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.