Расчет момента сопротивления

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 8Следующая ⇒

Перемещение верхнего валка осуществляется только во время пауз между пропусками, в это время на нажимное устройство действует только усилие со стороны механизма уравновешивания верхнего валка, действующее по поверхности пяты нажимного винта.

Все данные для расчета содержатся в разделе 2.4 и 2.5 и табл.3.1.

Статический момент:

где = 0, 1 - коэффициент трения в пяте нажимного винта; d_n - диаметр пяты нажимного винта, м; d_cp - средний диаметр резьбы нажимного винта, м; ρ - угол трения в резьбе нажимного винта, град.; - угол подъема линии резьбы, град.; - при движении вниз (+), вверх(-); i = 3, 08 - передаточное число редуктора; η = 0, 97 - коэффициент полезного действия редуктора; P_Y - усилие со стороны устройства уравновешивания, кг; G_вв - вес верхнего валка с подушками, кг; G_нв - вес движущихся частей нажимного винта, кг

Средний диаметр резьбы нажимного винта:

d_cp = d - 0, 75·s,

где d - наружный диаметр резьбы, м; s - шаг резьбы нажимного винта, м

d_cp = 0, 56 - 0, 75·0, 048 = 0, 524 м

Угол трения в резьбе нажимного винта:

где - коэффициент трения в резьбе нажимного винта

Усилие со стороны устройства уравновешивания:

P_Y = (p ·π · (d_ц²- d_ш²) /4,

где р - давление масла в гидроцилиндре, кг/см²; d_ц - диаметр гидроцилиндра, м; d_ш - диаметр штока, м

P_Y = (1, 6∙ 10⁶ ·π · (0, 36²- 0, 17²) /4 = 126500 кг

Получаем:

Среднее значение cтатического момента:

Суммарный момент инерции, приведенный к валу двигателя:

где - отношение угловых скоростей двигателя и механизма; J_м- момент инерции механизма, кг· м²; J₁ - момент инерции моторной шестерни, кг· м²; J_дв – момент инерции двигателя, кг∙ м²

Момент инерции механизма:

где - маховый момент механизма, кг·м²

Определяем максимальное линейное ускорение перемещения верхнего валка при пуске и торможении, а также критическое перемещение (максимальное при работе двигателя в режиме " Пуск-торможение" ). Данные расчета в табл.3.2

Момент при пуске, торможении:

М_п = М_т = λ _м∙ М_ном,

где λ _м – перегрузочная способность двигателя по моменту

Таблица 3.2

Определение ускорений и критического пути

Расчетная формула	Перемещение
вниз	вверх
максимальное линейное ускорение нажимных винтов, мм/с²	a_п= s∙ (M_п-M_c)/(2∙ π ∙ i∙ J_∑)	52, 98	61, 57
максимальное линейное замедление нажимных винтов, мм/с²	a_т= s∙ (M_т+M_c)/(2∙ π ∙ i∙ J_∑)	116, 75	108, 16
критическое перемещение нажимных винтов, мм		386, 95

Из расчетных ускорений выбираем среднее по величине и принимаем его в качестве заданного при построении тахограммы:

Расчет времени работы электродвигателя:

Время работы для участков с треугольной тахограммой :

где s_i- величина перемещения, мм; табл.2.4

Время работы для участков с трапецеидальной тахограммой (s_i > s_кр):

t_i = t_n+t_m+t_y,

где t_n- время работы при пуске, с; t_m- время работы при торможении, с; t_y – время работы с установившейся скоростью, с

t_n+t_m = ,

Так как S₆< S_кр, то тахограмма при возврате будет треугольной

Расчет тахограммы сводим в табл.3.3.

Таблица 3.3

Данные расчета тахограммы

№ пропуска	Перемещение, S_i, мм	Время, t_i, c	Скорость
вниз	вверх	v_i, мм/с	ω _i, рад/с
		0, 489		20, 46	8, 25
		3, 052		127, 78	51, 52
		1, 693		70, 88	28, 58
		1, 197		50, 12	20, 21
		0, 309		12, 94	5, 22
6(возврат)			3, 735	156, 37	63, 04
∑ t_i, с		6, 744	3, 735
10, 479

3.3. Предварительная оценка работоспособности

Электропривода по перегрузке и нагреву

Эквивалентный момент в повторно-кратковременном режиме:

где М_п – момент при пуске; М_т – момент при торможении; М_у – момент при движении с установившейся скоростью, Н∙ м

Определим моменты пуска и торможения при заданном ускорении

М_э_._S₃ = 3805 Н∙ м

Проверим работоспособность двигателя режима S1, работающего в режиме S3.

где М_э – эквивалентный момент для режима S1, Н∙ м; γ – коэффициент постоянных потерь двигателя; t_р – время работы двигателя в режиме S3, с; t₀ – время в течение которого двигатель не работает, с

Коэффициент постоянных потерь определяется:

где - коэффициент полезного действия двигателя номинальный; η _м - максимальный коэффициент полезного действия двигателя (примем η _м = +0, 04);

- для двигателей с самовентиляцией приближенно принимается ; примем а =0, 3

t_р = ∑ t_i

t₀ = t_ц - ∑ t_i,

где t_ц – время цикла, с (по технологической карте – 50 сек)

t₀ =50 – 10, 479 = 39, 521 с

Эквивалентный момент составляет 0, 13М_н, что исключает перегрев двигателя.

Относительная продолжительность работы привода:

Выбор преобразователя

На ОАО НТМК в последнее время широко внедряются преобразователи фирмы «Сименс». Поэтому для данного привода будет выбран преобразователь этой фирмы. Исходя из требований, предъявляемых к приводу нажимных винтов, выбираем преобразователь частоты с векторным управлением.

Преобразователь SIMOVERT MV: 6 SE 80 10 – 1 D А 0 1 – L02

Расшифровка:

· 6 SE 80 – конструктивный ряд

· 10 – Мощность в 100 кВА

· 1 – тип охлаждения – воздушное

· D – номинальное напряжение подключения – 6 кВ

· А – преобразователь с 12-пульсным диодным входом

· 0 – функциональный уровень

· 1 - SIMOVERT MV c максимальной выходной частотой 66 Гц (стандарт)

· L02 – дополнительная опция – активный выпрямитель

Номинальное напряжение – 6 кВ, номинальный ток – 95 А

Общие технические данные:

· Силовые элементы - диоды и транзисторы HV-IGBT

· Выпрямитель со стороны сети - активный реверсивный выпрямитель Active Front End (AFE)

· Инвертор со стороны двигателя - трехточечный инвертор

· Регулирование- регулятор TRANSVEKTOR, полноцифровой с RISC-процессором (32 бит)

· Квадранты привода -  AFE -2 направления вращения в движении и торможении (4 квадрант)

· Вспомогательное электропитание 3× 380 В ± 10%, 50/60 Гц ± 3%

· Коэффициент мощности основной гармоники > 0, 96

· КПД – 97, 6 %

· Диапазон регулирования частоты и скорости вращения -1: 1000.

Регулятор TRANSVEKTOR достигает динамических качеств, присущих приводу постоянного тока. Это становится возможным благодаря тому, что токовые составляющие, отображаемые моментом и потоком, регулируются точно и независимо друг от друга. С помощью такого векторного регулирования можно очень точно поддерживать и ограничивать заданный момент. В среднем диапазоне регулирования скорости ориентированное на поле регулирование преобразователя SIMOVERT MV не требует датчика скорости и полностью независимо от параметров мотора. Датчик скорости требуются в перечисленных ниже случаях использования: высокие требования к динамике; регулирование момента или поддержание постоянного момента в диапазоне регулирования > 1: 10; малые скорости вращения; высокая точность по скорости.

Принимаем к установке преобразователь без датчика скорости.

Конструкция силовой части:

Силовая часть преобразователя SIMOVERT MV состоит в стандартном исполнении из:

· Силового выключателя

Выключатель высокого напряжения, управляется преобразователем.

· Входного трансформатора - для приведения сетевого напряжения к среднему напряжению.

· Активного выпрямителя

· Трех точечного промежуточного контура с конденсаторами и устройством короткого замыкания для разрядки. Необслуживаемые и самовосстанавливающиеся конденсаторы МКК в параллельном подключении для сглаживания напряжения промежуточного контура.

· Трехточечного инвертора с тремя фазными элементами (состоят каждый из HV-IGBT и диодной силовой платы.)

· Фильтр IHV создает из импульсного выходного напряжения инвертора синусное напряжение.

· Комбинированный измерительный преобразователь тока и напряжения

Служит для регистрации выходного напряжения и тока двигателя (текущих значений). Прецизионный регистратор тока двигателя и выходных напряжений по специальной патентованной методике Sigma-Delta.

Конструкция силовой части в трехточечной технике имеет много преимуществ: HV-IGBT нагружает только половину промежуточного контура. Частота переключения составляет при одинаковом качестве выходного тока только около ¼ необходимой при двухточечной технике частоты; поэтому потери в HVIGBТ малы, К.П.Д. высок. Лучшая форма кривой выходного тока (рис.3.1) по сравнению с двухточечной техникой: потери в двигателе и уровень шума малы.

Форма выходного тока преобразователя

рис.3.1

Преобразователь осуществляет диагностику неисправностей.

· Силовой выключатель

· Повышенное и пониженное напряжение сети

· Контроль состояния трансформатора

· Выход из строя вентилятора

· Контроль двигателя. Термисторный прибор 3RN1011-1CB00 для защиты двигателя. Оценивает температуру двигателя для предупреждения и дальнейшего отключения. Выходные контакты встроены во внутреннюю цепь отключения выключателя.

· Контроль IGBT транзисторов

· Напряжение промежуточного контура

· Контроль замыкания фазы на землю

· Контроль напряжения управления

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 Следующая ⇒