По заданной тахограмме работы двухконцевой шахтной наклонной подъёмной машины и нагрузочной характеристике (рисунок 1) рассчитаем требуемую мощность приводного асинхронного двигателя с фазным ротором и выберем его по справочным данным.
Исходные данные к проекту:
t1=0,67c, t6=17,1 c,
t2=20 c, t7=2,12 c,
t3=0,55 c, w=104 c-1,
t4=22 c, Mco=180 H×м,
t5=2 c, Mcн=1700 Н×м.
Рисунок 1.1 - Нагрузочная диаграмма машины
Рисунок 1.1 отражает циклический (поворотно-кратковременный) режим работы шахтного подъёма, для которого предусматривается выбор двигателя из серии длительного (продолжительного) режима работы (S1).
Поскольку на тепловой режим двигателя существенным образом могут влиять переходные режимы пуска ( t1 ) и торможения ( t3 ), то выбор двигателя должен производиться с учётом этих режимов. Однако построение нагрузочной диаграммы двигателя, включающей участки пуска и торможения, возможно лишь в том случае, если известен момент инерции ротора выбираемого двигателя. Следовательно задача выбора мощности двигателя должна решаться в три этапа:
· ориентировочный расчёт мощности на основании нагрузочной диаграммы механизма;
· приближённая проверка мощности двигателя с учётом переходных режимов;
· уточнённая проверка мощности двигателя с учётом переходных режимов.
Предварительно, номинальная мощность двигателя рассчитывается из условия
Рн.пр. ≥ kз*Мэкв*ω*10-3,
Рн.пр.=1,1*1070,8*104*10-3 = 122,5 кВт, где
Мэкв – эквивалентный длительно действующий момент, определяемый по формуле
Мэкв= =
kз – коэффициент запаса по мощности, принимаем kз=1,1.
Выбор приводного двигателя.
Выбор приводного двигателя осуществляется из условия Рн ≥Рн.пр., nн≈ n.
Требуемая частота вращения ротора двигателя определяется по формуле
n =30*ω/π = 30*104/3,14 = 993,6 об/мин.
Принимаем в качестве приводного двигателя асинхронный двигатель с фазным ротором типа АК-104-6М.
Занесем параметры выбранного приводного двигателя в таблицу:
Номинальное напряжение ротора – U1н, B
Номинальный коэффициент мощности – cosφн
0,86
Номинальная мощность – Pн, кВт
Перегрузочная способность – λ
2,5
Номинальный КПД (при Рн), –ηн, %
90,5
Номинальное напряжение ротора –U1н, В
Номинальный ток ротора (при Рн) – Iн, A
Номинальный ток ротора – Iн, A
Номинальная частота вращения ротора (при Рн) – nн, об/мин.
Момент инерции двигателя –Iд, кгм2
8,0
Найдем средний пусковой момент МП и средний тормозной момент МТ, обеспечивающие разгон двигателя до скорости ωн за время t1 и торможение за время t3.
Здесь Мк = λМН= 2,5·1224,9 = 3062,3 Н·м – критический момент двигателя,
МН= 103·Рн / ωн= 103·125/102,05 = 1224,9 Н·м.
Средний тормозной момент МТ ≈ Мсо - IΣ· =180 -11,2· =
-1898,1 Н·м, здесь
IΣ –суммарный момент инерции двигателя и механизма, находится из выражения
IΣ = Iд+ Iмех = 1,4· Iд = 1,4·8= 11,2.
Проводим проверку выполнения условияМП = (0,55…0,65)Мк
= 0,616 – что входит в допустимый интервал.
Вопрос о необходимой мощности двигателя выясняется путем сравнения его номинального момента МН с эквивалентным, рассчитываемым по формуле
Проводим проверку выполнения условия МН ≥ М'экв
МН= 1224,9(Н·м) > М'экв= 1102,2(Н·м).
Расчет естественной механической характеристики выбранного двигателя проводится по формуле Клосса:
М= где
М, S – текущее значение момента и скольжения машины;
МК, SK – критическое значение момента и скольжения машины.
Критическое скольжение определяется как
= 0,025(2,5+ = 0,1198;
где SH = – номинальное скольжение двигателя.
Значения момента как функции скольжения вычисляем с помощью компьютерной программы MathCad. Изобразим график – естественную механической характеристику.