Xreferat.com » Рефераты по физике » Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата

Содержание


Введение

1. Анализ и описание системы "Электропривод− рабочая машина"

1.1 Количественная оценка вектора состояния или тахограммы требуемого процесса движения

1.2 Количественная оценка моментов и сил сопротивления

1.3 Составление расчетной схемы механической части электропривода

1.4 Построение нагрузочной диаграммы и механической характеристики рабочей машины

2. Анализ и описание системы "электропривод−сеть" и "электропривод−оператор"

3. Выбор принципиальных решений

3.1 Построение механической части электропривода

3.2 Выбор типа привода вместе со способом регулирования координат. Оценка и сравнение выбранных вариантов

4. Расчет силового электропривода

4.1 Расчет параметров и выбор электродвигателя

4.2 Расчет параметров и выбор силовых преобразователей

5. Расчет статических механических и электромеханических характеристик двигателя и привода

6. Расчет переходных процессов в электроприводе за цикл работы

6.1 Обоснование перехода к одно-массовой расчетной схеме

6.2 Расчет регуляторов и параметров структурной схемы

6.3 Расчет переходных процессов

7. Проверка правильности расчета мощности и окончательный выбор двигателя

8. Разработка схемы электрической принципиальной

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение


Целью выполнения данного курсового проекта является разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата. Данный механизм предназначен для производства бесшовных труб.

В процессе проектирования требуется решить различные задачи, как то: расчет кинематической части и построение приведенной эквивалентной кинематической схемы, выбор способа реализации привода и типа приводного двигателя, расчет рабочих механических и электромеханических характеристик, проверка выбранного двигателя, разработка схемы электрической принципиальной и, наконец, построение графиков переходных процессов.

1. Анализ и описание системы "Электропривод− рабочая машина"


1.1 Количественная оценка вектора состояния или тахограммы требуемого процесса движения


В связи с тем, что регулирование скорости, исходя из текста задания, должно происходить с постоянством статического момента, то за номинальную скорость валков принимается их максимальная скорость. Тогда номинальная скорость двигателя должна быть равной:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата рад/с,


гдеРазработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− номинальная угловая скорость двигателя;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− максимальная рабочая угловая скорость валков;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− передаточное чисто редуктора.

Прокатный стан производит прокатку заготовок длинной Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата м, причем при работе с максимальной (номинальной) скоростью на это затрачивается время Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата с. Следовательно линейная скорость продвижения заготовки (прокатки) в валках будет равна:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата м/с;


Определим угол наклона оси валка к оси прошивки:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата,


гдеРазработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− диаметр валка по бочке.

Определим угловую скорость вращения трубы при прокатке. При этом задаемся условием, в соответствии с которым труба прокатывается без скольжения, тогда угловая скорость вращения трубы при прокатке с максимальной скоростью будет равна:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегатарад/с,


гдеРазработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− наружный диаметр изготовленных труб.

По условию задано время цикла Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата с и время прокатки Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегатас. При регулировании с постоянством момента статического это время принимается за время работы с максимальной (номинальной) скоростью, тогда как при работе с минимальной скоростью, которая по заданию в пять раз меньше максимальной (номинальной) время цикла и прокатки соответственно увеличиваются в пять раз так как требуемый диапазон регулирования скорости Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата.

В соответствии с найденными параметрами технологического процесса тахограмма принимает следующий вид:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата

Рисунок 1.1− Тахограмма технологического процесса


1.2 Количественная оценка моментов и сил сопротивления


В течение времени холостого хода привода двигатель нагружен моментом холостого хода, создаваемым силами трения. Он приводиться в задании: Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата Н*м;

Момент на валу двигателя во время прокатки:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата Н*м,


гдеРазработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− статический момент на оси валков;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− КПД передач.


1.3 Составление расчетной схемы механической части электропривода


Кинематическая схема электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата изображена на рисунке 1.2


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата

Рисунок 1.2− Кинематическая схема установки.


На рисунке введены следующие обозначения:

1− муфта;

2− электродвигатель;

3− редуктор;

4− шпиндель;

5− рабочий валок;

6− оправка;

8−стержень;

8− заготовка.

Полная эквивалентная приведенная кинематическая схема изображена на рисунке 1.3


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата

Рисунок 1.3− Полная эквивалентная приведенная кинематическая схема установки


На рисунке обозначены:

1− момент инерции ротора двигателя;

2,3,5,6− момент инерции полумуфты;

4− момент инерции редуктора;

7− момент инерции шпинделя;

8− момент инерции рабочего валка;

9− момент инерции заготовки.

Для расчета приведенных моментов инерции и жесткостей к скорости вала электродвигателя используем следующие формулы:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата;


гдеРазработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− момент инерции Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата−го элемента;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− приведенный момент инерции Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата−го элемента;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− жесткость Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата−го элемента;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− приведенная жесткость Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата−го элемента;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− передаточное отношение для Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата−го элемента.

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− инерционность двигателя пока неизвестна. Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата кг*м2− момент инерции полумуфты. Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата кг*м2;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата кг*м2− момент инерции второй полумуфты. Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата кг*м2;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− момент инерции редуктора. Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата, т.к исходя из условия задания момент инерции прочих элементов кинематической схемы составляет 20% от момента инерции двигателя;


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата кг*м2− момент инерции полумуфты. Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата кг*м2;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата кг*м2 − момент инерции полумуфты. Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата кг*м2;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата кг*м2 − момент инерции шпинделя. Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата кг*м2;


Масса одного валка может быть определена по формуле:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата,


гдеРазработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата м− радиус валка по бочке;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата м− высота половины валка (усеченного конуса);

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата кг/м3− плотность материала валка (ориентировочно);

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− радиус валка по основанию;


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата м,


гдеРазработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− угол образующей конуса.

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата кг.

Момент инерции одного валка можно определить по формуле:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата кг*м2;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата кг*м2;


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− момент инерции заготовки при прокатке (суммарный от вращательного и поступательного движения), т.к исходя из условия задания момент инерции прочих элементов кинематической схемы составляет 20% от момента инерции двигателя, а для определения реального момента инерции заготовки недостаточно данных (нет диаметра заготовки);


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата Н*м/рад− жестокость муфты. Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата Н*м/рад;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата Н*м/рад − жестокость муфты.

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата Н*м/рад;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата Н*м/рад − жестокость шпинделя.

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата Н*м/рад.


Далее приведем схему с рисунка 3.1 к двухмассовой. Для упрощения записи индекс Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата ставиться не будет. Имеются ввиду величины, приведенные к скорости двигателя.


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата; Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата;

Выполним преобразование парциального звена типа А (Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата) в парциальное звено типа Б:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата Н*м/рад;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата кг*м2;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата Н*м/рад;


Тогда имеем следующую приведенную трехмассовую расчетную схему:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата

Рисунок 1.4− Трехмассовая расчетная схема


Опять преобразуем парциальное звено типа А (Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата) в звено типа Б.


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата Н*м/рад;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата;


Тогда получаем следующую двухмассовую расчетную схему:

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата

Рисунок 1.5− Двухмассовая расчетная схема


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата Н*м/рад.


1.4 Построение нагрузочной диаграммы и механической характеристики рабочей машины


Механическая характеристика рабочей машины построена в графической части.

В связи с тем, что за цикл работы скорость вращения двигателя, исходя из приведенной выше тахограммы, не изменяется, следовательно не о каких динамических моментах речи быть не может (на данном этапе проектирования). Таким образом нагрузочная диаграмма примет следующий вид:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата

Рисунок 1.4− Нагрузочная диаграмма

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата

Рисунок 1.5− Тахограмма технологического процесса

2. Анализ и описание системы "электропривод−сеть" и "электропривод−оператор"


Привод прошивного стана трубопрокатного агрегата ввиду довольно большой мощности подключен к промышленной трехфазной сети переменного напряжением 6,3 кВ и стандартной частотой 50 Гц.

Вследствие высоких технологических требований к процессу прокатки, очевидно, что будет применена двухконтурная замкнутая система подчиненного регулирования скорости.

Включаться привод будет один раз в смену, причем пуск будет производиться на холостом ходу. Далее будет происходить автоматический процесс прокатки, не требующий непосредственного участия оператора.

Напряжение на управляемый выпрямитель подается при помощи автоматического выключателя QF1. После этого при помощи кнопки "Пуск", входящей в состав тиристорного преобразователя включаются двигатели. Скорость прокатки задается при помощи задающего резистора.

3. Выбор принципиальных решений


3.1 Построение механической части электропривода


Построение механической части электропривода на данном этапе оставим в соответствии с кинематической схемой, приведенной на рисунке 1.2


3.2 Выбор типа привода вместе со способом регулирования координат. Оценка и сравнение выбранных вариантов


Для выбора наиболее подходящего типа привода при отсутствии надлежащего опыта проектирования как такового воспользуемся методом экспертных оценок. При выборе будем учитывать следующие условия:

Продолжительный режим работы установки (да и двигателя так же);

Ударная нагрузка;

Соответствие двигателя найденному эквивалентному моменту;

Значительная мощность привода.

Анализ нескольких литературных источников и личные измышления дали следующие варианты решения данной задачи:

Двигатель постоянного тока− управляемый выпрямитель (ДПТ−УВ);

Генератор − двигатель (Г−Д);

Асинхронный двигатель− преобразователь частоты (АД−ПЧ);

Синхронный двигатель− преобразователь частоты (СД−ПЧ);

Каскадная схема (К);

Двигатель постоянного тока с реостатом (ДПТ−Р);

Асинхронный двигатель с фазным ротором и реостатом (АДФ−Р)

В связи с тем, что мощность двигателя достаточно велика, то при введении добавочных сопротивлений в силовую цепь будут значительные джоулевы потери, следовательно варианты №6 и №7 сразу отпадают. Оставшиеся варианты рассмотрим более подробно при помощи оценочной диаграммы, представленной на рисунке 3.1:

Подсчет суммарных оценок осуществим по формуле 3.1:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата,


гдеРазработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− суммарная оценка;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− оценка по параметру;

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата− показатель.

Таким образом после подсчетов оценки распределились следующим образом:


Тип привода.

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата

ДПТ-УВ 150,5
Г-Д 132,5
АД-ПЧ 148
СД-ПЧ 123
К 111

Оценочная диаграмма.

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата

Рисунок 3.1− Оценочная диаграмма

Таблица 3.1- Критерии оценки

q1 Стоимость системы
q2 КПД и cosф системы
q3 Применяемость в промышленности
q4 Наличие литературы и возможность получения сведений о системе, мои знания
q5 Надежность
q6 Перспективность
q7 Массогабаритные показатели
q8 Ремонтопригодность
q9 Эксплуатационные расходы

Таким образом выбираем вариант ДПТ−УВ.

4. Расчет силового электропривода


4.1 Расчет параметров и выбор электродвигателя


Оценить потери в двигателе можно методом средних потерь. Однако для применения этого метода необходимо знать зависимость коэффициента полезного действия двигателя от мощности на валу:Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата; (4.1)

В соответствии с формулой (4.1) потери можно определить методом эквивалентного тока, но для этого необходимо значение тока двигателя при различных нагрузках.

Очевидно, что вышеупомянутые два метода можно применять как проверочные.

Так как по условию Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата, то в двигателе постоянного тока необходимо управление "по якорю", тогда возбуждение двигателя остается постоянным, и, следовательно: Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата; (4.2)

Тогда можно применять метод эквивалентного момента, а так как скорость за цикл должна оставаться постоянной, то даже можно применять метод эквивалентной мощности, но воспользуемся методом эквивалентного момента.

В обще виде:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата; (4.3)


Интеграл можно заменить суммой:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата; (4.4)

Воспользовавшись рисунком 1.4, запишем выражение для Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата:

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата Н*м;

Предварительно посмотрев справочную литературу по металлургическим электродвигателям за номинальную скорость двигателя принимаем Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата об/мин. тогда угловая скорость равна:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата рад/с. (4.5)


Тогда требуемая мощность двигателя может быть вычислена по следующей формуле:


Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата Вт. (4.6)


При расчете эквивалентного момента не учитывалось ухудшение охлаждения двигателя при работе на пониженных скоростях в связи с тем, что двигатели такой мощности оснащаются независимым вентилятором типа "наездник".

Исходя из вышесказанного, принимаем двух двигательный привод. Двигатели работают на общий вал, и включены в цепь последовательно для обтекания одним током и, соответственно, для одинаковой загрузки.

Выбираем двигатели постоянного тока МСП 300-1210 Т. Основные требуемые для расчета данные электродвигателя следующие:

Номинальная мощность электродвигателя: Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата Вт;

Номинальное напряжение питания якоря: Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата В;

Коэффициент перегрузки по току: Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата;

Номинальная скорость вращения: Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата об/мин; тогда соответственно по формуле 4.5 имеем:

Разработка электропривода прошивного стана трубопрокатного агрегата рад/с.


Номинальный ток якоря: Разработка электропривода
    <div class=

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: