Схема автоматического регулирования продолжительности выпечки с коррекцией по температуре во второй зоне пекарной камеры (стр. 4 из 24)
Для построения диаграммы тяговых усилий вычертим трассу конвейера со всеми подъемами и спусками, приводной и натяжной станциями, направляющим блоком и барабанами. Затем, если следовать от наименее нагруженного участка конвейера, производится учет потерь в каждом элементе и получается натяжение тягового органа по всей длине. На рис. 2.2 приведена диаграммы тяговых усилий ленточного конвейера.
Для расчета мощности приводной станции необходимо знать КПД кинематической цепи. Примем ориентировочные значения КПД элементов кинематической цепи из [6 ] ( табл 2.2).
Таблица 2.2.
| КПД ременной передачи, ηрп | 0.95 |
| КПД цепных передач, ηцп1=ηцп2=ηцп3 | 0.9 |
| КПД предохранительной муфты, ηм | 0.98 |
| КПД редуктора, ηр | 0.96 |
Суммарный КПД кинематической цепи привода:
ηкцπ∑=ηрп*ηр*ηцп1*ηцп2*ηм*ηцп3=0.95*0.96*0.9*0.9*0.98*0.9=0.65.
Мощность приводной станции определяется в соответствии с расчетной статической нагрузкой Fст и заданной скоростью движения конвейера:
Рс=
=1.1* 
=805.8 Вт,где: к3=1.1 – коэффициент запаса, учитывающий неточности расчета силы сопротивления и не учет динамических нагрузок привода при пуске и торможении.
Предварительный выбор редуктора будем производить по требуемому передаточному числу, определенному в пункте 1.3, и максимальной передаваемой мощности.
Выбираем из [6] редуктор типа Ц2-100-16-12-АУ2 со следующими паспортными данными (табл. 2.3.).
Таблица 2.3
| Максимальная передаваемая мощность, кВт | 2 |
| Передаточное число | 12.5 |
| Частота вращения быстроходного вала , об/мин | 750 |
| Номинальный КПД | 0.95 |
Определим передаточное число кинематической цепи с учетом реального передаточного числа редуктора:
iкц=iрп*iр*iцп1*iцп2*iцп3=2*12,5*4,72*3,44*2,42=1100.21.
Определим максимальную и минимальную угловые скорости вращения электродвигателя, исходя из диапазона регулирования и передаточного числа кинематической цепи:
ωэд.max=
= 
=145.2 с-1,ωэд.min=
= 
=26.4 с-1.2.1.2 Расчет нагрузок механизма на холостом ходу
Расчет нагрузок механизма на холостом ходу будем производить по той же методике, что и загруженного привода, поэтому пояснения к расчету опускаются.
m12=mл*l12=18.2*1.7=31.3 кг;
m23=mл*l23=18.2*13.6 = 246 кг;
m31=mл*l31=18.2*15.3=277.7 кг;
m∑=ки1*ки2*m12+ки2*m23+m31=1.62*31.3+1.6*246.9+277.7=752.8 кг;
ΔF12=gл*l12*(сп*cosβ+sin(β))=18.2*9.81*1.724*(0.25*cos(0.174)+sin(0.174))==128.7 Н;
ΔF23=gл*l23*сп=18.2*9.81*13.6*0.25=605.5 Н;
ΔF31=gл*l31*сп=18.2*9.81*15.3*0.25=681.1 Н;
ΔFп=ки1*ки2*ΔF12+ки2*ΔF23+ΔF31=1.62*128.7+1.6*605.5+681.1=1979.7 H;
Тнб=ки1*ки2*Тсб+ΔFп=1.62*16733.7+1979.7=44818.1 H;
Fcmax=Тнб – Тсб=44818.1-16733.7 =28034.3 Н.
Определим момент сопротивления на валу двигателя приводной станции:
Мст=
= 
=5.1 Н*м.КПД кинематической цепи является функцией загрузки и может быть апроксимирована по формуле [3]:
η кц=
,где: b – коэффициент постоянных потерь;
а – коэффициент переменных потерь;
kзаг – коэффициент загрузки.
kзаг=
= 
=0.97;b=
;a=γ*b=0.24*1.2=0.29;
где: γ – отношение коэффициентов переменных и постоянных потерь. Принимаем из [ ] γ=1.2
ηкцмах=
.Момент сопротивления на валу электродвигателя при разгруженном конвейере:
Мcтхx=
= 
=4.9 Н*м.Момент сопротивления на валу электродвигателя, создаваемый нагрузкой:
Мнаг=Мст-Мcmax=5.1-4.9=0.2 Н*м.
Как видно из последних расчетов, статический момент, создаваемый нагрузкой составляет ≈ 4% от суммарного статического момента. Это говорит о том, что почти вся мощность, передаваемая с вала электродвигателя, расходуется на преодоление сил трения в кинетической цепи и тяговом органе.
2.1.3 Построение нагрузочной диаграммы механизма
Конвейер относится к механизмаам непрерывного действия, для электропривода которого характерен продолжительный режим работы S1. Продолжительным номинальным режимом (S1) работы электрической машины называется режим работы ее при неизменной нагрузке такой, что превышения температуры всех частей электрической машины достигают установившихся значений [7}. Иллюстрация этого режима дана на рис. 2.3. В паспортных данных двигателей продолжительного номинального режима работы указываются номинальные мощности Рном,кВт, частота вращения nном, об/мин, напряжение Uном, В, ток Iном, А. Номинальному продолжительному режиму работы, как следует из рис. 2.3, соответствует простейший график превышения температуры, принимающей установившееся значение τу=∆Рном/А. Так как условиями номинального режима определено, что температура охлаждающей среды Θсреды, ном ≤ 40 °С, то температура лимитируется значением Θ ≤ Θсреды, ном + ∆Рном/А, при котором обеспечивается номинальный срок службы изоляции. Одновременно указанное значение является наибольшим для данного номинального режима. За время работы конвейера статический момент сопротивления остается постоянным. Для режима работы S1 время пуска и торможения мало по сравнению с обіим временем работы, и поэтому эти моменты в построении нагрузочной диаграммы не учитываются.
На основании сказанного выше можно построить нагрузочную диаграмму механизма конвейера (рис. 2.4.).
2.2 Предварительный расчет мощности двигателя
Мощность приводной станции определяется в соответствии с расчетной статической нагрузкой и заданной скоростьюдвижения конвейера была рассчитана в пункте 2.1.1. Однако следует учесть, что при длительном режиме работы на пониженной скорости ухудшаются условия охлаждения самовентилируемых двигателей. Поэтому нужно завышать мощность электродвигателя или применять принудительную вентиляцию. Последний вариант ведет к резкому увеличению капитальных затрат, поэтому выгодней завысить мощность электродвигателя. Методика определения допустимого момента по условиям нагрева приведена в [8]. Методика громоздкая требует знание параметров схемы замещения электродвигателя. Поэтому для предварительного выбора электродвигателя воспользуемся расчетными кривыми зависимости допустимого по нагреву момента от скорости вращения электродвигателей серии А, приведенными в этом же источнике (рис. 2.5.), причем нижней границе допустимых по нагреву моментов для всех двигателей единой серии является зависимость этого момента от частоты двигателя А91- 2. При Dω=6 α=1/6=0.17 получаем относительное значение допустимого по нагреву момента μτ=0.65. Следовательно, при выборе электродвигателя для данного диапазона регулирования и режима работы S1 следует увеличить расчетную мощность в 1/ μτ раз.
.K3охл – коэффициент запаса по условиям охлаждения.
Рэд=k3охл*Рс=1.53*805.8=1239.8 Вт.
2.3 Требования к автоматизированному электроприводу
Конвейеры в зависимости от их назначения и области применения могут эксплуатироваться в самых разнообразных условиях и в том числе крайне неблагоприятных: на открытом воздухе, на высоте над уровнем моря, превышающей 1000 м (ленточные конвейеры горнодобывающих предприятий, высокогорные канатные дороги), а также в помещениях, содержащих пары активных веществ и характеризующихся повышенной влажностью, загрязненностью, высокой температурой окружающей среды (красильные и сушильные линии, термические цехи) [3]. Это определяет необходимость использования для данной группы механизмов электрооборудования, по типу и исполнению отвечающего перечисленным условиям, и выдвигает жесткие требования в отношении безопасности и простоты его обслуживания, надежности работы. Это в первую очередь относится к приводным двигателям, которые, как правило, должны иметь закрытое исполнение и обладать повышенным пусковым моментом.
Непрерывный, однонаправленный характер работы рассматриваемых механизмов определяет длительный режим работы их электроприводов, которые выполняются нереверсивными, за исключением редких случаев, где требуется изменение направления движения, например для эскалаторов. Конвейеры строго транспортного назначения имеют одну неизменную скорость движения и не требуют регулируемого электропривода. Для некоторых конвейеров, обслуживающих технологические процессы, например для сборочных конвейеров, красильных и сушильных линий и т. п., где при смене собираемого или обрабатываемого изделия требуется изменение скоростного режима, применяется регулируемый электропривод.