Вимоги до обсягу та змісту курсового проекту

Курсовий проект оформляється у вигляді пояснювальної записки на 10-25 аркушах формату А4. У пояснювальній записці мають бути обґрунтовані всі прийняті рішення, зроблені висновки щодо відповідності отриманих результатів заданим умовам, а також поданий бібліографічний список.

У курсовому проекті висвітлюються наступні питання:

· опис механізму і технологічного процесу;

· формулювання вимог до електропривода;

· попередній розрахунок потужності та вибір двигуна;

· розрахунок параметрів тахограми руху;

· розрахунок навантажувальної діаграми;

· перевірка вибраного двигуна за нагріванням і допустимим перевантаженням;

· розрахунок статичних механічних характеристик, які забезпечують необхідні режими роботи;

· розрахунок пускових і гальмівних опорів;

· розрахунок і побудова кривих перехідних процесів запуску та гальмування приводу;

· короткий опис принципової схеми силової частини електропривода;

· висновки про відповідність отриманих результатів заданим умовам.

Усі розрахунки повинні виконуватись в системі СІ. Позначення в записці повинні бути розшифровані словами, розділи названі, кожна розрахункова дія закінчена. Результати розрахунків характеристик мають бути зведені в таблиці. Усі розрахункові діаграми й характеристики потрібно накреслити на міліметровому папері або роздрукувати на принтері. Графічна частина повинна бути представлена на аркуші формату А1.

Завдання 1

ЕЛЕКТРОПРИВОД МЕХАНІЗМУ ПЕРЕМІЩЕННЯ ВІЗКА МОСТОВОГО КРАНА

1. Загальні відомості. Мостові крани широко використовуються на машинобудівних, металургійних заводах та ремонтних майстернях. Вони потрібні для підіймання й транспортування різних вантажів: машин, вузлів, рідкого металу, прокату тощо. Основними вузлами механічного обладнання мостового крана є: механізм переміщення всього крана, механізм переміщення візка по мостовій фермі крана, механізм підіймання, який встановлений на візку. Кожен з цих механізмів приводиться в рух індивідуальним приводом.

У цьому завданні потрібно розробити електропривод механізму переміщення візка, спрощена кінематична схема якого зображена на рис. 1. Візок рухається за допомогою 4-х або 8-ми ходових коліс 3 по рейках 4, укладених і закріплених уздовж ферми моста. Кількість коліс залежить від вантажопідйомності крана. Ведучі колеса 3 приводяться в рух електродвигуном 1 через редуктор 2 за допомогою трансмісії.

Рис. 1. Привід механізму переміщення візка мостового крана:

1– електродвигун; 2 – редуктор; 3 – колеса; 4 – рейки; 5 – муфти.

Режим роботи механізму переміщення візка повторно-короткочасний і складається з таких операцій: підіймання вантажу, рух візка з вантажем, опускання вантажу, розвантажування візка, зворотний рух візка у вихідне положення без вантажу (деколи рух візка по мосту суміщається з переміщенням крана вздовж цеху). Візок розганяється і зупиняється, як правило, з постійним прискоренням, значення якого обмежується технологічними факторами, умовою відсутності пробуксовування коліс та допустимим перевантаженням привідного двигуна.

2. Зміст роботи. Технічні дані механізму переміщення візка мостового крана зведені в табл. 1. Для приведення в рух візка можна використати електродвигун постійного або змінного струму. Схема повинна забезпечувати реверсивний режим роботи механізму. Тип двигуна вказується викладачем.

3. Методичні поради. З авдання слід виконувати відповідно до заданого варіанта. Попередній вибір потужності привідного двигуна проводиться виходячи з умов запуску двигуна. Розрахункова потужність двигуна при цьому знаходиться за наступною формулою:

, (1)

де m_в – маса вантажу; m_м – маса механізму; а – значення заданого прискорення; V_н – номінальна швидкість переміщення механізму; h _мех – к.к.д. механізму; Р_ст – потужність статичного навантаження.

Потужність статичного навантаження визначається за формулою

, (2)

де F – сила статичного опору рухові.

Сила статичного опору рухові візка знаходиться з виразу

, (3)

де F_т – зусилля тертя при русі візка; k_p = 1,3¸1,5 – коефіцієнт, який враховує тертя в ребордах коліс; F_ух – зусилля, яке виникає в результаті ухилу шляху.

Зусилля, яке виникає внаслідок тертя, можна визначити за формулою

, (4)

де Q – вага навантаженого візка; f = (0.7¸1.2)×10^-3 – коефіцієнт тертя кочення; m = 0.02¸0.05 – коефіцієнт тертя у підшипниках коліс; D_к – діаметр коліс; d – діаметр шийки осі колеса.

Зусилля ухилу знаходиться з виразу

, (5)

де a – величина коефіцієнта ухилу (приймається a=0,002).

Після проведених розрахунків з каталогу вибирається двигун потужністю Р_н ³ Р_р і визначається передавальне число редуктора

, (6)

де w _н – номінальна кутова швидкість двигуна; w _к – кутова швидкість колеса візка.

Цей двигун потрібно перевірити на нагрівання та допустиме перевантаження і в разі необхідності, вибрати двигун з іншими параметрами. Розрахунок статичних механічних характеристик електропривода та відповідних пускових і гальмівних характеристик, які потрібні для формування моменту двигуна відповідно до навантажувальної діаграми.

Таблиця. 1

Вихідні дані

Технічні дані установки	Варіант
Маса візка – mм, кг´103	1,5	2,5
Маса вантажу – mв, кг´103
Шлях переміщення візка – S, м
Швидкість переміщення – V, м/с	0,7	0,6	0,8	0,9	0,4	0,4	0,6	0,6	0,4	0,4
Граничне прискорення – а г , м/с2	0,5	0,5	0,5	0,4	0,4	0,3	0,2	0,2	0,25	0,25
Діаметр ходових коліс – Dк , м	0,35	0,35	0,35	0,5	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7
Діаметр цапфи – d, м	0,1	0,1	0,1	0,2	0,25	0,25	0,25	0,2	0,2	0,2
К.к.д. механізму – h мех	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,82	0,82	0,82	0,85
Тривалість увімкнення – ТВ, %

Продовження таблиці 1

Вихідні дані

Технічні дані установки	Варіант
Маса візка – mм, кг´103		3,5									1,5	2,5
Маса вантажу – mв, кг´103
Шлях переміщення візка – S, м
Швидкість переміщення – V, м/с	0,7	0,6	0,8	0,9	0,4	0,4	0,6	0,6	0,4	0,4	0,6	0,8	0,9	0,4	0,7
Граничне прискорення – а г , м/с2	0,5	0,5	0,5	0,4	0,4	0,3	0,2	0,2	0,25	0,25	0,5	0,5	0,5	0,4	0,4
Діаметр ходових коліс – Dк , м	0,35	0,35	0,35	0,5	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7	0,35	0,35	0,35	0,5	0,7
Діаметр цапфи – d, м	0,1	0,1	0,1	0,2	0,25	0,25	0,25	0,2	0,2	0,2	0,1	0,1	0,1	0,2	0,25
К.к.д. механізму – h мех	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,82	0,82	0,82	0,85	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
Тривалість увімкнення – ТВ, %

Підваріант: а) двигун постійного струму незалежного збудження;

б) асинхронний двигун з фазним ротором.

Завдання 2

ЕЛЕКТРОПРИВОД МЕХАНІЗМУ ПЕРЕМІЩЕННЯ

МОСТОВОГО КРАНА

1. Загальні відомості. Кінематична схема мостового крана зображена на рис. 2. Мостовий кран 1 рухається на чотирьох колесах 4 по рейковому шляху, встановленому під стелею на спеціальних кронштейнах уздовж цеху. Привідний двигун 2 встановлюється безпосередньо на мості й приводить кран в рух за допомогою трансмісії.

Рис. 2. Загальний вигляд мостового крана:

1– ферма моста; 2– привідний двигун моста; 3 – візок; 4 – ходові колеса;

5 – кабіна машиніста; 6 – зачіпний пристрій.

Режим роботи механізму переміщення моста повторно-короткочасний. Кран розганяється і зупиняється з постійним прискоренням, значення якого обмежується технологічними чинниками, умовою відсутності пробуксовування коліс та допустимим перевантаженням привідного двигуна.

2. Зміст роботи. Технічні дані механізму переміщення візка мостового крана зведені в табл. 2. Для приводу переміщення мостових кранів широко використовуються двигуни постійного струму й асинхронні двигуни з фазним ротором. Для керування приводом можуть застосовуватись релейно-контакторні схеми. Схема повинна забезпечувати реверсивний режим роботи механізму. Тип двигуна вказується викладачем.

3. Методичні поради. З авдання слід виконувати відповідно до заданого варіанта. При розрахунку потужності привідного двигуна та навантажувальної діаграми потрібно використати формули та методичні поради до завдання 2.

Розрахунок статичних механічних характеристик електропривода та відповідних пускових і гальмівних характеристик, які потрібні для формування моменту двигуна відповідно до навантажувальної діаграми.

Таблиця 2

Вихідні дані

Технічні дані установки	Варіант
Маса крана – mм,, кг´103
Маса вантажу – mв, кг´103
Шлях переміщення моста – S, м
Швидкість переміщення – V, м/с			1,5	1,2	1,2	1,2			0,8	0,8
Граничне приско­рення – а г , м/с2	0,5	0,4	0,3	0,4	0,5	0,3	0,25	0,2	0,2	0,15
Діаметр ходових коліс – Dк , м	0,5	0,5	0,5	0,6	0,6	0,6	0,7	0,7	0,7	0,7
Діаметр цапфи – d, м	0,15	0,15	0,15	0,2	0,2	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
К.к.д механізму – h мех	0,8	0,8	0,84	0,84	0,86	0,86	0,88	0,88	0,85	0,82
Тривалість увімкнення – ТВ, %

Продовження таблиці 2

Вихідні дані

Технічні дані установки	Варіант
Маса крана – mм,, кг´103
Маса вантажу – mв, кг´103
Шлях переміщення моста – S, м
Швидкість переміщення – V, м/с			1,5	1,2	1,2	1,2			0,8	0,8		1,2		1,5	1,5
Граничне приско­рення – а г , м/с2	0,5	0,4	0,3	0,4	0,5	0,3	0,25	0,2	0,2	0,15	0,5	0,4	0,3	0,4	0,5
Діаметр ходових коліс – Dк , м	0,5	0,5	0,5	0,6	0,6	0,6	0,7	0,7	0,7	0,7	0,5	0,5	0,5	0,6	0,6
Діаметр цапфи – d, м	0,15	0,15	0,15	0,2	0,2	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3	0,15	0,15	0,15	0,2	0,2
К.к.д механізму – h мех	0,8	0,8	0,84	0,84	0,86	0,86	0,88	0,88	0,85	0,82	0,8	0,8	0,84	0,84	0,86
Тривалість увімкнення – ТВ, %

Підваріант: а) двигун постійного струму незалежного збудження;

б) асинхронний двигун з фазним ротором.

Завдання 3

ЕЛЕКТРОПРИВОД МЕХАНІЗМУ ПІДІЙМАННЯ КРАНА

1. Загальні відомості. У даному завданні розглядаються механізми підіймання мостового і кабельного кранів. Кінематичні схеми механізму підіймання мостового і кабельного кранів зображені на рис. 5 і рис. 6.

Рис. 3. Кінематична схема механізму підіймання мостового крана:

1– двигун; 2 – редуктор; 3 – барабан;

4 – підіймальний канат; 5 – зачіпний пристрій.

Рис. 4. Кінематична схема підіймальної лебідки кабельного крана:

1 – барабан лебідки; 2 – підіймальний канат; 3 – напрямні блоки;

4 – рухомий блок із зачіпним пристроєм.

Підіймання й опускання вантажу кабельним краном виконується шляхом намотуванням і розмотуванням каната на барабані лебідки. У кабельному крані, що використовується на гідротехнічному будівництві, зачіпний пристрій зв'язаний з підіймальним канатом не безпосередньо, а через поліспаст.

Режим роботи механізму підіймання повторно-короткочасний. Цикл роботи складається з таких операцій: підіймання, переміщення й опускання вантажу, а потім підіймання, переміщення й опускання зачіпного пристрою без вантажу.

Слід зазначити, що при опусканні вантажу електропривод повинен забезпечити як основну, так і проміжні швидкості при роботі в гальмівних режимах, а також силове опускання зачіпного пристрою.

2. Зміст роботи. Технічні дані механізму підіймання зведені в табл. 3. Для приводу підіймання в кранах широко використовуються двигуни постійного струму й асинхронні двигуни з фазним ротором. Для керування приводом можуть застосовуватись релейно-контакторні схеми. Схема повинна забезпечувати реверсивний режим роботи механізму. Тип двигуна вказується у підваріанті та задається викладачем.

3. Методичні поради. Попередній розрахунок потужності привідного двигуна механізму підіймання здійснюється на основі статичного навантаження:

, (7)

де Q_в – вага вантажу; Q₀ – вага зачіпного пристрою; V – швидкість підіймання; h _мех – к.к.д. механізму.

Далі розраховуються параметри тахограми й діаграма навантаження. При цьому, обчислюючи статичні моменти, потрібно враховувати втрати в передавальних механізмах:

при підійманні вантажу

; (8)

при опусканні вантажу

, (9)

де і – передавальне число передач; D_б – діаметр барабана.

Слід зауважити, що для рис. 3 і = і_р, а для рис. 4 і = і_р × і_п , де і_п = 2 – передавальне число поліспаста. У кабельному крані передавальне число редуктора і_р потрібно розраховувати, знаючи лінійну швидкість барабана V_б .

Після проведених розрахунків з каталогу вибирається двигун потужністю Р_н ³ Р_{ст .} Далі цей двигун потрібно перевірити за нагріванням та допустимим перевантаженням і, якщо потрібно, вибрати двигун з іншими параметрами.

Розрахунок статичних механічних характеристик електропривода та відповідних пускових і гальмівних характеристик, які потрібні для формування моменту двигуна відповідно до навантажувальної діаграми.

Таблиця 3