Двухдвигательный привод эскалатора
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
. Расчет пусковых сопротивлений, подбор по каталогу
5. Расчет и построение графиков при реостатном пуске
. 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
. Подсчитать статический момент и момент инерции, приведенные к валу
главного привода.
. 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 .
.
Рассчитать пусковые сопротивления и подобрать их по каталогу и дать схему
внешних соединений.
.
Рассчитать и построить графики , и при
реостатном пуске.
.
Рассчитать и построить графики скорости и тока во времени.
.
Проверить двигатель по нагреву и перегрузке.
.
Определить расход электроэнергии за сутки среднесуточные КПД и коэффициент
мощности для графика нагрузки.
Графическая
часть
.
Кинематическая схема привода и схема трассы полотна эскалатора.
.
Схема силовой цепи электропривода.
.
Механические и электромеханические характеристики двигателя главного привода.
.
Графики , и при пуске двигателя.
.
Схема внешних соединений сопротивлений.
Технические
данные
.
Высота эскалатора……………….………………… 38 м
.
Скорость движения лестничного полотна………….. 0.78 м/с
.
Скорость движения при ремонтах……………… 0.03 м/с
.
Угол наклона эскалатора……………………… 30 град.
.
Масса 1м лестницы…………………………… 158 кг
.
Масса 1м тяговой цепи…………………..………… 35
.Количество
пассажиров, находящихся на каждой паре ступеней… 3
.
Масса каждого пассажира…………70 кг
.
Шаг ступени……………….……………… 0,4 м
.
Длина горизонтальной части внизу………………..2 м
.
Длина горизонтальной части наверху……………. 3.5 м
.
Диаметр начальной окружности приводной звездочки…… 1.72 м
.
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
.
КПД остальной передачи…………………………….0.82
.
Потери в механической части при холостом ходе составляют половину потерь в ней
при полной нагрузке.
.
Кинематическая схема эскалатора изображена на рис.1., а геометрическая схема
трассы- на рис.2.
Технические
условия
.
Трехфазная сеть переменного тока 380 В, 50 Гц.
.
Для главного привода используется 2 асинхронных двигателя с фазным ротором.
.
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.
.
Механическое торможение реализуется на посадочной скорости.
.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.
Dнач - 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;P2н=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
Р2ном=280кВт,
I2ном=359
А, U2ном=350В, Sном=2,7%, Sк=9%,
η=95%,
J=32кгм2, хм=3,3, х1=0,13,
х2’’=0,15, R1=0,022, R2’’=0,025, cos=0,85, mk=1,7;
Рис.4. Г-образня схема замещения двигателя.
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.
10,90,80,70,60,50,40,30,20,10,090,070,050,030,010
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A1839183618321827181918071786174716531341127611118845822060
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c-107,8515,723,531,439,347,154,962,870,671,47374,576,377,778,5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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,
дл.т..=215 A, Rэ=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*Rэ+ Rэ/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*RЭ+ RЭ/2≈14*0,005+0,005/2=0,0725Ом.
4. Четвертая ступень: R4=0,06 Ом, R4 ≈ 12RЭ≈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.
ступень.
Нм/с
с; -время работы i-ой ступени;
с
t,c
|
0
|
0,1335
|
0,267
|
0,4005
|
0,534
|
,c-105,4999,46812,69215,201
|
|
|
|
|
|
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
|
ступень.
Нм/с
с
с
t,c
|
0,1042
|
0,2085
|
0,3127
|
0,417
|
,c-119,46822,81925,4527,5
|
|
|
|
|
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
|
ступень.
Нм/с
с
с
t,c
|
0,0867
|
0,1735
|
0,2602
|
0,347
|
,c-13133,73435,85537,5
|
|
|
|
|
M,Нм
|
4810
|
4515
|
4285
|
4171
|
s
|
0,579
|
0,544
|
0,517
|
0,496
|
I2,A
|
478,1
|
464,3
|
451
|
442,2
|
ступень.
Нм/с
с
с
t,c
|
0,071
|
0,142
|
0,213
|
0,284
|
,c-140,3242,544,245,5
|
|
|
|
|
M,Нм
|
4830
|
4612
|
4336
|
4172
|
s
|
0,49
|
0,478
|
0,462
|
0,42
|
I2,A
|
495,4
|
479
|
455,2
|
442,8
|
ступень.
Нм/с
с
t,c
|
0,0557
|
0,1115
|
0,1672
|
0,223
|
,c-147,7749,5450,92252,062
|
|
|
|
|
M,Нм
|
4811
|
4516
|
4287
|
4172
|
s
|
0,391
|
0,369
|
0,351
|
0,336
|
I2,A
|
493,4
|
479
|
455,2
|
442,8
|
ступень.
Нм/с
с
с
t,c0,04720,09450,14170,189
|
|
|
|
|
,c-153,8555,27256,36557,206
|
|
|
|
|
M,Нм
|
4800
|
4531
|
4195
|
4166
|
s
|
0,326
|
0,299
|
0,282
|
0,271
|
I2,A
|
492,7
|
475
|
455,2
|
442,1
|
ступень.
Нм/с
с
с
t,c
|
0,0357
|
0,0715
|
0,1072
|
0,143
|
,c-158,8959,98760,83361,5
|
|
|
|
|
M,Нм
|
4768
|
4589
|
4314
|
4167
|
s
|
0,255
|
0,236
|
0,225
|
0,217
|
I2,A
|
492,7
|
475
|
455,2
|
442,1
|
ступень.
Нм/с
с
с
t,c0,02920,05850,08770,117
|
|
|
|
|
,c-162,73163,68964,4365
|
|
|
|
|
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-165,99266,75567,34267,794
|
|
|
|
|
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,c0,0210,0420,0630,084
|
|
|
|
|
,c-168,60469,20669,65669,994
|
|
|
|
|
M,Нм
|
4758
|
4436
|
4297
|
4170
|
s
|
0,126
|
0,118
|
0,113
|
0,108
|
I2,A
|
492,5
|
472
|
450,2
|
442,1
|
ступень.
Нм/с
с
с
t,c0,01750,0350,05250,07
|
|
|
|
|
,c-170,70771,22971,61471,896
|
|
|
|
|
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-172,40672,7372,98873,193
|
|
|
|
|
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-173,65573,93574,15674,333
|
|
|
|
|
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-174,80975,19474,48575,704
|
|
|
|
|
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 Рmax = 0,75
Рном.
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.
. Фролов Э.М. "Основы электропривода".
Учебное пособие. Чебоксары, Чувашский Государственный Университет 2001 г.
. Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. "Теория
автоматизированного электропривода" - М. Энергия 1979 г.