МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Электротехнический институт

Направление 140600 - Электротехника, электромеханика и электротехнологии

Кафедра электромеханических комплексов и материалов

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД ПРОИЗВОДСТВЕННОГО МЕХАНИЗМА

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Электрический привод»

ФЮРА .000000.032.ПЗ

Студент группы 7А94 ______________ Н.О. Суховеев

^{подпись}

_____________

^дата

Руководитель

Профессор _____________ Н.В. Кояин

^{подпись}

_____________

^дата

Томск – 2012

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

1. ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ НА ОСНОВАНИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ 4

2.РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ. 7

3.ВЫБОР СПОСОБА ПУСКА И РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ В ПРЕДЕЛАХ ЦИКЛА. 9

4.ВЫБОР ЯЩИКА СОПРОТИВЛЕНИЙ. 11

5. РАСЧЁТ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОЧИХ РЕЖИМАХ И В РЕЖИМЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ. 13

6. РАСЧЁТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ω=f(t), М=f(t) ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ И ПОСТРОЕНИЕ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА. 13

7.ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ 18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 21

ВВЕДЕНИЕ 3

1. ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ НА ОСНОВАНИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ 4

2.РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ. 7

3.ВЫБОР СПОСОБА ПУСКА И РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ В ПРЕДЕЛАХ ЦИКЛА. 8

4.ВЫБОР ЯЩИКА СОПРОТИВЛЕНИЙ. 11

5.РАСЧЁТ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК В РЕЖИМЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ. 12

6. РАСЧЁТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ω=f(t), М=f(t) ЗА ЦИКЛ РАБОТЫ И ПОСТРОЕНИЕ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА. 13

7.ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ 17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 21

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 = 165 об/мин – частота вращения на 1 рабочей ступени,

t₁ = 25 с – время работы на 1 ступени,

n₂ = -35 об/мин – частота вращения на 2 ступени,

t₂ = 30 с – время работы на 2 ступени,

t₀ =110 с – время паузы.

Нагрузка имеет реактивный характер, т.е. момент меняет знак при изменении направления вращения машины.

М_мех.= 650 Нм – момент нагрузки (механизма) на валу двигателя,

η_перед. = 0.8 – коэффициент полезного действия передачи,

Ј_мех. = 80 кгм² – момент инерции механизма.

1.1.Построение тахограммы и нагрузочной диаграммы производственного механизма.

Рисунок 1 - Тахограмма производственного механизма.

Рисунок 2 - Нагрузочная диаграмма производственного механизма для реактивного характера нагрузки.

1.2. Расчет мощности электродвигателя и выбор его по каталогу.

1.3. Определяем продолжительность включения:

%

Выбираем стандартное (15%, 25%, 40%, 60%), ближнее по величине, значение продолжительности включения:

ПВ_кат =40%

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.

1.6.Определение значений угловых скоростей по ступеням:

рад/с,

рад/с.

1.7.Определение мощности на i-м участке работы:

- 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=40%

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=1.3.

кВт.

1.12. Выбор двигателя.

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

Таблица 1.

Тип	UH, В	РН, кВт	nН, об/мин	IH, A	Rя+Rд.п., Ом	J, кгм^2
Д-41	220	17,5	1160	90,5	0,072	0,8

1.13.Определим передаточное отношение редуктора:

,

где – номинальная угловая скорость вращения двигателя.

_{В нашем случае:}

.

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

i _ст.р. =6.34