Электропривод телескопического кормораздаточного транспортера

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:

V_к =0,25м/с – скорость движения кормушек транспортера;

g_к =10 кг – масса одного погонного метра кормушки;

g_т =0,5 кг – масса одного погонного метра троса;

G_б =40 кг – масса приводного барабана троса;

D_б =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;

F_тр=2000 Н – усилие предварительного натяжения тягового троса;

N_к=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*m_2к+m_к

Отсюда масса кормушки находится по формуле:

m_2к=g_{к *} L=10*40=400 кг

Масса корма на одной кормушке:

q – суточный рацион на одну корову, кг.

N_к – 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 (F_тр ) и рабочего (F₁):

Н

- Усилия от трения нижней части троса о направляющий желоб:

где, масса троса определяется по формуле:

m_тр=g_{т *} ℓ = 0.5*45=22.5 кг

Н

Определим суммарное усилие:

F_общ=F₁ +F₂ + F₃=1667+293+121=2082 Н

Мощность необходимая для перемещения кормораздаточного траспортёра:

P_п=F_общ* V_{к *} 1,3=2082*0,25*1,3=676,7 Вт

При выборе редуктора необходимы два критерия:

- передаваемая мощность P_п ;

- передаточный коэффициент I.

где n_бар – число оборотов барабана определяется по формуле:

n_дв – 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 n_дв = 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:

n_ном = 930 об/мин - число оборотов

η = 0,76 - КПД

cosφ=0,73

K_i=6.5 - кратность силы тока

m_n=1.8 – кратность пускового момента

m_к =2,2 – кратность максимального момента

J_эл.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:

J_корм=J_эл.дв +J_бар

Момент инерции барабана:

Кинетическая энергия которой обладает весь механизм, при частоте вращения (930 об/мин = 97,4 рад/с):

Wк = J_эл.дв ·+ J_бар· = 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 (P_P= 676.7 Вт). Тогда мощность участвующая в разгоне будет состовлять:

P_Pазг = P_эл.дв. - P_P= 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.

3. Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов. – М.: Колос С, 2004. – 344 с.: ил. – (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).