Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

Двухдвигательный привод эскалатора

Чебоксары 2010



Содержание

Введение

Задание на курсовой проект

1. Определение статического момента и момента инерции, действующих на валу главного привода

2. Определение мощности двигателей главного и вспомогательного приводов и выбор их по каталогу

3. Расчет и построение механических и электромеханических характеристик двигателя главного привода

4. Расчет пусковых сопротивлений, подбор по каталогу

5. Расчет и построение графиков при реостатном пуске

6. Проверка двигателя по типу и по перегрузочной способности

7. Расход электроэнергии за сутки, среднесуточный КПД и коэффициент мощности

Список литературы

инерция привод двигатель электроэнергия



Введение

Эскалаторы получили широкое применение на станциях метрополитена, в административных и торговых зданиях, где имеются большие потоки пассажиров.

Существуют эскалаторы двух типов: с одной и двумя рабочими ветвями лестничного полотна. Из-за сравнительно небольших габаритов более широкое применение получили эскалаторы с одной рабочей ветвью.

У эскалатора ступени лестничного полотна связаны шарнирами с двумя замкнутыми цепями, которые приводятся в движение ведущей звездочкой. Ступени катятся по бегункам по направляющим. Нижние звездочки связаны с натяжной станцией, которая обеспечивает постоянное натяжение тяговых цепей. Вал верхней звездочки через цепную передачу и редуктор связан с приводным двигателем.

Приводная станция эскалатора снабжена двумя рабочими тормозами и аварийными. Рабочие тормоза устанавливаются непосредственно у двигателя, а аварийный тормоз - у вала тяговой звездочки.

Для удобства и безопасности пользования с двух сторон от лестничного полотна эскалатор снабжен движущимися поручнями. Поручни приводят в движение через цепные передачи или редуктор от главного двигателя тяговых цепей.

Скорость движения лестничного полотна эскалатора лежит в пределах от 0,45-1 м/с. Верхний предел скорости ограничен тем, что вход и выход пассажиров происходят на ходу.



Задание на курсовой проект

Расчётная часть

1. Подсчитать статический момент и момент инерции, приведенные к валу главного привода.

2. Определить мощности двигателей главного и вспомогательного приводов и выбрать их по каталогу.

3. Рассчитать и построить статические естественные и регулировочные характеристики двигателя главного привода и .

4. Рассчитать пусковые сопротивления и подобрать их по каталогу и дать схему внешних соединений.

5. Рассчитать и построить графики , и при реостатном пуске.

6. Рассчитать и построить графики скорости и тока во времени.

7. Проверить двигатель по нагреву и перегрузке.

8. Определить расход электроэнергии за сутки среднесуточные КПД и коэффициент мощности для графика нагрузки.

Графическая часть

1. Кинематическая схема привода и схема трассы полотна эскалатора.

2. Схема силовой цепи электропривода.

3. Механические и электромеханические характеристики двигателя главного привода.

4. Графики , и при пуске двигателя.

5. Схема внешних соединений сопротивлений.

Технические данные

1. Высота эскалатора……………….………………… 38 м

2. Скорость движения лестничного полотна………….. 0.78 м/с

3. Скорость движения при ремонтах……………… 0.03 м/с

4. Угол наклона эскалатора……………………… 30 град.

5. Масса 1м лестницы…………………………… 158 кг

6. Масса 1м тяговой цепи…………………..………… 35

7.Количество пассажиров, находящихся на каждой паре ступеней… 3

8. Масса каждого пассажира…………70 кг

9. Шаг ступени……………….……………… 0,4 м

10. Длина горизонтальной части внизу………………..2 м

11. Длина горизонтальной части наверху……………. 3.5 м

12. Диаметр начальной окружности приводной звездочки…… 1.72 м

13. Момент инерции приводной звездочки …….. 250 кг*м²

14. Момент инерции главного вала и шестерни……... 260 кг*м²

15. Момент инерции паразитной шестерни.……………70 кг*м²

16. Момент инерции малой шестерни……………………..1.5 кг*м²

17. Момент инерции червяка и вала………………. 0.5 кг*м²

18. Момент инерции муфты и тормозного шкива……… 1 кг*м²

19. КПД лестницы при полной нагрузке……………… 0.7

20. КПД остальной передачи…………………………….0.82

21. Потери в механической части при холостом ходе составляют половину потерь в ней при полной нагрузке.

22. Кинематическая схема эскалатора изображена на рис.1., а геометрическая схема трассы- на рис.2.

Технические условия

1. Трехфазная сеть переменного тока 380 В, 50 Гц.

2. Для главного привода используется 2 асинхронных двигателя с фазным ротором.

3. Ускорение в начальный момент пуска не должно превышать 0.6 м/с², а в процессе дальнейшего разбега оно не должно быть больше 0.75 м/с².

4. Пуск эскалатора производится на подъем и спуск вхолостую и под нагрузкой.

5. Механическое торможение реализуется на посадочной скорости.

6.Мощность движения поручней составляет 3% мощности эскалатора при полной нагрузке.

Рис.1. Кинематическая схема привода эскалатора.

Рис.2.Геометрическая схема трассы полотна.



1. Определение статического момента и момента инерции, действующих на валу главного привода

Радиус приведения:

м -- радиус приведения.

D_нач - диаметр начальной окружности приводной звездочки;

-- передаточное число системы;

с^-1 -- расчетная скорость вращения двигателя;

-- скорость движения лестничного полотна.

Рис. 3. Силы, действующие на погонный метр лестничного полотна.

Количество ступеней на наклонной части эскалатора:

м - длина наклонной части эскалатора.

;

Максимальное количество человек, стоящих на наклонной части:

; - масса груза;

- нагрузка на эскалатор (вдоль наклонной части);



Нм - статический момент нагрузки при подъеме;

-статический момент нагрузки при спуске;

- КПД электропривода.

Определим момент инерции, приведенный к валу привода:

; - масса лестничного полотна на наклонной части;

- масса 1-го метра лестничного полотна;

- суммарная масса эскалатора;

- момент инерции приводной звездочки;

-момент инерции груза;

-момент инерции главного вала и шестерни;

-момент инерции паразитной шестерни;

- момент инерции малой шестерни;

- момент инерции червяка и вала;

- момент инерции муфты и тормозного шкива;

-суммарный приведенный момент инерции механизма, приходящийся на 1 двигатель;

2. Определение мощности двигателей главного и вспомогательного приводов и выбор их по каталогу

Выбор вспомогательного двигателя:

- радиус приведения механизма к валу вспомогательного двигателя;

кВт; кВт;

Выбираем двигатель: 4АК160S4У3(n₀=1500об/мин;P_2н=11кВт)

Расчет главного привода:

Вт - расчетная мощность привода;

Вт - расчетная мощность 1-го двигателя;

об/мин - расчетная частота вращения;

По расчетным значениям выбираем двигатель: ВАОК4-450L8

Р_2ном=280кВт, I_2ном=359 А, U2ном=350В, Sном=2,7%, Sк=9%, з=95%, J=32кгм², х_м=3,3, х₁=0,13, х2''=0,15, R₁=0,022, R₂''=0,025, cos=0,85, m_k=1,7;



Рис.4. Г-образня схема замещения двигателя.

U_1фн=220 В;

-- номинальный ток;

Ом -- полное номинальное сопротивление фазы статора;

Ом --сопротивление намагничивания;

Ом -- приведенное активное сопротивление статора;

Ом

Ом

Ом

Ом -- индуктивное сопротивление рассеяния ветви намагничивания;

Ом -- активное сопротивление ветви намагничивания;



3. Расчет и построение механических и электромеханических характеристик двигателя главного привода

Нм -- номинальный момент,

-- число полюсов,

с^-1 -- синхронная скорость вращения двигателя;

об/мин,

- номинальная скорость вращения двигателя;

-критический момент двигательного режима;

- пусковой момент;

Динамические моменты:

,

,

Результаты вычислений сведены в таблице 1.

	1	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1	0,09	0,07	0,05	0,03	0,01	0
A	1839	1836	1832	1827	1819	1807	1786	1747	1653	1341	1276	1111	884	582	206	0
c-1	0	7,85	15,7	23,5	31,4	39,3	47,1	54,9	62,8	70,6	71,4	73	74,5	76,3	77,7	78,5
M, Нм	1090	1209	1356	1544	1791	2128	2614	3360	4569	6071	6105	5917	5183	4531	1340	0

Построим характеристики электродвигателя.

Рис.5. Пусковая диаграмма двигателя.

Рис.6.Естественная электромеханическая характеристика электродвигателя.



4. Расчет пусковых сопротивлений, подбор по каталогу

Ом -- полное сопротивление роторной цепи;

Ом -- сопротивление ротора;

Ом -- сопротивление дополнительных ступеней;

Ом;

Ом;

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Находим время пуска двигателя.

суммарный момент инерции механизма, приходящийся на 1 двигатель;

-средний момент;

- средний динамический момент;

- угловое ускорение;

- время пуска двигателя;

Время работы всех ступеней t _Р =2,24c.

Выбираем ящик сопротивлений типа ЯС-100, формой НС-400,

I_дл.т..=215 A, R_э=0, 005 Ом, Т=850с.

Количество элементов в 1-ом ящике - 20, элементы выполнены из чугуна.

1. Первая ступень: R₁=0, 117 Ом, R1=23*R_э+ R_э/2=23*0,005+0.005/2=0,1175Ом.

2. Вторая ступень: R₂=0,09 Ом, .

3. Третья ступень: R₃=0,071 Ом, R₃ ? 14*R_Э+ R_Э/2?14*0,005+0,005/2=0,0725Ом.



4. Четвертая ступень: R₄=0,06 Ом, R₄ ? 12R_Э?12*0,005?0,06Ом.

5. Пятая ступень: R₅=0,048Ом,

6. Шестая ступень R₆=0,037Ом,



7. Седьмая ступень R₆=0,032Ом,

Ом.

8. Восьмая ступень R₈=0,0247Ом,

9. Девятая ступень R₉=0,018Ом,

.

10. Десятая ступень R₁₀=0,015Ом,



11. Одиннадцатая ступень R₁₁=0,014Ом,

12. Двенадцатая ступень R₁₂=0,01Ом,

13. Тринадцатая ступень R₁₃=0,0086Ом,



Для реализации реостатного пуска нам понадобится 125 элементов, значит, 125/207 ящиков сопротивлений ЯС-100.

5. Расчет и построение графиков при реостатном пуске

,

;

-- скольжение при i-той скорости.

-- ток ротора при i-том скольжении и моменте.

-- скорость в момент времени t на i-той ступени;

-- начальная скорость ступени;

-- конечная скорость ступени;

-- постоянная времени i-той ступени;

-- жесткость;

-- суммарный момент инерции.

1 ступень.

Нм/с

с; -время работы i-ой ступени;



с

t,c	0	0,1335	0,267	0,4005	0,534
,c-1	0	5,499	9,468	12,692	15,201
M,Нм	5189	4796	4513	4283	4171
s	1	0,93	0,879	0,838	0,806
I2,A	492,23	475,4	461,8	451	442,22

2 ступень.

Нм/с

с

с

t,c	0,1042	0,2085	0,3127	0,417
,c-1	19,468	22,819	25,45	27,5
M,Нм	4820	4529	4302	4169,2
s	0,752	0,709	0,676	0,65
I2,A	478,8	465,3	452,3	441,6

3 ступень.

Нм/с

с

с



t,c	0,0867	0,1735	0,2602	0,347
,c-1	31	33,734	35,855	37,5
M,Нм	4810	4515	4285	4171
s	0,579	0,544	0,517	0,496
I2,A	478,1	464,3	451	442,2

4 ступень.

Нм/с

с

с

t,c	0,071	0,142	0,213	0,284
,c-1	40,32	42,5	44,2	45,5
M,Нм	4830	4612	4336	4172
s	0,49	0,478	0,462	0,42
I2,A	495,4	479	455,2	442,8

5 ступень.

Нм/с

с

с



t,c	0,0557	0,1115	0,1672	0,223
,c-1	47,77	49,54	50,922	52,062
M,Нм	4811	4516	4287	4172
s	0,391	0,369	0,351	0,336
I2,A	493,4	479	455,2	442,8

6 ступень.

Нм/с

с

с

t,c	0,0472	0,0945	0,1417	0,189
,c-1	53,85	55,272	56,365	57,206
M,Нм	4800	4531	4195	4166
s	0,326	0,299	0,282	0,271
I2,A	492,7	475	455,2	442,1

7 ступень.

Нм/с

с

с



t,c	0,0357	0,0715	0,1072	0,143
,c-1	58,89	59,987	60,833	61,5
M,Нм	4768	4589	4314	4167
s	0,255	0,236	0,225	0,217
I2,A	492,7	475	455,2	442,1

8 ступень.

Нм/с

с

с

t,c	0,0292	0,0585	0,0877	0,117
,c-1	62,731	63,689	64,43	65
M,Нм	4783	4473	4276	4171
s	0,201	0,189	0,179	0,172
I2,A	492,7	475	455,2	442,1

9 ступень.

Нм/с

с

с



t,c	0,024	0,048	0,072	0,096
,c-1	65,992	66,755	67,342	67,794
M,Нм	4794	4489	4238	4169
s	0,159	0,149	0,142	0,136
I2,A	492,7	475	455,2	442,1

10 ступень.

Нм/с

с

с

t,c	0,021	0,042	0,063	0,084
,c-1	68,604	69,206	69,656	69,994
M,Нм	4758	4436	4297	4170
s	0,126	0,118	0,113	0,108
I2,A	492,5	472	450,2	442,1

11 ступень.

Нм/с

с

с



t,c	0,0175	0,035	0,0525	0,07
,c-1	70,707	71,229	71,614	71,896
M,Нм	4740	4409	4284	4171
s	0,099	0,092	0,088	0,084
I2,A	492,5	473	451,2	442,2

12 ступень.

Нм/с

с

с

t,c	0,01	0,02	0,03	0,04
,c-1	72,406	72,73	72,988	73,193
M,Нм	4841	4564	4343	4167
s	0,078	0,074	0,069	0,068
I2,A	492,5	473	451,2	442,2

13 ступень.

Нм/с

с

с



t,c	0,00825	0,0165	0,0247	0,033
,c-1	73,655	73,935	74,156	74,333
M,Нм	4831	4548	4326	4170
s	0,062	0,058	0,055	0,053
I2,A	491,5	472	456,2	442,1

Выход на естественную характеристику:

Нм/с

с

с

t,c	0,008	0,016	0,024	0,032
,c-1	74,809	75,194	74,485	75,704
M,Нм	4831	4548	4326	4170
s	0,062	0,058	0,055	0,036
I2,A	491,5	472	456,2	442,1

Рис.6. График зависимости при реостатном пуске.



Рис.7. График зависимости при реостатном пуске.

Рис.7. График зависимости при реостатном пуске.

6. Проверка двигателя по типу и по перегрузочной способности

По нагрузочной диаграмме (Рис.9) видно, что Р_max = 0,75 Р_ном.

Рис.9 . Изменение нагрузки на эскалаторе в течение суток



При самой загруженной смене работы эскалатора максимальная мощность не превышает 75% от номинальной мощности. Поэтому двигатель не будет работать в перегруженном состоянии, и не будет перегреваться.

7. Расход электроэнергии за сутки, среднесуточный КПД и коэффициент мощности

Расход электроэнергии за сутки определяется по следующей формуле:

Вычисление интеграла заменяется вычислением площади:

кВт -- активная электрическая мощность, потребляемая от сети;

А - ток намагничивания;

-- реактивная мощность;



- полная мощность;

кВтч

- КПД;

- коэффициент мощности;

Рис.10. Схема силовой цепи ЭП.



Список литературы

1. С.Н. Вешеневский "Характеристики двигателей в электроприводе", М, "Энергия" 1966г.

2. Фролов Э.М. "Основы электропривода". Учебное пособие. Чебоксары, Чувашский Государственный Университет 2001 г.

3. Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. "Теория автоматизированного электропривода" -- М. Энергия 1979 г.

Размещено на Allbest.ru