Расчёт и выбор электродвигателей рабочих машин

Расчет и выбор электродвигателя продолжительного режима работы Проведем расчет электропривода ковшового элеватора на примере нории НЦ I-175 номинальной производительностью 175 т/ч.

Технологическая характеристика

Ковшовые элеваторы применяются в кормоцехах животноводческих ферм, зернохранилищах, зернотоках для перемещения зерна, муки, корнеклубнеплодов, навоза и других мелкокусковых и сыпучих грузов [7].

В данном случае нория НЦ I-175 служит для перемещения зерна и других видов семян.

Транспортируемый материал поступает в башмак нории, в котором ковши наполняются зачерпыванием, и вместе с тяговым органом поднимается вверх. В головке нории ковши разгружаются под действием на материал центробежных сил и силы тяжести [7].

Рисунок 3.1 — Технологическая схема и устройство нории.

Кинематическая характеристика

В ковшовом элеваторе — нории движение на ведущий барабан бесконечной ленты с ковшами передаётся с электродвигателя через понижающий редуктор (рисунок 3.2) с параметрами: передаточное число редуктора iред = 23; номинальная скорость вращения вала двигателя nдв =970 об/мин; номинальная скорость вращения вала барабана нории nб= 42,17 об/мин.

Рисунок 3.2 — Кинематическая схема нории: 1 — Электродвигатель АО2 — 82 — 6У3;4 — ведущий барабан нории; 2 — муфта;5 — лента нории; 3 — понижающий редуктор;6 — ведомый барабан нории.

Энергетическая характеристика

Нория НЦI — 175 имеет один исполнительный орган, потребная мощность которого может меняться от степени загрузки. Вся энергия двигателя передаётся рабочим органам нории.

Механическая характеристика

Механические характеристики рабочих машин описываются обобщенным уравнением:

(3.1).

гдеМ0 — момент сопротивления при скорости, равной нулю;

Мсн — момент сопротивления при номинальной скорости;

н — номинальная скорость;

— текущее значение скорости рабочей машины.

Показатель степени «х» у различного рода зернопогрузчиков принимается равным нулю [8]. Однако у нории механическая характеристика несколько отличается от характеристик данного типа машин: в случае с последними характеристика идет параллельно оси скорости, у нории же она имеет слегка падающий характер (рисунок 3.3) [9].

Рисунок 3.3 — Механические характеристики зернопогрузчиков (1) и нории (2).

Нагрузочная характеристика

Рассмотрев технологическую и кинетическую характеристики, можно сделать вывод о том, что ковшовый элеватор работает с мало изменяющейся продолжительной нагрузкой.

Инерционная характеристика

Приведенный момент инерции нории будет постоянным, так как в течение установившегося рабочего процесса масса системы исполнительных органов и перемещаемого груза меняться не будет.

Заключение

по приводным характеристикам

Результаты анализа приводных характеристик позволяют сделать следующие выводы:

• а) Привод нужен нерегулируемый, асинхронный, закрытого исполнения;
• б) В кинематической схеме присутствуют упругие элементы (лента);

Режим работы зерновой нории продолжительный, с мало меняющейся нагрузкой [10].

Выбор электродвигателя

Потребную мощность электродвигателя для нории можно определить [10]:

гдеQ — производительность нории, кг/с (производительность нории НЦI — 175 равна 175 т/ч или 48,61 кг/с);

Н — высота подъёма, м (в данном случае высота нории, соответственно и подъёма зерна, равна 40 м);

зпер — КПД передачи (редуктора), зпер= 0,97;

знор — КПД нории, учитывающий сопротивление в подшипниках нории, на изгиб ленты, зачерпывание зерна ковшами и т. д. (для вертикальных норий знор= 0,4.0,86; примем 0,7).

Установленная мощность электродвигателя для привода нории равна [11]:

(3.3).

гдеК — коэффициент перегрузки; К=1,1.1,2;

По результатам расчёта выбираем электродвигатель закрытого исполнения 5А225М6, предназначенный для работы в продолжительном режиме [12].

Рдв = 37 кВт;iп = 6,2;

Iн = 73,1 А;mп = 2,3;

n = 980 об/мин;m min =1;

cosц = 0,84;mmax = 2,5;Мн=361 Н· м з = 91,5%;J=0,65 кг • м2;m=330 кг.

Выбранный двигатель необходимо проверить на условие пуска [11]:

(3.4).

гдеМн.дв. — номинальный момент электродвигателя в кгм;

л — кратность пускового момента электродвигателя, л= mп=2,3;

Мтр — момент трения загруженной нории в Н· м.

Номинальный момент электродвигателя: Мн.дв.=361 Н· м.

Момент трения загруженной нории определяют по формуле:

(3.5).

гдеQн — номинальная производительность нории в т/ч (Qн=175 т/ч);

Rб — радиус барабана головки нории, м; Rб= 0,56 м;

i — передаточное отношение редуктора; i=23;

зпер — КПД передачи (редуктора); зпер=0,97;

v — скорость движения ленты, м/с; v=2,5 м/с;

Н — высота поднятия зерна, м; Н=40 м;

Q — текущая производительность нории, т/ч; примем Q=Qн=175 т/ч.

Проверим неравенство (3.4):

;,.

Следовательно, выбранный электродвигатель проходит по условиям пуска.

Расчет и выбор электродвигателя повторно — кратковременного режима работы Проведем расчет электропривода автомобилеразгрузчика БПШФ-2М с механическим приводом и предельной грузоподъемностью 25 тонн.

Технологическая характеристика

Автомобилеразгрузчик БПШФ — 2 М предназначен для разгрузки автомобилей и автопоездов через боковой борт. Автомобилеразгрузчик стационарный, проездной. Поворотная платформа автомобилеразгрузчика выполнена в виде двух проездных площадок для колес автомобиля, жестко установленных на секторах, изготовленных из двутавровых балок и служащих ее основанием. Секторными основаниями платформа опирается на ролики, смонтированные на стойках, закрепленных на раме (рисунок 3.4). Наклон платформы осуществляется от звездочек, зубья которых входят в зацепление с цепями, закрепленными по периметру опорных секторов платформы. Звездочки получают вращение от электродвигателя через редуктор и трансмиссионный вал. Для предотвращения скатывания автомобиля наклонная платформа снабжена специальными гидрозажимами для колес. Все элементы привода гидрозажимов (насос, бак, трубопроводы) закреплены на платформе автомобилеразгрузчика. В схеме управления необходимо предусмотреть конечные выключатели, отключающие электродвигатель в конце поворота.

Рисунок 3.4 — Схема электропривода автомобилеразгрузчика БПШФ: 1,10 — Электродвигатели; 2 — редуктор; 3 — трансмиссионный вал; 4 — цепь; 5 — ведущая звездочка; 6 — приводной ролик; 7 — опорный сектор; 8 — бак; 9 — насос; 11 — золотниковый распределитель; 12 — опорный ролик; 13 — гидроцилиндр; 14 — опора; 15 — зажимной рычаг; 16 — платформа; 17 — вал приводного ролика.

Кинематическая характеристика

Движение на сектора платформы передаётся с электродвигателя через соединительную муфту, а затем через конический редуктор с параметрами: передаточное число редуктора iред = 1455; номинальная скорость вращения вала двигателя nдв =980 об/мин; номинальная скорость вращения платформы nп= 0,66 об/мин.

Рисунок 3.5 — Кинематическая схема автомобилеразгрузчика: 1 — Электродвигатель; 2 — муфта; 3 — понижающий конический редуктор; 4 — ведущий звёздочка; 5 — цепь опорного сектора; 6 — автомобиль с зерном.

Энергетическая характеристика

Автомобилеразгрузчик имеет один исполнительный орган, потребная мощность которого может меняться от степени загрузки.

Механическая характеристика

Механическая характеристика автомобилеразгрузчика не зависит от скорости рабочей машины, однако момент рабочей машины зависит от угла поворота платформы (рисунок 3.6).

Зависимость выражается в виде формулы:

(3.6).

гдеб — угол поворота платформы, град;

Ммах — момент трогания автомобилеразгрузчика.

Рисунок 3.6 — Зависимость момента сопротивления автомобиле-разгрузчика от угла поворота платформы б.

Нагрузочная характеристика Рассмотрев технологическую и кинетическую характеристики, можно сделать вывод о том, что автомобилеразгрузчик работает с нагрузкой, уменьшающейся с ростом угла наклона платформы.

Инерционная характеристика

Приведенный момент инерции автомобилеразгрузчика непостоянен, так как в течение установившегося рабочего процесса изменяется радиус инерции относительно оси поворота платформы.

Заключение

по приводным характеристикам Результаты анализа приводных характеристик позволяют сделать следующие выводы:

• -Привод нужен нерегулируемый, асинхронный, закрытого исполнения;
• -Режим работы автомобилеразгрузчика повторно-кратковременный с нагрузкой, уменьшающейся с течением времени.

Выбор электродвигателя

Выбор рационального электропривода проводится по методике, изложенной в источнике [20].

Пример расчета электропривода автомобилеразгрузчика приводится в приложении А.

При расчёте предварительной мощности электродвигателя было выбрано 5 электродвигателей, расчёт по методике позволил выбрать наиболее рациональный двигатель в плане энергоэффективности, показателей мощности, а также исполнения.

Сравнительная таблица результатов расчёта показала, что наиболее приемлемым электродвигателем по всем показателям является двигатель 5АМХ180M6 (таблица 3.2).

Таблица 3.2 — Сравнение результатов расчёта пяти вариантов электропривода рабочей машины