:
(5.61)
, Н (5.62)
Н
(5.63)
Н
Найденные значения подставим в выражение (3.62):
Н
Вт (5.64)
Вт (5.65)
Для определения режима работы механизма передвижения тельфера необходимо установить продолжительность включения, предварительно определив время пуска, время движения тельфера, как с грузом, так и на холостом ходу, и построить нагрузочную диаграмму.
Время разгона тельфера до установившейся скорости движения:
с (5.66)
Время передвижения тельфера при постоянной нагрузке, с:
, (5.67)
где Lц – длина цеха, Lц=14 м.
с
Время опускания груза и подъема захватывающего устройства, с:
, (5.68)
где Н – высота подъема груза, Н=3 м;
Vг– скорость подъема груза,Vг=0,17 м/с.
с
Время разгона тельфера до установившейся скорости движения при возвращении ее в исходное положение:
c
Продолжительность перемещения тельфера в исходное положение с постоянной скоростью движения:
с
Продолжительность опускания захватывающего устройства и поднятия груза:
с
(5.69)
Как видно из нагрузочной диаграммы, механизм передвижения тельфера работает в перемещающемся режиме с продолжительностью включения около 80%.
Рисунок 5.4 – Нагрузочная диаграмма механизма перемещения тельфера
В связи с этим выбор электрического двигателя для механизма передвижения тельфера производят с учетом методов, применяемых для длительной переменной нагрузки.
При этом эквивалентное значение мощности:
, Вт (5.70)
Вт
Выбор электродвигателя.
Выбирают электрический двигатель для механизма передвижения, исходя из условий:
Климатическое исполнение и категория размещения У2, У3
По способу защиты от окружающей среды IP44
По конструктивному исполнению и способу монтажа IM1081
По модификации (берут крановый двигатель)
По частоте вращения
где i– суммарное передаточное число.
Для определения двдопустим, что синхронная скорость вращения будущего двигателя будет 1000 об/мин, учитывая небольшую скорость вращения приводных звездочек.
Тогда рад/с
рад/с
Частота вращения колеса тельфера:
мин-1
Полученное выражение подставляем в уравнение (5.20):
По роду тока и напряжения
В
По мощности
Выберем другой двигатель, серии АИРС100L6.
В таблице 3.4 приведены характеристики двигателя типа АИРС100L6.
Таблица 3.4 – Характеристики двигателя типа АИРС100L6
Р, кВт |
Частота вращения, об/мин |
КПД, % |
Cos |
Iп/Iн |
Мп/Мн |
Мmax/Мн |
Мmin/Мн |
Масса, кг |
2,6 |
1000 |
76 |
0,76 |
6 |
2 |
2,2 |
1,6 |
30,5 |
Проверка двигателя.
Выбранный двигатель необходимо проверить по условию трогания
, (5.71)
где Ku– относительное значение напряжения,Ku=0,9;
Мп– пусковой момент двигателя при номинальных параметрах сети;
Kз– коэффициент запаса,Kз=1,3;
Мcmax– максимальное значение момента сопротивления.
Нм
Нм
Нм
Подставим найденные значения в выражение (5.71):
Условие выполняется.
Все выбранные двигатели с повышенным скольжением, что обеспечивает плавный пуск.
Обоснование и описание принципиальной схемы управления кран- балкой.
Требования, предъявляемые к схеме управления кран-балкой:
Управление привода кран-балки осуществляется вручную (дистанционно) с места подъема груза. Двигатель включен только при нажатой кнопке управления.
Путь перемещения всех механизмов ограничивается конечными выключателями.
При отключении двигателей включаются с помощью электромагнитов механические тормоза.
Все приводы должны иметь защиту от токов короткого замыкания и самопроизвольного пуска.
Описание схемы управления.
В схеме управления кран-балкой рисунок 5.5 предусмотрена защита электрооборудования от токов короткого замыкания с помощью автоматического выключателя QF. Для удержания груза используется электромагнитный тормозYA, для изменения направления вращения – реверсивные магнитные пускатели. Высота подъема и горизонтальное перемещение ограничиваются конечными выключателямиSQ1…SQ5. Управление механизмами подъема и перемещения осуществляется с пола с помощью кнопок “пуск” и “стоп”SB1...SB6. Для исключения самопроизвольного движения кранового механизма при случайном выпуске из рук оператора кнопочной станции, подвешенной на гибком кабеле, и удобства управления кнопки “пуск” не шунтируются замыкающими контактами магнитных пускателей. Для механизма подъема и опускания груза используется двигатель М1, для перемещения тельфера – М2, кран-балки –M3. При подачи напряжения на схему управления с помощью автоматаQFзагорается сигнальная лампаHL1.
Рисунок 5.5 – Схема управления кран-балкой
Разработанная схема электропривода обеспечивает надежную работу, кран-балки позволяет снизить долю ручного труда в ремонтно-механической мастерской. Также позволяет осуществлять перемещение грузов по цеху до 1700 кг. Схема автоматического управления позволяет управлять кран-балкой вручную. Предусматривает защиту от коротких замыканий, самопроизвольного запуска, что обеспечивает удобство и безопасность работы.