3.1.Построение тахограммы двигателя и нагрузочной диаграммы механизма

Рассчитаем угловую скорость вращения двигателя в установившихся режимах:

рад/с,

рад/с.

Силы, действующие на полный и пустой скип:

Н,

Н.

Приведем статические моменты и силы к валу двигателя. При подъеме пустого скипа создается статический момент:

Нм,

При опускании скипа (двигатель работает в режиме генератора, т.к. знаки скорости и момента противоположны) создается статический момент:

Нм.

Нагрузочная диаграмма механизма в масштабе (моменты и силы приведены к валу двигателя) показана на рис. 3.1.

Рис. 3. 1. Нагрузочная диаграмма механизма

3.2.Предварительный выбор двигателя

По нагрузочной диаграмме механизма (рис. 3.1) определяем эквивалентный момент двигателя:

Нм.

Так как при предварительном выборе двигателя невозможно учесть динамические нагрузки электропривода то примем, что номинальный момент двигателя:

Нм (значение коэффициента запаса = 1.1 – 1.5, выбирается ориентировочно, в зависимости от динамики электропривода).

Ориентировочная мощность двигателя:

Вт.

Номинальная частота вращения двигателя:

об/мин (т.к. ).

По справочнику [4] выбираем двигатель: 2ПН112М, номинальная мощность кВт, номинальное напряжение =110 В, номинальная частота вращения =2120 об/мин, К.П.Д. – 76%, сопротивление обмоток (при ): якоря Ом, добавочных полюсов Ом, индуктивность цепи якоря мГн, момент инерции двигателя .

Номинальный момент двигателя 2ПН112М:

Нм.

3.3.Проверка двигателя по нагреву

Проверку двигателя по нагреву произведем методом эквивалентного момента, т.к. электропривод работает без ослабления магнитного потока. Для определения эквивалентного момента необходимо построить нагрузочную диаграмму электропривода с учетом динамических моментов. Определим момент инерции электропривода, приведенный к валу двигателя. В электроприводе есть вращающиеся части и части, движущиеся поступательно. Приведенный момент инерции вращающихся частей:

.

Приведенный момент инерции поступательно движущихся частей при подъеме груза:

,

при опускании пустого скипа:

.

Таким образом, суммарный момент инерции электропривода при подъеме груза:

,

при опускании пустого скипа:

.

Определим динамические моменты, возникающие при работе электропривода. Разгон при подъеме скипа с грузом:

Нм.

Торможение при подъеме скипа с грузом:

Нм.

Разгон при опускании пустого скипа:

Нм.

Торможение при опускании пустого скипа:

Нм.

Нагрузочная диаграмма электропривода строится в соответствии с основным уравнением движения электропривода (6). Диаграмма динамических моментов и нагрузочная диаграмма электропривода (в масштабе) показаны на рис. 3.2.

На нагрузочной диаграмме электропривода обозначены моменты, соответствующие следующим режимам работы:

Разгон при подъеме скипа с грузом:

Нм.

Установившееся движение при подъеме скипа с грузом:

Нм.

Торможение при подъеме скипа с грузом:

Нм.

Разгон при опускании пустого скипа:

Нм.

Установившееся движение при опускании пустого скипа:

Нм.

Торможение при опускании пустого скипа:

Нм.

По нагрузочной диаграмме электропривода (рис. 3.2) определяем эквивалентный момент двигателя:

Эквивалентный момент по нагрузочной диаграмме получился больше номинального момента электродвигателя:

,

Следовательно, выбранный двигатель не проходит по нагреву и необходимо выбрать двигатель большей мощности:

Вт.

Коэффициент запаса необходим, т.к. более мощный двигатель будет иметь больший момент инерции и значения динамических моментов увеличатся. По справочнику [4] выбираем двигатель:

2ПБ132L, номинальная мощность кВт, номинальное напряжение = 220 В, номинальная частота вращения = 2200 об/мин, К.П.Д. – 84%, сопротивление обмоток (при ): якоря Ом, добавочных полюсов Ом, индуктивность цепи якоря мГн, момент инерции двигателя .

Номинальный момент двигателя 2ПБ132L:

Нм.

Проверку двигателя по нагреву произведем методом эквивалентного момента, т.к. электропривод работает без ослабления магнитного потока. Определим момент инерции электропривода, приведенный к валу двигателя. В электроприводе есть вращающиеся части и части, движущиеся поступательно. Приведенный момент инерции вращающихся частей:

.

Приведенный момент инерции поступательно движущихся частей при подъеме груза:

,

при опускании пустого скипа:

.

Таким образом, суммарный момент инерции электропривода при подъеме груза:

,

при опускании пустого скипа:

.

Определим динамические моменты, возникающие при работе электропривода. Разгон при подъеме скипа с грузом:

Нм.

Торможение при подъеме скипа с грузом:

Нм.

Разгон при опускании пустого скипа:

Нм.

Торможение при опускании пустого скипа:

Нм.

Нагрузочная диаграмма электропривода строится в соответствии с основным уравнением движения электропривода (6). Диаграмма динамических моментов и нагрузочная диаграмма электропривода будут выглядеть так же, как в предыдущем случае (рис. 3.2), изменяться только значения динамических моментов и моментов , , и . Определим моменты электропривода на нагрузочной диаграмме:

Разгон при подъеме скипа с грузом:

Нм.

Установившееся движение при подъеме скипа с грузом:

Нм.

Торможение при подъеме скипа с грузом:

Нм.

Разгон при опускании пустого скипа:

Нм.

Установившееся движение при опускании пустого скипа:

Нм.

Торможение при опускании пустого скипа:

Нм.

По нагрузочной диаграмме электропривода (рис. 3.1) определяем эквивалентный момент двигателя:

Эквивалентный момент по нагрузочной диаграмме получился меньше номинального момента электродвигателя:

,

причем относительная разность моментов:

,

следовательно, выбранный двигатель 2ПБ132L проходит по нагреву.