thiết kế hệ truyền động cho xe con cầu trục, chương 3 pps

Chng 3: Tính chọn công suất động cơ và các phần tử mạch lực 1. Các thông số kĩ thuật : Trọng l-ợng xe cầu ( G 0 ) : 5 Tấn Tải trọng định mức ( G đm ) : 10 Tấn Tốc độ di chuyển ( v ) : ( 0,05 0,5 ) m/s Lực cản chuyển động khi tải định mức ( F c ) : 4000N Lực cản chuyển động khi tải không tải ( F C0 ) : 2000N Hiệu suất cơ cấu ( ) : 0,82 Tỉ số truyền ( I ) : 31 Đ-ờng kính bánh xe cầu ( D b ) : 0,35m Cho rằng cầu trục đ-ợc thiết kế với cung đ-ờng dịch chuyển tải trọng l = 28m. Mômen quán tính của các bộ phận quay của cơ cấu quy đổi về trục động cơ : J qđ = 0,15kGm 2 . Thời gian xe dừng để tháo tải trọng : t 01 = 150s. Thời gian lấy tải : t 02 = 100s. Tính chọn nh- sau : Tốc độ của động cơ đ-ợc tính từ tốc độ di chuyển của bánh xe : Tốc độ nhỏ nhất : n đcmin = 84,6 vòng/phút Tốc độ lớn nhất : n đcmax = 846 vòng/phút Dải điều chỉnh tôc độ : D = max : min = n đcmax : n đcmin = 15 : 1 2. Tính phụ tải tĩnh Trong các cơ cấu chuyển động của cầu trục momen phụ tải của mỗi loại đều có khác nhau, momen hay lực tác dụng lên hệ thống nâng luôn luôn có chiều không đổi( chiều lực hút của trái đất) không phụ thuộc vào chiều quay của động cơ. Còn momen phụ b bdc D. i.v i.nn tải của hệ thống qua lại thì có chiều thay đổi khi chiều quay của động cơ thay đổi. Từ đó ta thấy rằng phụ tải và t-ơng ứng với chế độ làm việc của hai loại hệ thống trên là khác nhau. Mỗi chu kỳ làm việc của xe trục có bốn giai đoạn lấy tải , di chuyển tải, tháo tải, di chuyển xe không về vị trí ban đầu. Thời gian xe chạy hết quãng đ-ờng l=28m là: t= 5660* 30 28 V L (s) Giả sử thời gian lấy tải và tháo tải nh- trên. Sơ bộ ta tính đ-ợc hệ số đóng điện t-ơng đối là: Công suất tĩnh trên trục động cơ khi tải bằng định mức : Khi xe chạy không tải ta có hệ số k= 5.0 GG G dm0 0 Tra đồ thị ta tìm đ-ợc hiệu suất động cơ trong tr-ờng hợp này là =0,78 Vậy công suất tính trên trục động cơ khi xe cầu chạy không tải : Vậy nếu chọn sơ bộ công suất theo công suất trung bình thì ta có: Với DM%=30% Vì không có trị số tiêu chuẩn của thời gian đóng điện t-ơng đối là 30% nên ta quy đổi về hệ số đóng điện là 25%. Công suất định mức động cơ sau khi quy đổi là: %30 15010056.2 %100.56.2 ttt.2 %100.t.2 %DM 0201 kw439.2 82,0.1000 5,0.4000 .1000 v.F P cdm C C kw282,1 78,0.1000 5,0.2000 .1000 v.F P 0C 0C kw t tPtP kP CC dm 326,2 2 282,1439,2 25,1 . 2 0 kWPP dmdm 55.2 %25 %30 1 Tốc độ yêu cầu của động cơ đ-ợc xác định từ tốc độ bánh xe: n=n b .i= 846 35,0.14,3 31.5,0.60 . 60 b D iv (v/ph) Ta tiến hành chọn công suất động cơ điện theo các thông số sau: 1. P đm cỡ 2.55kW 2. n đm =846 vòng/phút Tra sổ tay đặc tính cơ trong tài liệu Đặc tính cơ truyền động điện của Vesennhepski ta chọn động cơ xoay chiều KĐB 3 pha Rôto dây quấn MT 12_6 có các thông số sau: U đm = 380 V P đm = 3,5 KW I rdm = 12,2A n đm = 910 vòng/phút đm = 92,25 rad/s m = 2,5 Cos dm = 0,73 Cos kt = 0,35 I Stdm = 10,3 A I Stk = 7,5 A R St = 2,09 X St = 1,565 R rdm = 215 E rđm = 204 V R r = 0,77 X r = 0,3 Ke = 1,74 J = 0,0675 kgm 2 =J đc Qđc = 109 kg Mômen định mức và mômen tới hạn của động cơ đ-ợc tính nh- sau: 73,36 9550 dm dm dm P n M (Nm) 83,9173,36.5,2. dmdmt MM (Nm) Hệ số tr-ợt định mức: 09,0 1000 9101000 0 0 n nn s dm dm Mômen quán tính của hệ thống quy đổi về trục động cơ khi có tải đ-ợc xác định theo công thức: 2 01 ))((5.91)( n V mmJJKJ dmdctt 73.0) 846 5.0 )(10.510.10(5.91)15.00675.0(15.1 233 (kgm 2 ) Trong đó K t =0.15 là hệ số tính đến mômen quán tính các bộ phận quay ngang của cơ cấu truyền lực,m đm ,m 0 khối l-ợng định mức của tải trọng và khối l-ợng định mức của tải trọng và khối l-ợng xe trục(kg) Mômen quán tính của hệ thống quy đổi về trục động cơ khi không tải J o =K t (J dc +J t )+91.5m 0 ( n V ) 2 =1.15(0.0675+0.15)+91.5.10 3 ( 846 5.0 ) 2 =0.41(kgm 2 ) Mômen trên trục động cơ khi xe chạy có tải là: M c = 54.27 82.0.31.2 35.0.4000 .2 . c bco ni DF (Nm) Và xe chạy không tải là: M co = 47,14 78.0.31.2 035.2000 .2 . c bco ni DF (Nm) Chon mô men chuyển tiếp khi khởi động động cơ là M 2 =1.2M c =1,2.27,54=33,048(Nm) Và mômen cực đại khi khởi động bằng mômen tới hạn động cơ. Nếu có xét tới khả năng sụt áp Ta có: M 1 =M t 0.9 2 =91,83.0,9 2 =74,38(Nm) Mômen khởi động trung bình là: M kđ = 71,53)048,3338,74( 2 1 )( 2 1 21 MM (Nm) Và ta coi không đổi trong thời gian khởi động có tải và không tải Thời gian khởi động có tải là : T M1 = 6,2 )04,2771,53(55,9 910.73,0 )(55,9 . ckd dmt MM nJ (s) Thời gian khởi động không tải có thể tính đến gần đúng nh- sau: T M2 = )(99,0 )47,1471,53(55,9 910.41,0 )(55,9 . s MM nJ cokd dmo Thời gian hãm máy có tải về không tải đ-ợc tính t-ơng tự nh- trên: t d1 = 21,1 )(55,9 . cph dmt MM nJ (s) t d2 = 88,0 )(55,9 . 0 cph dmo MM nJ (s) chiều dài x- đi đ-ợc trong thời gian mở máy có tải và không tải là: L m1 = )(7,0 . 60 . 2 . 2 1 0 1 mt i nD t V m dm m dm L m2 = )(27,0 . 60 . 2 . 2 2 0 2 mt i nD t V m dm m dm Trong đó V đm là tốc độ xe thực tế khi động cơ quay về tốc độ định mức Chiều dài xe đi đ-ợc trong thời gian hãm máy có tải và không có tải là: L d1 = )(33,0 2 1 mt V d dm L d2 = )(24,0 2 2 mt V d dm Chiều dài xe đi đ-ợc khi di chuyển tải trọng với tốc độ ổn định L 1 =L-L m1 -L d1 =28-0,33=26,97(m) Chiều dài xe đi đ-ợc khi xe chạy không tải là: L 2 =L-L m2 -L d2 =28-0,27=27,49(m) Để xác định một cách chính xác thời gian làm việc của xe trục và động cơ trong các hành trình với tốc độ ổn định ta phải xác định lại tốc độ xe thực tế ứng với hành trình có tải trọng và không có tải trọng Cách xác định nh- sau: S 1 =S đm 0675,0 73,36 04,27 09,0 dm c M M n 1 =n 0 (1-S 1 )=932,52 Hệ số tr-ợt động cơ khi xe chạy không tải S 2 =S đm 0355,0 73,36 47,14 09,0 dm co M M n 2 =n 0 (1-S 2 )=9946,54 suy ra tốc độ khi xe di chuyển có tải trọng và không có tải trọng có tải trọng là: V 1 = )(55,0 . 60 1 s m i nD b V 2 = )(57,0 . 60 2 s m i nD b Thời gian xe di chuyển với tốc độ ổn định khi có và không có tải là: t 1 = )(04,49 55,0 97,26 1 1 s V L t 2 = )(23,48 57,0 49,27 2 2 s V L Theo các số liệu nhận đ-ợc về mômen và thời gian ta xây dựng đ-ợc biểu đồ phụ tải toàn phần của động cơ nh- sau: (vẽ hình) Để kiểm nghiệm động cơ theo điều kiện phát nóng ta xác định trị số chính xác của thời gian đóng mạch điện t-ơng đối ĐM%= %58,28 )( 23,4899,004,496,2 22110 ttttttt t ddlvlv lv Khi tính toán mômen đẳng trị ta chú ý đến hiện t-ợng kém toả nhiệt của động cơ khi mở máy. Nếu hệ số kém toả nhiệt =0,5 thì: M đt1 = )(61,21 )( )( 2121 2 2 1 2 21 2 Nm tttt tMtMttM mm cocmm kd Tính đổi mômen này về hệ số đóng điện tiêu chuẩn 25% ta đ-ợc: M đt =M đt1 )(11,23 25 58,28 61,21 Nm DM DM tc cx M đt <M đm =36,73 nên động cơ đã chọn thoả mãn điều kiện phát nóng Từ các thông số của động cơ đã chọn ta tính đ-ợc các đại l-ợng khác R rqđ =K e 2 .R r =1,76 2 .0,77=2,385() X rqđ =1,76 2 .0,73=2,261() n o = )/(1000 .60 phv p f M đm = )(747,36 Nm P mm dm S đm =(1000-910)/1000=0,09 Tốc độ di chuyển xe trục là: V=0,5(m/s) V min =0,05n đmmin = )/(62,84 60 phm D Vi b V max =0,5n đmmax = )/(22,846 60 phm D Vi b Tính chọn các điện trở thêm vào: Giả sử một cách gần đúng ta xấp xỉ các đ-ờng đặc tính cơ của động cơ KĐB Rôto dây quấn thành các đoạn thẳng đi qua điểm tốc độ đồng bộ và điểm tới hạn. Khi thêm điện trở vào Rôto ta có liên hệ: S=si (Rd+Rf)/Rd <*> Trong đó Rd là điện trở t-ơng ứng với si(sđm) *Tính chọn điện trở một chiều Ro: Ro là điện trở mạch một chiều nó t-ơng đ-ơng với điện trở Rfo=1/2 Ro bên mạch Rôto. ở chế độ định mức bên Rôto chỉ có Rr và có si=sđm=0.09 +. ứng với chế độ V max t-ơng đ-ơng n đc =846(vòng/ph) S iMax =(1000-846)/1000 = 0.154 Thay vào <*> ta có S iMax =S đm (Rd+Rfp)/Rd Suy ra R fo = [(S iMax S đm )/S đm ]Rd= 2,385(0.154 0.09)/0.09 =1,696 Vậy R o = 2R fo = 21,696 =3,392 +. ứng với tốc độ V min =0.05 m/s (n đc =84,62 v/ph) S im = (1000-84,62)/1000 =0.935 R f =(S im -S đm )R rqđ /S đm = 22,4 Suy ra R mc =222,4=44,8 () . Do đó ta chọn đ-ợc R 1 =R mc - R o = 44,8 3,392 =41,41 Chọn R 1 =42 <>Nhận xét: Nếu khoá K đóng cắt tạo giá trị điện trở trung bình từ 0 R1 thì hoàn tòan điều khiển đ-ợc tốc độ động cơ từ min max . 0675,0 73, 36 04,27 09,0 dm c M M n 1 =n 0 (1-S 1 )= 932 ,52 Hệ số tr-ợt động cơ khi xe chạy không tải S 2 =S đm 035 5,0 73, 36 47,14 09,0 dm co M M n 2 =n 0 (1-S 2 )=9946,54 suy ra tốc độ khi xe. M 1 =M t 0.9 2 =91, 83. 0,9 2 =74 ,38 (Nm) Mômen khởi động trung bình là: M kđ = 71, 53) 048 ,33 38,74( 2 1 )( 2 1 21 MM (Nm) Và ta coi không đổi trong thời gian khởi động có tải và không tải Thời gian khởi động. hạn của động cơ đ-ợc tính nh- sau: 73, 36 9550 dm dm dm P n M (Nm) 83, 91 73, 36.5,2. dmdmt MM (Nm) Hệ số tr-ợt định mức: 09,0 1000 9101000 0 0 n nn s dm dm Mômen quán tính của hệ thống