Расчет электропривода навозоуборочного транспортера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

Исходные данные

1. Технологическая и кинематическая схемы установки

2. Расчет и построение механической характеристики и нагрузочной диаграммы рабочей машины

3. Выбор электродвигателя

3.1 Выбор электродвигателя по роду тока и величине напряжения

3.2 Выбор электродвигателя по скорости вращения

3.3 Выбор типа передачи

3.4 Выбор электродвигателя по мощности

3.5 Выбор электродвигателя по степени защиты

3.6 Выбор электродвигателя по климатическому исполнению

3.7 Выбор электродвигателя по категории размещения

3.8 Выбор электродвигателя по способу монтажа

3.9 Выбор преобразовательного устройства электропривода

4. Расчет переходных процессов электропривода

4.1 Определение приведенного момента инерции

4.2 Расчет и построение механической характеристики электродвигателя

4.3 Определение времени пуска и торможения электропривода

4.4 Расчет и построение нагрузочной диаграммы электродвигателя

5. Разработка схемы автоматического управления электроприводом установки

6. Выбор аппаратуры управления и защиты

7. Выбор проводов и кабелей

8. Разработка схемы соединения и внешних подключений шкафа управления

Заключение

Список литературы

Введение

Рассматривая все многообразие современных производственных процессов, в каждом конкретном производстве можно выделить ряд операций, характер которых является общим для различных отраслей сельского хозяйства. К их числу относятся доставка сырья и полуфабрикатов к истокам технологических процессов и межоперационные перемещения изделий в процессе обработки, а также вентиляция, водоснабжение, канализация и многое другое.

Механизмы, выполняющие подобные операции, как правило, универсальны и являются основой множества конкретных разновидностей промышленных и сельскохозяйственных установок.

Механизмы играют в сельском хозяйстве страны важную роль. Они являются основным средством механизации и автоматизации различных производственных процессов. Поэтому уровень сельскохозяйственного производства и производительность труда в значительной степени зависят от оснащенности производства механизмами и от их технического совершенства.

Полная механизация производственного процесса является одним из необходимых условий для комплексной автоматизации его. Во многих случаях решение задачи автоматизации технологического процесса сводится к автоматизации комплекса общепромышленных механизмов, обслуживающих основной процесс.

Функции и задачи, возлагаемые на механизмы, обуславливают большое разнообразие их электроприводов. Последние различаются как в отношении диапазона мощностей (от долей киловатт до нескольких мегаватт) так и в отношении их сложности (от нерегулируемого асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором до сложных замкнутых систем). От технического совершенства электроприводов в значительной степени зависят производительность, надежность работы, простота обслуживания и возможности автоматизации механизмов. Поэтому изучение вопросов электропривода имеет существенное практическое значение.

Исходные данные

2	Номер варианта
92	Количество коров в помещении, гол
150	Длина цепи горизонтального транспортера, м
10	Длина цепи наклонного транспортера, м
30	Угол установки наклонного транспортера, град
4	Количество уборок в сутки
0,19	Скорость движения транспортерной цепи горизонтального транспортера, м/с
0,72	Скорость движения транспортерной цепи наклонного транспортера, м/с
13	Число зубьев приводной звездочки горизонтальной цепи
0,23	Шаг горизонтальной цепи, м
6	Масса погонного метра скребковой цепи горизонтального транспортера, кг
0,46	Шаг скребков, м
0,5	Коэффициент трения транспортерной цепи о стенки навозного канала
0,3	Коэффициент трения транспортерной цепи о стенки желоба
0,96	Коэффициент трения навоза о стенки навозного канала
0,99	Коэффициент трения навоза о стенки желоба
15	Сопротивление движению навоза, связанное с заклиниванием его между скребками на один скребок, Н
6	Число зубьев приводной звездочки наклонной части
0,12	Шаг цепи наклонной части, м

В качестве подстилки применяется резаная солома.

Давление навоза на боковые стенки канала или желоба равно половине его веса.

Требования к схеме автоматического управления.

1. Привод горизонтального транспортера может быть включен только при работе наклонного транспортера.

2. Управление приводом осуществляется в ручную - дистанционно.

3. Остановка привода может произведена с пульта управления и двух мест производственного помещения.

4. Сигнальные лампы должны указывать на наличие напряжения в сети, работу горизонтального и наклонного транспортеров.

5. Схема должна предусматривать защиту от коротких замыканий, тепловую и самопроизвольного пуска (нулевая защита).

1. Технологическая и кинематическая схема установки

План двухрядного коровники с установкой навозоуборочного транспортера

1. Цепь

2. Скребки

3. Канал

4. Наклонный транспортер

5. Транспортная тележка

6. Привод горизонтального транспортера

7. Привод наклонного транспортера

Скребковый транспортер типа ТСН состоит из горизонтального и наклонного транспортеров, имеющих индивидуальные приводы и работающих независимо друг от друга.

Горизонтальный транспортер, устанавливаемый в навозном канале животноводческого помещения, включает в себя шарнирную разборную цепь с прикрепленными к ней скребками, поворотные звездочки и натяжное устройство.

Цепь приводится в движение от электродвигателя через клиноременную передачу и редуктор.

Наклонный транспортер имеет два канала, в которых движется замкнутая цепь со скребками. Он грузит навоз в транспортные средства и обычно устанавливается в торце животноводческого помещения, в тамбуре. Под верхним концом транспортера располагают тракторную тележку.

При работе транспортера ТСН навоз, сброшенный в канал, передвигается в нижний поворотный сектор наклонного транспортера и подается им в тракторную прицепную тележку. Нельзя сбрасывать навоз на неподвижную ветвь транспортера, так как в этом случае при пуске транспортера резко перегружаются цепь и механизмы привода. Сначала включают наклонный транспортер, затем горизонтальный. Выключают транспортеры в обратном порядке.

Кинематическая схема транспортера ТСН-3,0 Б

2. Расчет и построение механической характеристики и нагрузочной диаграммы рабочей машины

транспортер электродвигатель провод кабель

Усилие, возникающее в транспортерной цепи на холостом ходу.

(1)

F_XX =9,81*6*150*0,5=4414,5 Н,

где m_ц-масса одного погонного метра цепи; L_ц-длина цепи транспортера; Fц - коэффициент трения цепи по деревянному настилу.

Усиление, возникающее в транспортерной цепи при перемещении навоза.

(2)

где m_н-масса навоза в канале, приходящаяся на одну уборку.

(3)

где N-количество животных (коров); q - выход навоза от одного животного;

Z - количество уборок навоза в сутки.

Усилие, возникающее в транспортерной цепи при преодолении трения навоза о боковые стенки канала.

 (4)

Усиление, возникающее в транспортерной цепи при заклинивании навоза между скребками транспортера и стенками канала.

(5)

где F¹₃-усиление заклинивания, приходящийся на один скребок;

l-расстояние между скребками.

Суммарное усиление, возникающее в цепи транспортера под нагрузкой.

(6)

Потребная мощность транспортера под нагрузкой.

(7)

кВт

где v_ц-скорость движения транспортера, м/с;

-КПД передачи.

Потребная мощность транспортера при холостом ходе.

 (8)

кВт

Продолжительность движения цепи транспортера.

(9)

с (13.8 мин)

при условии 1,05 ее оборота за период уборки.

Нагрузочная диаграмма.

Момент сопротивления.

, (10)

где М_с- момент сопротивления транспортера при угловой скорости щ, Н·м;

М₀- момент сопротивления трения, Н·м;

М_сн- момент сопротивления транспортера при номинальной угловой скорости, Н·м;

х-показатель степени, характеризующий изменение момента сопротивления при изменении угловой скорости;

щ_н - номинальная угловая скорость.

При Х=0 момент сопротивления не зависит от угловой скорости и определяется, в основном, моментом трения.

Момент сопротивления рабочей машины при максимальной нагрузке.

(12)

рад/с

где R₃-радиус ведущей звездочки;

щ_н-угловая частота вращения рабочей машины.



Механическая характеристика.

3. Выбор электродвигателя.

3.1 Выбор электродвигателя по роду тока и величине напряжения

Переменного тока и напряжения В

3.2 Выбор электродвигателя по скорости вращения

(13)

; мин^-1

где n₃-скорость вращения звездочки.

мин^-1 (14)

(15)

рад/с

где R₃-радиус ведущей звездочки.

3.3 Выбор типа передачи

Клиноременная передача от электродвигателя к редуктору.

Редуктор прямозубый с передаточными числами

3.4 Выбор электродвигателя по мощности

(16)

кВт

где Р_эк - эквивалентное значение мощности, которое определяют с учетом данных нагрузочной диаграммы.

кВт

3.5 Выбор электродвигателя по степени защиты

При эксплуатации электродвигателей в помещениях, где могут иметь место химически активные пары или газы, возможно оседание на обмотках пыли и других веществ, нарушающих естественное охлаждение, а также в сырых помещениях, исполнение должно быть не ниже IP44.

3.6 Выбор электродвигателя по климатическому исполнению

S (N)-для умеренного климата.

3.7 Выбор электродвигателя по категории размещения

4 категории размещения в помещениях с искусственно регулируемым климатом.

3.8 Выбор электродвигателя по способу монтажа

IМ 3011 вертикальный монтаж на фланец цилиндрическим концом вала вниз.

3.9 Выбор преобразовательного устройства электропривода

Преобразовательное устройство не требуется.

Таблица 1 С учетом вышеуказанных условий выберем двигатель

Тип	Рн, кВт	nн, мин-1	Iн, А	зн, %	Соsцн	M?п	M?мах	M?min	Jд, кг·м2	KI
АИР100S4	3	1410	6,7	82	0,83	2	2,2	1.6	0,0087	7

Проверка двигателя. В связи с тем, что в начале уборки в транспортерной цепи возникают максимальные усилия, то выбранный двигатель необходимо проверить по условию трогания.

(17)

где К_з - коэффициент запаса, учитывающий неучтенные силы сопротивления;

К_з =1,2…1,3

М_m - момент сопротивления транспортера при максимальной нагрузке.

 (18)

(19)

К_u=0,81

Условие выполняется.

где М_п - пусковой момент электродвигателя, Н·м;

М_т.т. - момент трогания транспортера, Н·м.

4. Расчет переходных процессов электропривода

4.1 Определение приведенного момента инерции

(20)

где J_д-момент инерции двигателя;

J₁...J₇-момент инерции отдельных звеньев передачи;

m¹_ц-масса цепи транспортера.

; кг (21)

4.2 Расчет и построение механической характеристики электродвигателя

(22)

с^-1

(23)

с^-1

где S_н - номинальное скольжение.

 (24)

(25)

(26)

Н·м

(27)

с^-1

где S_к-критическое скольжение.

(28)

(32)

S_мин=0,85

 (29)

(30)

Механическая характеристика электродвигателя.

4.3 Определение времени пуска и торможения электропривода

Время пуска электропривода

(31)

с

где М_д.ср.- среднее значение момента электродвигателя транспортера за период пуска.

 (32)

Н·м

Время торможения электропривода

(33)

с

Дщi	щi=щi-1+ Дщi	Mi	Mci	Дti	ti=ti-1+ Дti
Дщ1=25	щ1=0+25	32.3	20.33	0.09	0.09
Дщ2=25	щ2=25+25=50	32	20.33	0.093	0.183
Дщ3=25	щ3=50+25=75	33	20.33	0.086	0.269
Дщ4=25	щ4=75+25=100	34	20.33	0.08	0.349
Дщ5=25	щ5=100+25=125	35.1	20.33	0.074	0.423
Дщ6=22.6	щ6=125+22.6=147.6	36.7	20.33	0.066	0.489

4.4 Расчет и построение нагрузочной диаграммы электродвигателя

5. Разработка схемы автоматического управления электроприводом установки

Требования к схеме автоматического управления.

1. Привод горизонтального транспортера может быть включен только при работе наклонного транспортера.

2. Управление приводом осуществляется в ручную - дистанционно.

3. Остановка привода может произведена с пульта управления и двух мест производственного помещения.

4. Сигнальные лампы должны указывать на наличие напряжения в сети, работу горизонтального и наклонного транспортеров.

5. Схема должна предусматривать защиту от коротких замыканий, тепловую и самопроизвольного пуска (нулевая защита).

6. Выбор аппаратуры управления и защиты

Выбор аппаратуры управления и защиты производится по назначению, принципу действия, режиму работы роду и величине тока и напряжения, условиям защиты персонала от поражения электрическим током и защиты аппаратуры от вредного воздействия окружающей среды, конструктивному исполнению.

Iн= Рн/v3·Uн·з·Cosц, (41)

где Рн - номинальная мощность двигателя, Вт;

Uн - номинальное напряжение двигателя, В;

з - КПД двигателя;

Cosц - коэффициент мощности двигателя.

Iн= 3000/v3·380·0,82·0,83= 6,7 А

Iп= Iн·Кп (42)

где Кп - кратность пускового тока.

Iмах= Iп= 6,7·6= 40,2 А

Автоматические выключатели выбирают по следующим условиям:

Uн.а.? Uн.уст. (43)

Iн.а.? Iн.уст. (44)

Iн.т.? Кн.т · I.мах. (45)

Iн.эл.?Кн.эл · Iн.мах. (46)

где Uн.а. - номинальное напряжение автомата, В;

Iн.а. - номинальный ток автомата, А;

Iн.т. - номинальный ток теплового расцепителя, А;

Iн.эл. - ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А;

Uн.уст - номинальное напряжение двигателя, В;

Iн.уст. - номинальный ток двигателя, А;

I.мах. - максимальный ток двигателя, А;

Кн.т - коэффициент надежности, учитывающий разброс по току срабатывания теплового расцепителя, принимается в пределах от 1,1до 1,3;

Кн.эл - коэффициент надежности, учитывающий разброс по току электромагнитного расцепителя и пускового тока двигателя (принимаем Кн.эл =1,25)

Выбираем автомат АЕ - 2016

Uн= 380/220 В

Iн= 16 А

Рассчитываем тепловой расцепитель:

I_н. 1,2I_н.дв. = 1,27,2 = 8,6 (А). (47)

Выбираем I_н.тр. = 8,5(7,659,78) (А) - условие выполняется.

Рассчитываем положение регулятора:

Проверяем возможность ложного срабатывания при пуске двигателя:

I_{ср.эм.кат.} > I_{ср.эм.рас.}

I_{ср.эм.кат.} = 12I_н.т.р. = 128,5 = 102 (А). (48)

I_{ср.эм.рас.} = 1,25I_н.Ki = 1,256.76 = 50.25 (А). (49)

102 > 50.25 (А) - условие выполняется, ложного срабатывания не будет.

Выбираем магнитный пускатель:

I_н. I_н.дв. = 7,2 (А).

.(2.57)

Принимаем ПМЛ 1600 У2B.

Тепловой расцепитель РТЛ 100804.

I_н.эп. I_дв. = 7,2 (А),I_н. = 25 (А).

7. Выбор проводов и кабелей

Определяем сечение кабеля по сумме моментов нагрузок

S= ?М/C·ДU (47)

где ?М - сумма моментов нагрузки в группе, кВт·м;

C - коэффициент сети (для трех проводной линии C= 72);

ДU -допустимые потери напряжения в группе,( по ПУЭ допускается ДU=5%);

S= 3·5/72·0.05=4.2 ммІ

Выбираем кабель с бумажной пропитанной изоляцией и с медными жилами:

S= 6 ммІ , Iдоп.= 45 А

СБГ 4Ч6 мм²

Выбранный кабель проверяют на длительно допустимый ток по следующему условию

Iр мах.? Iдоп. (48)

40,2 А ? 45 А

Заключение

В результате проделанной работы, был полностью рассчитан навозоуборочный транспортер. В расчет входили разделы: расчет и построение механической характеристики и нагрузочной диаграммы рабочей машины и электродвигателя; выбор электродвигателя; расчет переходных процессов электропривода; разработка схемы автоматического управления электроприводом установки; выбор аппаратуры и защиты; выбор проводов и кабелей; разработка схемы соединений и внешних подключений шкафа управления.

В графическую часть входит электрическая принципиальная схема установки и план помещения с размещением электрооборудования.

Список литературы

1. Савченко П.И. и др. Практикум по электропроводу в сельском хозяйстве. - М.: Колос, 1996.-224с.

2. Справочник по автоматизированному электроприводу/Под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинявского. -М.: Энергоатомиздат, 1983.- 616с.

3.Электропривод в сельском хозяйстве: Метод. указания к курсовому и дипломному проектированию/КрасГАУ. Красноярск, 1992.60с.

4. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учебник для вузов, -М.: Энергия, 1980.-360с.

5. Андреев В.П., Сабинин Ю.А. Основы электропривода. -Л. -М.: Госэнергоиздат, 1963.-722с.

6. Основы автоматизированного электропривода/Чиликин М.Г., Соколов М.М., Терехов В.М., Шинянский А.В. -М.: Энергия, 1974.-568с.

7. Островский А.С. Электроприводы поточно-транспортных систем. -М.: Энергия, 1967.-184 с.

8. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник /Кравчик А.В., Шлаф М.М., Афонин В.И. и др.-М.: Энергоиздат, 1982.

9. Мякишев Н.Ф. Электропривод и электрооборудование автоматизированных сельскохозяйственных установок. - М.: Агропромиздат, 1986.

Размещено на Allbest.ru