Измельчитель-смеситель кормов ИСК-3

Электромеханическую характеристику асинхронного электродвигателя строим по четырем точкам: 1) при ; 2) при ; 3) при ; 4) при . Ток холостого хода (в относительных единицах) определяем по выражению:

(38)

Ток при максимальном (критическом) скольжении определяем по выражению (в относительных единицах):

 (39)

Номинальный ток в о.е. равен 1. Пусковой в о.е. указывается в каталогах или справочниках, например 10, 11 и 12 [1]. Пересчет тока в именованные единицы производим по формулам:

(40)

(41)

(о.е.)

(А)

(А)

(А)

(А)

Графики механической и электромеханической характеристик представлены в графической части.

3. Выбор элементов кинематической схемы

3.1 Выбор элементов клиноременной передачи

Выбор элементов передачи производим в следующей последовательности.

1. Выбираем тип ремня - УА (2 ремня) и диаметр ведущего шкива 100 .

2. Определяем геометрические размеры передачи, согласовывая их со стандартами.

Диаметр большого шкива:

(43)

(мм)

Принимаем 112 мм.

Межосевое расстояние:

(44)

(мм)

(45)

(мм)

Принимаем 710 мм.

3. Уточненное межосевое расстояние:

(46)

(мм)

4. Определяем угол обхвата малого шкива:

(47)

5. Линейная скорость ремня

(48)

(м/с)

6. Допустимая полезная мощность, преодолеваемая одним клиновым ремнем:

(49)

где - коэффициенты из таблиц 3.1…3.4 [1].

(кВт)

7. Ширина шкива передачи В зависит от числа и типа ремней:

(50)

где b - ширина верхней части ремня, мм

N - число клиновых ремней.

(мм)

3.2 Выбор монтажного исполнения электродвигателя

Конструктивное исполнение электрических машин по способу монтажа регламентируется в Публикации МЭК 34-7 и СТ СЭВ 264-76. Согласно этим документам при применении прямой передачи используем электродвигатель с фланцевым креплением исполнения IM 3011 без лап, с подшипниковыми щитами и с фланцем на одном переднем подшипниковом щите. Фланец большого диаметра, доступный с обратной стороны, с крепящими отверстиями без резьбы, с одного конца вала, расположенного вертикально.

3.3 Составление чертежа "Кинематическая принципиальная схема электропривода"

Выбранная кинематическая и ее параметры изображаем на листе №3 графической части по правилам выполнения кинематических схем (ГОСТ 2.703-68). Условные графические изображения элементов кинематических схем и обозначения регламентируются ГОСТ 2.770-63.

На схеме показываем все элементы передачи (электродвигатель, шкивы, ремни), а также рабочий орган (колесо измельчителя с ножами). Элементы передачи нумеруем и указываем их тип, момент инерции или массу и размеры. Нумеруем валы и указываем из скорости вращения.

3.4 Составление расчетной приведенной схемы механической части электропривода

Расчетная схема механической части - это условная схема связи всех моментов инерции и движущихся поступательно масс с учетом жесткости элементов связи.

Составляем четырехмассовую расчетную схему и производим ее расчет:

Моменты инерции вращающихся частей:

(51)

где - коэффициент;

- масса шкива (или колеса измельчителя с ножами), кг;

- наружный радиус шкива (или колеса измельчителя с ножами), м.

(кг)

(кг)

(кг)

Масса шкива:

(52)

где - удельный вес стали, ;

d - диаметр шкива, м;

B - ширина шкива, м.

 (кг)

(кг)

Масса колеса измельчителя с ножами:

(53)

(кг)

Составляем приведенную двухмассовую расчетную схему и производим ее расчет:

Моменты инерции на валу 1и 2:

(54)

(55)

(кг)

(кг)

Составляем приведенную одномассовую расчетную схему и производим ее расчет:

Моменты инерции второго вала приводим к первому:

(56)

(кг)

(57)

(кг)

Момент сопротивления приводим к валу электродвигателя:

(58)

(Нм)

4. Расчет переходных процессов в электроприводе

4.1 Определение электромеханической постоянной времени

Различают два значения электромеханической постоянной времени для асинхронных электродвигателей: 1) - на рабочем участке механической характеристики (момент от нуля до номинального); 2) - на пусковом участке электромеханической характеристики (момент от пускового до номинального). Их определяем по формулам:

(59)

(60)

(мин)

(мин)

Значение позволяет оценить время пуска без нагрузки электродвигателя до номинальной скорости: .

5. Разработка принципиальной электрической схемы управления электроприводом

5.1 Требования к управлению машиной и пути их реализации

В пункте 1.5 были предъявлены требования к управлению рабочей машиной, в данном пункте представим пути их реализации. Для обеспечения световой сигнализации применяем сигнальную лампу. Для обеспечения дистанционного ручного управления применяем электромагнитный пускатель и кнопочную станцию. Для усовершенствования технологического процесса - реле времени. Применяемые аппараты защиты и управления электродвигателя будут рассчитаны в последующих пунктах.

5.2 Описание разработанной схемы управления электроприводом

При включении автоматического выключателя QF подается напряжение к цепи управления и на силовые контакты магнитных пускателей. При нажатии кнопки SB1 замыкается цепь магнитного пускателя KM1. О наличии напряжения в ящике управления сигнализирует лампа HL1. После завершения приготовления кормосмеси реле времени включает электродвигатель выгрузного транспортера M2, о чем свидетельствует лампа HL2. Выключение установки производиться нажатием кнопки SB2. Автоматический выключатель, аппараты защиты защищают электродвигатель от перегрузки и токов короткого замыкания. Для защиты цепей от токов короткого замыкания в данной схеме предусматриваем предохранитель.

5.3 Выбор аппаратов защиты электрических цепей и аппарата защиты электродвигателя в аварийных состояниях по критерию эффективности

Выбор аппаратов защиты электрических цепей. Автоматический выключатель выбираем по номинальному напряжению, номинальному току автомата, номинальному току расцепителей. Номинальное напряжение автомата должно соответствовать номинальному напряжению сети, В:

(42)

Номинальный ток автомата должен соответствовать длительному току электроприемника, А:

(43)

Номинальный ток расцепителя должен соответствовать длительному току электроприемника, А:

(44)

Выбор автоматического выключателя:

380=380

В

А

А

А

Выбираем автоматический выключатель ВА61F29-3K12,2NA-PH380В, исполнения УХЛ2. Проверку выбранного автоматического выключателя производим по несрабатыванию от пусковых токов:

(45)

где - минимальная кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя выбранной карактеристики;

- кратность пускового тока электродвигателя.

Выбор типа защитного аппарата электропривода проводим по критерию эффективности:

где - вероятность отказа данного электродвигателя i-го механизма по y причине; - вероятность срабатывания k-го устройства защиты при основных аварийных режимах АД i-ом механизме.

Таблица 4 Значение вероятностей отказа установки по различным причинам

Таблица 5 Значение вероятностей срабатывания защиты по различным причинам

Эффективность проверяют для всех защит:

1. тепловое реле:

Э=0,28*0,6+0,24*0,45+0,1*0,75=0,17+0,1+0,075=0,34

2. реле контроля напряжения ЕЛ:

Э=0,28*0,8=0,22;

3. реле защиты по току РЗД-ЗМ/БСЗД-1:

Э=0,28*0,8+0,24*0,9+0,1*0,7(0,65)=0,22+0,21+0,07(0,065)=0,5(0,49)

4. УВТЗ:

Э=0,28*0,8+0,24*0,67+0,1*0,95+0,17*0,9=0,22+0,16+0,095+0,15=0,62

5. устройство защиты УЗ:

Э=0,28*0,8+0,24*0,9+0,1*0,8+0,28*0,5+0,17*0,9=0,22+0,21+0,08+0,14+0,15=0,8

6. УЗО:

Э=0,28*0,6+0,24*0,67+0,1*0,95+0,17*0,9=0,17+0,16+0,095+0,15=0,57

Таблица 6 Результаты расчета критерия эффективности

Как показал расчет наиболее эффективной защитой является устройство защиты электродвигателя при неполнофазном режиме, при перегрузке по току, при перегрузке по температуре и при снижении сопротивления изоляции типа УЗ. Принимаем УЗ-25-44-У2.

5.4 Выбор аппаратов управления электроприводом

Для дистанционного управления электроприводом выбираем электромагнитный пускатель. Магнитный пускатель выбирается по номинальному току и номинальному напряжению:

(47)

(48)

Выбираем магнитный пускатель ПМЛ-21002БР2В исходя из условий:

380=380

25>10,8

=380В

=220В

=25А

Для управления схемой выбираем пост управления кнопочный типа ПКЕ-122-2У2. Кнопки имеют электрически несвязанные замыкающие и размыкающие контакты с двойным разрывом. Номинальное напряжение 500В, 50-60Гц переменного и до 220В постоянного тока. Номинальный ток контактов 10А.

В качестве сигнальной арматуры выбираем АЛС-12У2 на напряжение 220В.

6. Определение показателей разработанного электропривода

6.1 Расчет показателй надежности разработанного электропривода

Под показателями надежности понимают количественные характеристики одного или нескольких свойств, составляющие надежность устройства. Показатели надежности восстанавливаемых и невосстанавливаемых устройств различны. Основными показателями безотказности элементов в невосстанавливаемых системах являются: вероятность безотказной работы, интенсивности отказов, средняя наработка до отказа.

Таблица 7 Перечень элементов схемы, условия их эксплуатации, поправочные коэффициенты и параметры надежности

Вероятность безотказной работы R(Tз) представляет собой вероятность того, что в пределах заданной наработки Т - отказ устройства не возникает. Статическая оценка R(Tз) определяется отношением числа устройств, безотказно проработавших до момента времени Тз к числу устройств, работоспособных в начальный момент времени. Нижнее R(Tз) при доверительной вероятности R*=0,8 должно выбираться в пределах 0,75…0,99.

Интенсивность отказов ?(t) - вероятность отказа невосстанавливаемого устройства в единицу времени. Интенсивность отказов - плотность условной вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого устройства, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник. Интенсивность потока отказов ?(t) - среднее количество отказов для рассматриваемого момента времени. Верхнее значение при R*=0,8 для устройства может по ГОСТу находиться в пределах от 0,8 до 50 1/ч. Средняя наработка до отказа Тср - математическое определение наработки устройства до первого отказа. Для восстанавливаемых устройств показателями безотказности являются: 1 - вероятность наработки между отказами R(Тз); 2 - параметр потока отказов ?(t); 3 - наработка на отказ . Вероятность наработки между отказами R(Tз) представляет собой вероятность того, что наработка между отказами больше заданного значения Тз. Параметр потока отказов ?(t) есть вероятности плотность возникновения отказа восстанавливаемого устройства, определяемая для рассматриваемого момента времени. Статически параметр потока отказов оценивается средним числом отказов в единицу времени, отнесенных к числу наблюдаемых устройств. Отношение наработки Т восстанавливаемого устройства к математическому ожиданию m числа его отказов в течение этой наработки называют наработкой на отказ . В установившемся режиме работы параметр потока отказов является постоянной величиной ?, наработка на отказ .

Рассчитываем параметры надежности:

1) параметр потока отказов:

где - интенсивность отказа базового элемента системы ().

2) вероятность наработки между отказами:

(50)

где - время эксплуатации в году.

3) наработка на отказ:

(51)

(ч)

Рассчитываем показатели ремонтопригодности:

1) среднее время восстановления системы :

(52)

(ч)

2) среднее время восстановления системы в заданное время :

(53)

где - минимальное время, заданное на восстановление системы, ч.

3) коэффициент готовности:

(54)

6.2 Определение удельных и энергетических показателей разработанного электропривода

Различают три основных показателя разработанного электропривода: 1) удельную энергоемкость, 2) средний коэффициент загрузки, 3) средний коэффициент мощности.

Дополнительные показатели: 1) расход энергии за год, 2) время работы установки в году.

Определяем удельную энергоемкость электропривода:

(55)

где - эквивалентная подводимая мощность по нагрузочной диаграмме, кВт;

Q - производительность машины при данной нагрузочной диаграмме, т/ч.

(56)

Где - эквивалентная мощность на валу за время работы, кВт;

- КПД электродвигателя при мощности .

(57)

где - коэффициент потерь (таблица в приложении 16 [1])

- коэффициент загрузки.

 (58)

где - номинальная мощность электродвигателя рабочей машины, кВт.

(59)

где - неизменная мощность на валу за время нагрузочной диаграммы, кВт;

- то же за время нагрузочной диаграммы, кВт, и т.д.

кВт

(о.е.)

(кВт)

(кВт*ч/т)

Средний коэффициент загрузки:

(60)

Средний коэффициент мощности:

(61)

где - определяется по (56);

- линейное среднее напряжение, принимаем равным 380В;

- линейный средний ток за время работы электродвигателя, А.

Расход электроэнергии за год:

(62)

(кВт*ч)

Общее время работы установки в году:

(63)

где - время одного включения или цикла работы, ч;

- число рабочих суток в году;

- число включений в сутки.

(ч)

7. Разработка ящика управления электроприводом

7.1 Определение суммарной площади монтажных зон аппаратов и типа ящика управления

Габариты ящика управления определяются количеством и размерами аппаратов управления, защиты и сигнализации, размещенными в ящике, а следовательно площадью, занимаемой монтажными зонами аппаратов.

На листе графической части №5 показана возможная установка элементов схемы с учетом монтажных зон, которые определяются по требованиям ТМЗ-3-141-90, ТМЗ-155-9; ТМЗ-19-90; ТМЗ-13-90.

Таблица 8 Определение суммарной площади монтажных зон аппаратов

После компановки аппаратов внутри ящика управления, определим тип и размеры щита с учетом монтажных зон аппаратов. Определим требуемую площадь монтажной панели ящика и двери:

 (64)

()

()

Принимаем ящик управления типа ЯУЭ-0643.

7.2 Пояснения о размещении аппаратов в ящике управления и составлению схемы соединений ящика управления

В ящике управления устанавливаем автоматический выключатель, магнитный пускатель, УЗ, реле времени, предохранитель. Для подключения внешних проводок устанавливаем клемную колодку. На дверцах ящика установлена сигнальная арматура и кнопочная станция. Все аппараты в ящике крепятся на рейках. Компановка аапратуры внутри щитов должна выполняться с учетом конструктивных особенностей этих изделий и обеспечения монтажа и эксплуатации, а также с учетом допустимых полей монтажа. Размеры допустимых полей монтажа учитывают установку унифицированных элементов для внутрищитового монтажа электрических и пневматических аппаратов, а также прокладку проводов внутри щитов. Аппараты внутри щитов нужно группировать по принадлежности к системам управления, измерения и сигнализации, а внутри этих групп - по роду тока, значению напряжения. Типам аппаратов. Для удобства монтажа и обслуживания двери малогабаритных щитов и поворотная рама открываются слева направо. Электрические проводки, как правило, должны размещаться в левой части с монтажной стороны щита. Прежде чем определить геометрические размеры щита, необходимо предварительно уточнить вид, количество аппаратов и их монтажные зоны, см. таблицу 8. Схему соединений выполняем на основании разработанной принципиальной схемы и чертежа общего вида щита управления в соответствии с требованиями ГОСТ2.702-75 "Правила выполнения схем". Схему выполняем без масштаба. При этом аппараты (включая ряды зажимов) показываем в соответствии с их действительным расположением. Аппараты изображаем в виде монтажных символов, представляющих собой схемы внутренних соединений отдельных аппаратов, приборов. Символ аппарата обводится тонкой сплошной линией, на чертеже размещаем свободно с учетом места для размещения их нумерации. А также с учетом маркировки отходящих от аппаратов проводов. Каждому аппарату присваивается номер, номера проставляем слева направо, сверху вниз по порядку, начиная с единицы, сначала для одной сборочной единицы, затем для другой. Нумерация проставляется в кружочках, при этом над чертой записываются порядковый номер аппарата, а под чертой - позиционное обозначение этого аппарата в принципиальной схеме.

7.3 Выбор проводов для схемы соединения ящика управления и кабелей для схемы внешних соединений

В силовой цепи используем медные одножильные провода типа ПВ1 сечением более 1 , а в цепях управления - многожильные медные провода типа ПВ3, сечением до . Сечение проводников определяем по допустимому току, таблица 6.5 [1]:

(65)

А

(А)

Для внешней проводки применяем кабель с алюминиевыми жилами типа АВВГ (для стационарной прокладки) четырех и пяти жильный с сечением каждой жилы 2,5 .

8. Заключение по проекту

Таблица 9 Результаты работы над проектом

Литература

1) Гурин В.В., Бабаева Е.В. Учебно-методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию "Электропривод" часть 1. - М.: БГАТУ, 2006.

2) Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине "Электропривод" для студентов специальности 3114 - "Электрификация с/х". - М.: Ротапринт БАТУ, 1992.

3) Фоменков А.П. "Электропривод с/х машин, агрегатов и поточных линий". - М.: Колос, 1984.

4) Анурьев В.И. "Справочник конструктора-машиностроителя": в 3-х т. Т.З - 5-е изд., перераб. и доп. - Машиностроение, 1979.

Страницы: 1, 2