Разработка системы управления механизмом подъема мостового крана (стр. 2 из 8)

(по необходимым условиям и параметрам) выбрать соответствующий тип двигателя механизма подъема.

2.2.2 Определение характеристик двигателя.

Для построения энергетической характеристики каждого двигателя необходимо рассчитать следующие параметры:

Номинальную угловую скорость двигателя:

,рад/с (2.6)

где n – номинальная частота вращения двигателя.

Номинальный вращающий момент двигателя:

Н·м. (2.7)

.

Так как двигатель постоянного тока допускается перегружать по току в

раза, то значение расчетного крутящего момента можно принять равным

2.2.3 Построение характеристик выполняется в координатах Ω(М), Рэнерг(М).

Рисунок 3 – Энергетические характеристики ДПТ с Рном=22 кВт.

2.2.4. Определение требуемых характеристик механизма подъема.

Требуемый момент для подъема груженого грузозахватного устройства:

, Н·м (2.8)

где Q – вес скипа с грузом, Q=141340Н; Dбар – диаметр барабана, Dбар=0,54м.

Н·м.

Требуемая угловая скорость для подъема грузозахватного устройства:

, рад/с. (2.9)

где Vп – линейная скорость подъема, Vп=0,13 м/с.

.

2.2.5 Определение передаточного числа редуктора.

Расчет ориентировочного значения передаточного числа редуктора.

, (2.10)

Определение ожидаемой линейной скорости на выходе редуктора с ориентировочным передаточным числом

, м/с (2.11)

,

,

,

,

Полученные значения удовлетворяют принятому условию:

.

Исходя из массогабаритных параметров, требований, ограничений, связанных с выбором редуктора (максимальная скорость вращения входного вала ограничена 1800 об/мин), выбираем двигатель с номинальной мощностью 22 кВт и частотой вращения 530 об/мин, т. е. двигатель 2ПН280м.

2.2.6 Определение реального передаточного числа и пересчет линейной скорости с учетом редуктора.

Реальное передаточное число выбирается из ряда (для цилиндрических трехступенчатых редукторов): 31.5,40,50,56,63,80,100,125,160,200.

Соответственно выбираем для двигателя 2ПН280м ближайшее наибольшее передаточное число,

.

Пересчитываем линейную скорость

, м/с (2.12)

Полученная скорость удовлетворяет условию:

(2.13)

Выбранное передаточное число удовлетворяет разнице скоростей.

Исходя из ранее перечисленных ограничений и оптимальных параметров системы, выбираем двигатель 2ПН280м со следующими параметрами:

Напряжение Uя ном=220 В;

Номинальная мощность Pном=22000 Вт;

Номинальный ток якоря Iя=98 А;

КПД h=83%;

Момент инерции якоря двигателя Jдв=0,65 кГ·м2;

Сопротивление якорной обмотки Rя ном=0,322 Ом;

2.3 Выбор редуктора.

Выбор редуктора осуществляется по параметрам выбранного двигателя и рассчитанным характеристикам:

, кВт, , Н·м.

Выбираем редуктор цилиндрический трехступенчатый типа 1ЦЗН-500 с основными параметрами:

Крутящий момент на тихоходном валу, кН·м:

Min……........…………42000

Max………….......……56000

Передаточное число…………………………………………...........……….100

КПД, %……………….………………………………………...............…….0,97

Номинальная передаваемая мощность, кВт: Min…………....………….39 . Max…………..………….196

Масса, кг………………………..…………………………………..........…2120

Частота вращения быстроходного вала, об/мин, не более……......…….1800

2.4 Расчет широтно-импульсного преобразователя (ШИП).

2.4.1 Исходные данные для расчета.

Рассчитаем транзисторный ШИП для управления двигателем постоянного

тока ДПТ (типа 2ПН280м) по цепи якоря в динамическом режиме.

Данные двигателя:

- номинальное напряжение

В;

- номинальная мощность

Вт;

- номинальный ток якоря

А;

- номинальная частота вращения

об/мин;

- момент инерции якоря двигателя

кг·м2;

- сопротивление якорной обмотки

Ом;

- индуктивность якорной цепи двигателя

Гн (2.14)

Для получения линейных характеристик по каналу управления примем для ШИП симметричный закон коммутации силовых ключей

.

С учетом номинального напряжения Uн, потерь на силовых ключах в режиме насыщения ΔUк и необходимости 20-% запаса по напряжению, выбираем источник питания с напряжением

, В (2.15)

где Uk – потери напряжения на насыщенном силовом ключе,

В.

.

Ток якоря двигателя в динамических режимах может превышать Iн в 2,5÷4 раза, поэтому расчетный ток силового транзисторного ключа принимаем

=392, А (2.16)

2.4.2 Выбор силовых полупроводниковых элементов.

Выбираем для транзисторного ключа IGBT-модуль CM400DU-12F (Mitsubishi Electeric)

со следующими параметрами:

- напряжение коллектор-эмиттер, Uкт, В……………………………..........600

- напряжение насыщения коллектор-эмиттер, Uктнас, В………......……...2,2

- максимальный ток коллектора, Iкmax, А...……………………......……...400

- импульсный ток коллектора, Iкн, А...…………………………..................800