Содержание

 

 

Введение

 

     Рациональное  проектирование современного автоматизированного  электропривода требует глубокого знакомства с условиями работы производственного механизма, для которого привод предназначен. Высокая производительность механизма и хорошее качество обработки продуктов могут быть обеспечены лишь при надлежащем сочетании статических и динамических характеристик привода и рабочей машины. Кинематика и конструкция всей рабочей машины в целом в значительной мере определяется типом примененного привода. В то же время имеет место и обратное влияние рабочей машины на привод. В связи с этим сложные задачи проектирования – создание новых типов комплексного электропривода для различного технологического оборудования, разработка серийных образцов установок с электроприводом и т.п. – решаются обычно специализированными организациями с участием технологов, механиков, электриков, приводчиков, специалистов из других областей. Проектирование любого электропривода может вестись лишь на основе тщательно разработанного технического задания, в котором должны быть учтены все особенности производственного процесса и условия работы исполнительного механизма. В задании должны найти отражение вопросы, касающиеся характера и величины статического момента, необходимых процессов регулирования скорости, плавности регулирования, требуемого комплекса механических характеристик, условий пуска, торможения и другие.

 

     1 Выбор системы и разработка функциональной схемы электропривода 

     1.1 Выбор системы  электропривода 

     Электроснабжение  предприятий питания осуществляется трехфазным током частотой 50 Гц. При необходимости получения энергии постоянного тока неизбежно приходится прибегать к преобразователям. Преобразование энергии связано с дополнительными капиталовложениями и эксплуатационными расходами (потери энергии при преобразовании, обслуживание преобразователей). Таким образом, стоимость единицы энергии постоянного тока на предприятии всегда выше стоимости единицы энергии переменного тока.

     Двигатели переменного тока – синхронные и  асинхронные – значительно дешевле двигателей постоянного тока и имеют меньший вес. В связи с большей простотой конструкции обслуживание их намного проще. Они принципиально более надежны и имеют меньший момент инерции. Тем не менее, использование приводов переменного тока ограничено возможностями асинхронного двигателя при регулировании скорости.

     На  данный момент, наиболее перспективным  является частотный метод регулирования скорости асинхронного двигателя. Но для питания машины в этом случае требуется относительно сложный преобразователь, который должен обеспечивать регулирование не только частоты, но и напряжения, подводимого к статору электродвигателя.

     Простота и другие достоинства асинхронного двигателя ²уравновешивается² сложностью системы управления. Сравнение экономических показателей электроприводов постоянного и переменного тока показывает, что электропривод переменного тока дороже вследствие высокой стоимости высокочастотной преобразовательной техники. Поэтому, в дальнейшем, асинхронный двигатель рассматривать не будем и выбираем электропривод постоянного тока.

     Типы двигателей постоянного тока: высокомоментные, с самовозбуждением, с независимым возбуждением, с последовательным возбуждением, с параллельным возбуждением и со смешанным возбуждением. Исходя из того, что разрабатываемый привод регулируемый, двигатель постоянного тока с самовозбуждением не удовлетворяет этому требованию.

     Анализ механических характеристик остальных двигателей постоянного тока приведен на Рисунке 1.

     Двигатели постоянного тока с последовательным и  смешанным возбуждением имеют мягкие характеристики, соответственно 1 и 2. Поэтому для регулирования скорости они также не подходят.

     Высокомоментные двигатели постоянного тока имеют жесткую характеристику 3, но пределы регулирования частоты вращения двигателей составляют 1:10 – 1:20, что для заданного привода недостаточно.

     Двигатели постоянного тока с параллельным и независимым возбуждением также имеют жесткие характеристики соответственно 4 и 5, но двигатели постоянного тока с независимым возбуждением имеют лучшие регулировочные характеристики при широком диапазоне регулирования частоты вращения.

     Двигатели независимого возбуждения наиболее полно удовлетворяют основным требованиям, предъявляемым к исполнительным двигателям, таким как: отсутствие самохода (самоторможение двигателя при снятии сигнала управления); широкий диапазон регулирования частоты вращения; линейность механических и регулировочных характеристик; устойчивость работы во всем диапазоне частот вращения; большой пусковой момент; малая мощность управления; быстродействие; надежность работы; малые габариты и масса. 

Рисунок 1.1 – Рабочие характеристики  двигателей постоянного тока с различным типом возбуждения 

     Выбирается электропривод с двигателем постоянного тока независимого возбуждения.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1.2 Выбор электродвигателя 

     Исходные  данные для расчета конусной картофелеочистительной машины: производительность машины Q = 250 кг/ч; средний диаметр клубня    δ = 0,07 м; половина угла при вершине конуса θ = 30°; продолжительность цикла обработки порции продукта T_ц = 3 мин; обрабатываемый продукт -свекла.

     Определить: геометрические размеры рабочей камеры машины D и H_об; частоту вращения рабочего органа п_min массу единовременной загрузки продукта т и мощность электродвигателя  N.

     Вычисляется объем камеры из формулы [9, Ф 3.7] при насыпной массе свеклы ρ_н = 650 кг/м³ и коэффициенте заполнения рабочей камеры φ = 0,65: 

где ρ_н – насыпная масса продукта;  

          φ – коэффициент заполнения рабочей        камеры;  

         – соответственно, продолжительность загрузки и удаления порции     продукта из рабочей камеры;

        – продолжительность обработки продукта. 
 

     Определяется диаметр рабочей камеры по формуле [9, Ф 3.13]: 

где V – объем камеры.  

     Проверяется условие обеспечения циркуляции клубней на рабочем органе и возможности перемещения их от центральной части диска на конусную часть:  

     D_min > 4δ = 4·0,07 = 0,28 м. 

     Поскольку D > D_min, то условие обеспечения циркуляции клубней на рабочем органе выполняется.

     Вычисляется диаметр рабочего диска при принятом радиальном зазоре между ним и стенкой рабочей камеры ε = 0,005 м по формуле: 

где  D – диаметр рабочей камеры;

               ε– стенка рабочей камеры, м. 

     Общая высота рабочей камеры принимается равной диаметру камеры, то есть H_об = 0,36 м. Высота чаши составит:  

                                            h_к ≥ 0,07·0,866 = 0,06 м,

высота  обечайки:

h_о ≥ 0,5·0,07 = 0,035 м. 

     Принимается h_к = 0,1 м, h_о = 0,05 м. Тогда высота цилиндрической части рабочей камеры составит  

     H = 0,36 - 0,1 - 0,05 = 0,21 м. 

     По  полученным размерам рабочей камеры уточняется объем камеры для обработки продукта по формуле [9, Ф 3.8], приняв диаметр верхнего основания усеченного конуса обечайки d_о = 0,25 м. Диаметр дна конусной чаши рабочего органа при принятой толщине диска δ_Д = 0,03 м определяется по приближенной формуле: 

где d_к – диаметр дна конусной чаши рабочего органа, м;

         δ_Д– диаметр дна конусной чаши рабочего органа при принятой толщине диска, м.

V_к=

·(0,36²+0,24²+0,36·0,25)+ ×

     (0,362+0,252+0,36·0,25)+

·0,21=0,032 м³ 

     Принимается V_к=32 л

     Масса порции загружаемого продукта находится из формулы [9, Ф 3.7]: 

 

где  – производительность картофелеочистительной машины, кг/с;

          – продолжительность обработки порции продукта, с. 
 

     Уточняется теоретическая производительность машины по формуле        [9, Ф 3.7]:

     где  – масса единовременно загружаемого в рабочую камеру продукта, кг;

               – продолжительность обработки порции продукта, с.