рефераты скачать
 
Главная | Карта сайта
рефераты скачать
РАЗДЕЛЫ

рефераты скачать
ПАРТНЕРЫ

рефераты скачать
АЛФАВИТ
... А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

рефераты скачать
ПОИСК
Введите фамилию автора:


Курсовая работа: Проектирование лифта

Курсовая работа: Проектирование лифта

Введение

Подъёмные машины прерывистого режима работы в различных конструктивных исполнениях находят широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. К числу наиболее распространённых разновидностей механизмов вертикального транспорта относятся лифты, применение которых в городском хозяйстве и на промышленных предприятиях приобретает всё большее значение.

Лифты являются механизмами вертикального транспорта, предназначенными для транспортировки пассажиров и грузов в жилых, производственных и административных зданиях. Эти установки выполняются с высокой степенью автоматизации. Они отличаются общедоступностью пользования, комфортабельностью и безусловной безопасностью. Все основные операции при открывании и закрывании дверей, передвижении, замедлении и точной остановке кабины лифта осуществляются с помощью электропривода. Причём необходимо установить такую систему электропривода, которая выполняла те высокие требования, которым должны отвечать современные лифты.

Таким образом, в данном курсовом проекте необходимо разработать электропривод лифта с учётом обеспечения всех требований согласно заданию.


1. Анализ и описание системы «электропривод – рабочая машина»

1.1 Количественная оценка вектора состояния или тахограммы требуемого процесса движения

Электропривод лифта получает питание от трёхфазной сети переменного тока c частотой 50 Гц и напряжением 380 В.

Работа лифта заключается в том, чтобы доставить груз на требуемую высоту или спустить груз вниз. Однако, во время вызова лифта на этаж, он движется без груза. Это движение лифт с порожней кабиной может быть как вверх, так и вниз. Таким образом, получаем четыре режима работы лифт:

– подъём кабины с грузом;

– подъём кабины без груза;

– спуск кабины с грузом;

– спуск кабины без груза.

На выходе вала двигателя установлен червячный редуктор, являющийся самотормозящей парой. Поэтому в независимости от направления движения лифта, двигатель будет работать только в двигательном режиме, и статические характеристики привода будут находиться в первом и третьем квадрантах. Кабина лифта имеет противовес, равный массе кабины лифта и половине номинального груза.

Цикл работы лифта состоит из следующих этапов:

– разгон привода до рабочей скорости;

– работа на установившейся рабочей скорости;

– торможение до пониженной скорости;

– работа с пониженной скоростью;

– торможение до нулевой скорости (дотяжка).

За цикл работы, по которому производится выбор двигателя, принимается самый тяжёлый режим работы, т.е. перемещение кабины между двумя этажами с максимальным статическим моментом. Время паузы будем рассчитывать исходя из времени открытия-закрытия дверей и времени входа-выхода пассажиров.

Учитывая выше описанный технологический режим работы лифта, сформулируем требования, которые должен обеспечивать электропривод лифта:

– электропривод лифта должен обеспечивать пониженную скорость, которая рассчитывается исходя из заданной точности останова, чем определяется диапазон регулирования скорости лифта;

– электропривод лифта должен обеспечивать максимальное быстродействие (минимальное время разгона и торможения), что необходимо для обеспечения высокой производительности работы лифта;

– электропривод лифта должен обеспечивать ограничения ускорения и рывка, что связано с комфортабельностью пользования лифтом пассажиров;

– электропривод лифта должен обеспечивать при различных его загрузках одну и ту же рабочую скорость, что связано с производительностью лифта.

– электропривод лифта должен быть реверсивным.

Кроме того, к другим важным требованиям, которые предъявляются к электроприводу лифта, относятся высокая надёжность его работы, обеспечивающая точность реверсирования и связанную с этим чёткую работу аппаратуры управления. Также электропривод должен работать не превышая заданный уровень шума.

С учётом перечисленных выше требований, приходим к заключению, что для обеспечения этих требований необходимо строить замкнутую систему стабилизации скорости

Выбирая ту или иную систему электропривода, следует учитывать её экономичность, т.е. потери энергии за цикл, а также коэффициент мощности. Кроме того, необходимо учитывать и окупаемость тех затрат, которые связаны с созданием привода и его эксплуатацией.

Исходными данными являются:

– Vр = 1,5 м/с – скорость перемещения кабины;

– Н = 45 м – максимальная высота подъёма;

– N = 12 – максимальное количество остановок;

– М = 20 мм – точность остановок;

– Gг = 10 кН – вес груза;

– Gк = 19 кН – вес кабины;

– К1 = 0,85 – коэффициент загрузки лифта;

– К2 = 4 – число несущих канатов;

– КПД = 80% – КПД системы;

– i = 21,2 – передаточное число редуктора;

– R = 0,56 м – радиус несущего канатного шкива;

– С = 2,13 ∙ 106 Н∙м – жёсткость одного метра каната;

– Jпр вращ = 0,25 ∙ Jдв – приведенный момент инерции вращающихся частей.

Электропривод должен обеспечивать кроме нормальной работы режим наладки при скорости 25% от номинальной. Зададимся допустимыми ускорениями и рывком: адоп = 2 м/с; сдоп = 5 м/с.

Определим время разгона до рабочей скорости:

tp = Vр / адоп = 1,5 / 2 = 0,75 с                                                                  (1.1)

Путь, проходимый за время tp:

Lp = адоп ∙ tp2 / 2 = 2∙0,752 / 2 = 0,56 м                                            (1.2)

Определим пониженную скорости для обеспечения точности останова:

Vп = √2 ∙ √ ∆L ∙ адоп = √2 ∙ √ 2 ∙ 0,02 = 0,28 м/с                             (1.3)


Найдём время перехода привода с рабочей скорости на пониженную скорость:

tт1 = (Vр-Vп) / адоп = (1,5–0,28) / 2 = 0,61 с       

Путь, проходимый за время tт1:

Lт1 = Vр∙ tт1 – адоп ∙ tт12 / 2 = 1,5∙0,61 – 2∙0,612 / 2 = 0,54 м  (1.4)

Время перехода с пониженной скорости до полной остановки (механическое торможение):

tт2 = Vп / адоп = 0,28 / 2 = 0,14 с                         (1.5)

Расстояние, проходимое лифтом на пониженной скорости:

Lп = Vп ∙ tп = 0,28 ∙ 0,1 = 0,028 м                                (1.6)

Путь, проходимый лифтом между двумя соседними этажами, определим как:

L = H / N = 45 / 12 = 3,75 м

Примем L = 3,5 м.

Путь, проходимый лифтом за время разгона, перехода на пониженную скорость, работы на пониженной скорости и торможения до полной остановки:

L0 = Lр + Lт1 + Lп + Lт2 = 0,56 + 0,54 + 0,028 + 0,02 = 1,4 м                  (1.7)


Найдём путь, проходимый лифтом между двумя соседними этажами с установившейся рабочей скоростью:

Lраб = L – L0 = 3,5 – 1,4 = 2,1 м                                  (1.8)

Время работы с установившейся рабочей скоростью:

tуст = Lраб / Vраб = 2,1 / 1,5 = 1,4 с                                          (1.9)

Время остановки (паузы) будем рассчитывать исходя из времени открытия-закрытия дверей и времени входа-выхода пассажиров. Время открытия-закрытия дверей по 0,5 с. Вместимость кабины 4 пассажира. Время входа-выхода одного пассажира 0,5 с. Итого суммарное время паузы получим tост=5 с.

Время цикла найдём как:

Tц=tр + tуст +tт1 +tп +tт2 +tост =0,75+1,4+0,61+0,1+0,14+5=8 с (1.10)

Определим расчётную продолжительность включения:

ПВр=(tр + tуст +tт1 + tп + tт2)/Tц=(0,75+1,4+0,61+0,1+0,14)/8=0,375         (1.11)

Из выражения (1.11) следует, что режим работы лифта повторнократковременный. Значит, двигатель будем выбирать номинального режима S3.

1.2 Количественная оценка моментов и сил сопротивления

Нагрузка лифта является потенциальной.

Определим статические моменты для различных режимов работы лифта по общей формуле:

Мс1 пр = (Gк + К1∙Gг - Gпр)∙103∙R / (з∙i),                                  (1.12)

где з – КПД червячного редуктора;

Gпр – вес потивовеса, кН.

Вес потивовеса определим как:

Gпр = Gк + 0,5∙ Gг = 19 + 0,5∙10 = 24 кН

1. Подъём кабины с грузом:

Мс1 пр= (Gк + К1∙Gг - Gпр)∙103∙R / (зпр ∙ i) = (19 + 0,85∙10 – 24)∙ 103∙ 0,56 / (21,2∙0,63) = 147 Н∙м

2. Подъём кабины без груза:

Мс2 пр = (-Gк + Gпр)∙103∙R / (зобр ∙ i) = (-19 + 24)∙ 103∙ 0,56 / (21,2∙0,45) = 293,5 Н∙м

3. Спуск кабины с грузом:

Мс3 пр =(Gк + К1∙Gг - Gпр)∙103∙R / (зобр ∙ i) = (19 + 0,85∙10 – 24)∙ 103∙ 0,56 / (21,2∙0,45)= 205 Н∙м

4. Спуск кабины без груза:

Мс4 пр = (-Gк + Gпр)∙103∙R / (зпр ∙ i) = (-19 + 24)∙ 103∙ 0,56 / (21,2∙0,63) = 210 Н∙м

Из приведенных расчётов видно, что самым большим моментом является Мс2 пр. Следовательно, самым тяжёлым режимом является подъём кабины без груза. По этому режиму и будем выбирать двигатель.

1.3  Составление расчётной схемы механической части электропривода

Для теоретического исследования реальную механическую часть электропривода заменяем динамически эквивалентной приведенной расчётной схемой, состоящей из сосредоточенных инерционных элементов, соединённых между собой упругими связями, и обладающей таким же энергетическим запасом, как и исходная реальная система привода. Параметрами эквивалентной приведенной расчётной схемы являются суммарные приведенные моменты инерции масс, образованные приведенными массами, связи между которыми приняты жёсткими, и эквивалентные приведенные жёсткости механических упругих связей.

Составляем кинематическую схему для случая, когда кабина лифта находится на первом этаже. Тогда получаем двухмассовую консервативную расчётную схему, одна масса который включает в себя кабину лифта с грузом или без груза, а другая всю остальную механическую часть (вместе с противовесом). Жёсткость определим как:

С12 = С / Н ∙ Rпр ∙ К2,                                                   (1.13)

где Rпр – радиус приведения, м.

Радиус приведения найдём по следующей формуле:

Rпр = R / i = 0,56 / 21,2 = 0,0264 м                             (1.14)

Тогда жёсткость:

С12 = С / Н ∙ Rпр ∙ К2 = 2,13 ∙ 106 / 45 ∙ 0,02642 ∙ 4 = 132 Н∙м

Определение приведенных параметров механической части к валу двигателя осуществляем по следующим выражениям.

Момент инерции первой массы:

J1 = Jдв + Jвр + Jпр,                                                                                     (1.15)

где Jдв – момент инерции двигателя, кг∙м2;

Jвр – приведенный к валу двигателя суммарный момент инерции вращающихся частей, кг∙м2;

Jпр – приведенный к валу двигателя момент инерции противовеса, кг∙м2.

Согласно заданию приведенный к валу двигателя момент инерции вращающихся частей составляет 25% от момента инерции двигателя, т.е. Jвр = 0,25∙ Jдв.

Момент инерции противовеса:

Jпр = mпр ∙ Rпр2 = Gпр ∙103/g ∙ Rпр2 = 24∙103 / 10 ∙ 0,02642 = 1,7 кг∙м2

Момент инерции второй массы:

J2 = mк ∙ Rпр2 = Gк ∙103/g ∙ Rпр2 = 19∙103 / 10 ∙ 0,02642 = 1,3 кг∙м2

Определим приведенные к валу двигателя значения точности останова, скоростей, ускорения, пути.

Точность останова:

∆ц = ∆S / Rпр = 0,02 / 0,0264 = 0,76 рад                    (1.16)

Рабочая скорость:

wр = Vр / Rпр = 1,5 / 0,0264 = 56,8 рад/с                    (1.17)

Пониженная скорость:

wп = Vп / Rпр = 0,28 / 0,0264 = 10,6 рад/с                            (1.18)

Допустимое ускорение:


едоп = адоп / Rпр = 2 / 0,0264 = 75,7 рад/с2                             (1.19)

Угол поворота двигателя при перемещении кабины между двумя этажами:

ц = S / Rпр = 3,5 / 0,0264 = 132,6 рад                                  (1.20)

1.4 Построение нагрузочной диаграммы и механической характеристики рабочей машины

Нагрузочная диаграмма механизма представляет собой зависимость приведенного к валу двигателя момента в функции времени за цикл работы.

Из приведенных выше анализа получено, что лифт может работать в четырёх режимах:

– подъём кабины с грузом;

– подъём кабины без груза;

– спуск кабины с грузом;

– спуск кабины без груза.

При этом самым тяжёлым является подъём кабины без груза. По этому режиму и будем выбирать двигатель.

Таким образом, нагрузка является активной и в процессе движения не изменяется (до следующей остановки). По этому описанию строим нагрузочные диаграммы для каждого из режимов.

Механическая характеристика рабочей машины есть зависимость статического момента от скорости рабочего вала. Так как на выходе вала двигателя установлен червячный редуктор, являющийся самотормозящей парой, то механические характеристики привода будут находиться в первом и третьем квадрантах.

Механическая характеристика лифта изображена в приложении Б.


2. Анализ и описание системы «электропривод-сеть» и «электропривод-оператор»

2.1 Анализ и описание системы «электропривод – сеть»

Анализ и описание системы «электропривод – сеть» необходимо проводить для оценки влияния параметров питающей сети на работу электропривода. Стандартами допускаются отклонения напряжения и частоты в заданных пределах, поэтому рассмотрим особенности каждой из систем, которые может быть выбраны в качестве наилучших.

Если в качестве наилучшего из вариантов будет выбран электропривод постоянного тока, то в этом случае важным вопросом является согласование выбора схемы выпрямления с требуемым значением выпрямленного напряжения. Кроме того, при выборе схемы выпрямления необходимо учитывать мощность электропривода, режимы его работы, а также предварительную стоимость. Для обеспечения высоких динамических показателей выпрямитель должен иметь достаточный запас по напряжению. Для согласования сети и выпрямителя устанавливаются токоограничивающие реакторы или согласующий трансформатор. В случае выбора двигателя с номинальным напряжением 440В устанавливаются реакторы. Если двигатель изготовлен на номинальное напряжение 220В, то во избежание работы выпрямителя в зарегулированном режиме, предпочтительнее использовать трансформатор. Если в результате проведения методом экспертных оценок будет выбран в качестве наилучшего варианта асинхронный привод (двигатель), то уменьшение напряжения сети вызовет резкое уменьшение момента критического (при снижении напряжения на 10% момент уменьшится на 19%). Это обстоятельство может привести к остановке двигателя, т.е. к не обеспечению требуемого технологического режима. При увеличении напряжения в сети механическая характеристика привода (двигателя) становится жёстче, вследствие чего при постоянном статическом моменте происходит увеличение скорости, что может противоречить требованиям, предъявляемым рабочим органом к проектируемому электроприводу. Изменение частоты напряжения в сети приводит в разомкнутых системах к изменению заданной скорости вращения, т.е. уменьшению точности системы, а также к нежелательному изменению других показателей регулирования.

2.2 Анализ и описание системы «электропривод – оператор»

Анализ и описание системы «электропривод – оператор» нужен для проектирования схемы управления с той или иной степенью, учёта требований охраны труда и техники безопасности и обеспечения качественного протекания технологических процессов.

Лифт относится к механизмам, работающим всё время в относительно тяжёлых динамических условиях, характеризующихся частыми пусками, остановами, изменениями направления скорости вращения со значительной статической нагрузкой на валу двигателя. В связи с этим требуется разработать схему управления, которая обеспечивала бы автоматический пуск и останов привода, перевод его на пониженную скорость для обеспечения точности останова.

Для выполнения этой задачи в схеме управления нужно использовать кнопки, контакторы, реле времени и путевые датчики. Кроме того, разработанная схема управления должна обеспечивать пассажирам и обслуживающему персоналу безопасную работу и хорошие условия при эксплуатации наладке лифта.


3. Выбор принципиальных решений

3.1 Построение механической части привода

Для упрощения механической части, уменьшения габаритов и потерь, а также осуществления благоприятного динамического режима, следует осуществлять передачу движения от двигателя к рабочему органу как можно более децентрализованным путём и без использования промежуточных звеньев в виде редукторов или других механизмов. Однако обеспечить лифту скорость 1,5 м/с представляет собой значительные трудности, т.к. для этого необходимо изготовить двигатель по спецзаказу. А это обойдётся значительно дороже. Вместе с тем повышение номинальной скорости вращения двигателей уменьшает их массу, габариты, себестоимость, что влияет на технико-экономические показатели лифта в целом.

Поэтому при эксплуатации для согласования скоростей двигателя и нагрузки используют червячный редуктор, являющийся самотормозящей парой. Кроме того, редуктор должен удовлетворять определённым требованиям в отношении габаритов, КПД, люфта, кинематической точности, инерционности, жёсткости и надёжности. Так как лифт является позиционным механизмом, то главным требованием к редуктору является кинематическая точность. Также для реверсивных передач величина бокового зазора должна быть минимальной.

3.2 Выбор типа привода (двигателя) и способа регулирования координат

Основой для выбора типа привода (двигателя) и способа регулирования координат являются требования, предъявляемые механической частью, обеспечиваемые технологические режимы, а также условия эксплуатации.

В данном случае необходимо производить регулирование скорости, которые состоит в переводе электропривода на пониженную скорость. Этим определяется диапазон регулирования:

     wр 56,8

D = – = – = 5,34                                                          (3.1)

     wп 10,6

При этом следует учитывать энергетический аспект выбора способа регулирования скорости. Это значит, что минимальный габарит двигателя и его полное использование по нагреву имеет место тогда, когда способ регулирования скорости по показанию допустимой нагрузки соответствует зависимости нагрузки от скорости.

Так как механическая характеристика механизма является крановой нагрузкой, то целесообразно использовать способ регулирования скорости при постоянном моменте, т.е. регулирование с Мс = const. В случае применения такого способа двигателю обеспечивается наилучший тепловой режим.

Регулирование скорости при постоянном моменте обеспечивают следующие системы:

—  двигатель постоянного тока с шунтированием якоря.

—  двигатель постоянного тока с реостатным управлением;

—  асинхронный двигатель с фазным ротором (АД с ФР);

—  система генератор – двигатель (Г-Д);

—  АД с переключением числа параметры полюсов и коробкой передач;

—  асинхронный двигатель с частотным управлением (АИН-АД);

—  двигатель постоянного тока с управляемым выпрямителем (УВ-ДПТ).

Системы «двигатель постоянного тока с реостатным управлением» и «двигатель постоянного тока с шунтированием якоря» являются наихудшими способами регулирования с точки зрения обеспечения наилучшего теплового режима. Это объясняется тем, что такой способ регулирования является параметрическим, а значит неполноценным. (не изменяется скорость холостого хода). Система генератор – двигатель является морально устаревшей.

В связи с этим в качестве рассматриваемых вариантов приводов оценим три оставшиеся системы.

3.3 Оценка и сравнение выбранных вариантов

Проделаем сравнительную оценку следующих систем:

—  АД с переключением числа параметры полюсов и коробкой передач;

—  асинхронный двигатель с частотным управлением (АИН-АД);

—  двигатель постоянного тока с управляемым выпрямителем (УВ-ДПТ).

Из нескольких вариантов систем электропривода проведение строгих технико-экономических расчётов не представляется возможным из-за отсутствия требуемых исходных данных. Поэтому воспользуемся приблизительным «методом экспертных оценок». Сравнение предварительных результатов или вариантов решения производится относительно n характеристик системы, путём сравнения определённых значений соответствующих показателей качества qi. Показатели качества служат для количественной характеристики степени выполнения требований задания на проектирование электропривода, а также других требований рабочей машины. Показатели качества лежат в пределах от 1-цы до 5-ти. На основе этих показателей может быть охарактеризована степень выполнения каждого отдельного требования путём назначения соответствующей оценки.

Выбор варианта в качестве наилучшего зависит от того насколько равноправными являются характеристики системы, т.е. нужно оценить их значимость для выполнения необходимых требований, предъявляемых со стороны рабочего механизма. Для этого вводятся весовые коэффициенты лi, которые можно охарактеризовать следующим образом:

—  5 – i-я характеристика системы имеет определяющее значение для достижения поставленной цели;

—  4 – i-я характеристика системы имеет большое значение;

—  3 – i-я характеристика системы имеет достаточно важное значение;

—  2 – i-ю характеристику системы желательно учесть;

—  1 – i-я характеристика системы является несущественной для выполнения задачи.

Выбор наилучшего решения производится определением взвешенной суммы. Наилучший вариант имеет большую сумму:

S = ∑ лi∙qi                                                                              (3.2)

Для системы АД с переключением числа параметры полюсов и коробкой передач взвешенная сумма:

S = 5∙2+5∙2+4∙3+5∙4+5∙2+5∙5+3∙4+4∙4+4∙5+5∙3+4∙5 = 170

Для системы АИН – АД взвешенная сумма:

S = 5∙5+5∙5+4∙3+5∙4+5∙5+5∙3+3∙2+4∙3+4∙5+5∙5+4∙4 = 201

Для системы УВ – ДПТ взвешенная сумма:

S = 5∙5+5∙5+4∙4+5∙5+5∙5+5∙4+3∙3+4∙4+4∙4+5∙5+4∙4 = 221

Система УВ – ДПТ имеет наибольшую взвешенную сумму. Таким образом, система УВ – ДПТ подлежит дальнейшему расчёту.


4. Расчёт силового электропривода

4.1 Расчёт параметров и выбор двигателя

Расчёт мощности двигателя по нагреву сводится к определению наибольшей температуры перегрева его изоляции Тmax и сравнению её с допустимой Тдоп:

Тдоп >= Тmax                                                                           (4.1)

Этот метод для практических расчётов либо затруднён из-за сложности построения кривой нагрева двигателя, либо вообще невозможен, что характерно для предварительного этапа выбора двигателя. Поэтому на практике применяют метод средних потерь, считая его относительно точным. Однако в данном случае по причине не знания токов, протекающих по якорной цепи двигателя, использовать этот метод не представляется возможным. В процессе работы постоянные потери двигателя изменяются только при переходе и работе на пониженной скорости. А так как работа на пониженной скорости происходит на малом временном интервале по сравнению с работой на рабочей скорости, то изменением постоянных потерь можно пренебречь. Сопротивления привода и обмотки возбуждения двигателя в течении цикла работы остаются неизменными. Поэтому, принимая во внимания выше принятые допущения, вместо метода средних потерь для оценки нагрева можно использовать метод эквивалентного тока.

Оба последних метода можно использовать для проверки двигателя по нагреву, но для предварительного выбора двигателя ими пользоваться нельзя. Поэтому для предварительного выбора двигателя применим метод эквивалентного момента. Общее выражение метода эквивалентного момента определяется как:

Страницы: 1, 2, 3


рефераты скачать
НОВОСТИ рефераты скачать
рефераты скачать
ВХОД рефераты скачать
Логин:
Пароль:
регистрация
забыли пароль?

рефераты скачать    
рефераты скачать
ТЕГИ рефераты скачать

Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, рефераты на тему, сочинения, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое.


Copyright © 2012 г.
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.