Download - Proiect AE I
-
8/22/2019 Proiect AE I
1/15
1
Capitolul I
Tema de proiect
1.1 Date iniiale
S se proiecteze mecanismul de ridicare al unui pod rulant al crui sistem de acionare
electric conine un motor asincron trifazat cu rotorul bobinat avnd urmtoarele caracteristici:
- Tensiunea nominal U1n = 380 V
-Frecvena nominal f1n = 50 Hz
-Durata relativ de funcionare DA = 40%
-Masa uti de ridicare M =8 [t]
-nltimea de ridicare H = 10 [m]
- Viteza de ridicare v= 7 [m/min]
Clasa de utilizare caracterizeaz durata de funcionare zilnic estimat n ore.
Un mecanism este considerat n funcionare att timp ct se afl n micare.8h..........................................100%
Xh............................................40%
-
8/22/2019 Proiect AE I
2/15
2
Capitolul II
Generaliti
2.1. Regimul de funcionare al mecanismului de ridicare
Modul cum lucreaz mainile electrice din punct de vedere al ncrcrii este foarte variat i
modurile de lucru reale se ncadreaz n moduri de lucru standardizate tipice, pentru c la fabricarea
mainilor se ine seama de acest lucru, de aceea se standardizeaz acest mod de lucru sub forma:
serviciul tip de funcionare.
Serviciul de funcionare exprim modul de succesiuni, durata de meninere a regimurilor de
funcionare.Regimul de funcionare reprezint ansamblul relaiilor electrice si mecanice care definesc
funcionarea la un moment dat.
Exist 8 servicii de standardizare S1-S8, iar la acionarea prin motoare electrice a instalaiilor
de ridicare i transport pot intervene toata cele 8 servicii de tip (STAS 1893-72).
Pe baza duratei de funcionare zilnic, apreciat sau determinat, mecanismele instalaiilor de
ridicat se mpart n 4 grupe, ca n tabelul 2.1.
Din tabelul 2.1 alegem clasa de utilizare C.
Starea de ncrcare precizeaz msura n care mecanismul este supus unor solicitri maxime
sau unor solicitri mai mici i din acest punct de vedere mecanismele se mpart in 3 grupe, ca n
tabelul 2.2.
Clasa de utilizare Durata de funionaremedie zilnic (ore)
A 1B 1...3C 3...6D 6
Tabelul 2.1
-
8/22/2019 Proiect AE I
3/15
3
Din tabelul 2.2. se alege starea de ncrcare 2. (solicitari medii)
Regimurile de funcionare, n funcie de utilizare i starea de ncarcare sunt prezentate in
tabelul 2.3.
Din tabelul 2.3 alegem regim de functionare III m.
Starea dencrcare
Definiia
1 Mecanismul sau elemental de mecanisme care nu sunt supuse lasolicitri maxime dect n mod excepional. Ele sunt supuse n mod
current la solicitri inferioare
2 Mecanismul sau elemental de mecanisme n durate aproape egele, lasolicitri uoare, medii, maxime
3 Mecanismul sau elemental de mecanisme supuse tot timpul la solicitriapropiate sau egale cu cele maxime
Tabebelul 2.2.
Starea dencrcare
Clas de utilizare
A B C D
Regimul de funcionare
1 0 I m II m III m
2 I m II m III m IV m
3 II m III m IV m IV m
Tabelul 2.3.
-
8/22/2019 Proiect AE I
4/15
4
Capitolul III
3. Proiectarea mecanismului de ridicare
Proiectarea sistemului electromecanic de acioanre al unei instalaii de ridicat cuprinde
n primul rnd partea de alegere a schemei cinematice i electrice, dimensionareai alegerea
elementelor componente principale ale acelei scheme precum si calculul de dimensionare,
alegere i verificare a puterii motoarelor electrice de acionare.
3.1. Proiectarea elementelor mecanice componente ale schemelor cinematice
3.1.1. Generalitin general, la mecamismele de ridicare, sarcina se suspend de organe flexibile-
cabluri, lanuri, funii care se nfoar pe tamburi i roi, formnd aa numitele palene.
Numrul de ramuri ale organelor de suspendare depinde n primul rnd de greutatea sarcinii,
dar ine seama i de nlimea i viteza de ridicare, dimensiunile de gabarit ale tamburului,
caracteristicile cablului etc... Alegerea schemelor electrice i a tipurilor de motoare electrice
de acionare se va ine seama de sursa de energie electric, de cerinele procesului tehnologic,
sarcinile ce sunt acionate, tipul de comanda folosit, mediul i condiiile de lucru etc..
3.1.2. Mecanismul de ridecare cu palan dublu cu 4 ramuri de cabluri
Schema cinematiccorespunztoare acionrii cu mecanismul de ridicat montat sus pe
pod sau macara este prezentata n figura 3.1.
-
8/22/2019 Proiect AE I
5/15
5
Elementele componentele ale schemei cinematice ale mecanismului de ridicare cu palan dublu cu
4 ramuri de cablu sunt: z = 4
M - motorul de acionare Rd - redactor Ke - cuplajul elastic dintre motor i redactor Kd - cuplajul dinat dintre redactor i tambur T - tamburul de nfurare a cablului Rf- ridictor de frn electrohidraulic Lc - limitator de curs Ls - Limitator de suprasarcin f- cablu de ridicare q - dispozituvul de prindere, format din crlig simplu i mufla mobil E - roata de egalizare, montat sus pe pod.
-
8/22/2019 Proiect AE I
6/15
6
3.1.3. Dispozitive de prindere a sarcinii
Acesta se alege n funcie de felul sarcini de ridicat i de procesul tehnologic ce urmeaz s l
execute mecanismul. Dispozitivul de prindere ales trebuie s permit o prindere rapid i sigur a
sarcini n vederea realizrii unei mari productiviti, siguran n funcionare.
Alegerea dispozitivelor de sarcin:Dispozitivele de prindere principale, crlige i ochiuri, sunt cuprinse sunt cuprinse n mufla
mobil.
3.1.3.1. Mufla
Este un dispozitiv construit din unul sau mai muli scripei, folosii pentru ridicarea greutilor.
Tipul muflei: M 2.8
Regim de funcionare: III m
Masa muflei: m = 142 Kg
Dispozitive de prindere a sarcini (mufla)
m = 142 [kg] din tab. 2.1
Din tab. 2.3 se aleg urmatoare coeficienti pe baza III m valoarea minim
e = 27
c = 6 (coef. de siguranta)
Palan - repr. o macara format din mai multi scripeti situati pe 2 sau mai multe axe dintre care una safie fixa.
- raportul de transmitere a palanului
- randamentul palanului din tab.3.4
- greutatea nominala [N]
[N] M,m[kg]
g = 9.8110 m/s2
Calculul fortei de intindere:
F - forta maxima la ridicarea sarcini
- c - a fost ales din tab. => 6
-
8/22/2019 Proiect AE I
7/15
7
-k - reprezinta coeficientul de scadere a rezistentei, tab.2.5 => 0.86
= 0.98 (randamentul palanului)
z = 4 (nr. ramurilor de cablu)
Forta de intindere
Am ales din tab. 2.5 o valoare a lui F imediat superioara celei calculate pt care am ales cablu cu:
d = 20 [mm] diametru nominale al cabluluiA = 158.18 [mm2] aria sectiunii cablului
mc = 1.5 [kg/m] masa cablului
D diametru nominal de infasurare al rolelor de conducere:
e =27
Din tab. 2.2 am ales o valoare standard mai mare decat cea calculata.
D = 560 mm
De - diametrul rolelor de egalizare
Din tabelul 2.2 am ales De = 315 mm
Dfdiametrul rolelor de actionare
DT diametrul tamburului
Din tabelul 2.2 am ales DT = 560 mm
Lungimea tamburului:
-
8/22/2019 Proiect AE I
8/15
8
nR= 5 nr de spire deprinde a cablului
ip = 2 raportul de transmitere a balanului
p = 22 pasul de infasurare
Randamentul tamburului
Calculul vitezei unghiulare a tamburului
Randamentul reductorului
= 3 din tab. 2.10
Randament total
Puterea necesara ridicarii sarcinii
Calculul momentului de torsiune maxima
Raportul de transmitere
n1 = 1500 [rot/min]
Viteza de sincronizare
-
8/22/2019 Proiect AE I
9/15
9
PN = 20 [kW] U1N = 380 V
Alegem AIM-180-4 Tip Motor
nN = 1420 [rot/min]
Pe baza raportului de transmitere i calculat si a regimului de functionare am ales din tabelul 2.11
i teoretic = 112
tip. reg. R= B.R3400
aria A = 970
d1 = 60
d2 = 100
iReal = 112.27
Calc. de alegere si verificarea a motoarelor electrice de actionare
a). Se determina puterea necesara si cuplul rezistent corespunzator diferitelor operatii.
Aria pentru ridicarea si coborarea cu sarcina se foloseste relatia:
Qx= Mg sarcina la carlig
QN = Qx+zHmcg sarcina nominala zHmcg - greutate ideala
QN= 80000+4101.59.81 = 80588.6
A1) Cazul ridicarii cu sarcina
-
8/22/2019 Proiect AE I
10/15
10
v [m/s] DT [m] i -> iReal
A2) Cazul coborarii cu sarcini
B) Pentru ridicarea si coborarea fara sarcina se foloseste relatia:
Din figura 2.2 am ales randamentul la ridicare fara sarcina , randament la coborare
B1) Cazul ridicarii fara sarcina
B2) Cazul coborare fara sarcina
-
8/22/2019 Proiect AE I
11/15
11
Se realizeaza diagrama de sarcina simplificata
Calcularea valorii cuplului echivalent
MR1
MR10
MR20
-MR20
t1 tp tp tpt2 t3 t4 tp
-
8/22/2019 Proiect AE I
12/15
12
D) Calculul puterii echivalente
Dupa ultimele calc. putem alege varianta finala a motorului care are urmatoarele caracteristici:
- PN = 20 kW
- nN = 930 rot/min
- I1N = 43 A
- I2N = 55 A
- Ue2 = 240 V
- Mmax= 590 Nm
Calculul coeficienului de corectie:
k1 -reprezinta coeficient ce depinde de influenta temperaturii mediul ambiant
- reprezinta diferenta dintre temperatura pentru care este data puterea nominala a motorului ,si temperatura mediului ambiant in care functioneaza motorul
- supratemperatura nominala a motorului.
- raportul dintre pierderi constante si cele variabile.
-
8/22/2019 Proiect AE I
13/15
13
k2 - reprezinta coeficient de corectie pentru durata relativa de functionare.
k3 - coeficient de corectie dependent de altitudinea locului de instalare a motorului, detemperatura aerului de racire si de clasa de izolatie.
k4 - coeficient de corectie dependent de perioadele accelerare si franare electrica in carevaloarea cuplului motorului si a curentului este mai mare decat cea de regim stationar de functionare.
k5 - coeficient de incarcare care intervine in calcule in cazul in care exista perioade defunctionare cu sarcina mai mica decat cea nominala.
k3 = k4 = k5 = 1
Puterea echivalenta necesara este:
Puterea nominala corectata a motorului(corespunzatoare noilor conditii de functionare ) sedetermina cu conditia:
Este necesar ca , adica:
Conditia fiind deplinita inseamna ca motorul ales indeplineste cerintele impuse, in datele de
proiectare.
Simularea motorului asincron in Simulink.
Fig.1 Schema modelului unui motor asincron.
Fig.2 Graficele obtinute dupa simulare.
-
8/22/2019 Proiect AE I
14/15
14
Scope
turatie omega/rot.min nN
Discrete,Ts = 2e-06 s.
powergui
simout
To Workspace
A
B
C
Three-Phase Source
Terminator1
Terminator
Scope2
Scope1
Scope
Me'
-K-
GainSPMotor
Conv.
Ctrl
A
B
C
AC4
Tm
Wm
DTC Induction Moto r Drive
Clock
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
-
8/22/2019 Proiect AE I
15/15
15
Scope1
Scope2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 220000
15000
10000
-5000
0
5000
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30