Квашнин В.О. Методические указания к выполнению самостоятельной работы по основам электромеханики - файл n1.doc

Квашнин В.О. Методические указания к выполнению самостоятельной работы по основам электромеханики
скачать (1425 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1425kb.02.11.2012 18:50скачать

n1.doc

1   2   3   4

6 ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ В ДВИГАТЕЛЕ ПРИ ПУСКЕ И ТОРМОЖЕНИИ



Потери энергии при пуске и динамическом торможении вхолостую с0) для электрических машин постоянного и переменного тока определяются по соотношению, Дж (Вт.с),
, (6.1)

где ?о - скорость холостого хода, до (от) которой начинается процесс пуска (торможения) двигателя.

При торможении противовключением энергия потерь для электрических машин (без учета дополнительных потерь, создаваемых статической нагрузкой), Дж,
. (6.2)
Энергия, потребляемая двигателями из сети при пуске вхолостую, Дж,
. (6.3)
Дополнительные потери за счет статической нагрузки на двигателе достаточно точно определяются по формуле, Дж,
, (6.4)
где t - время пуска или торможения электропривода.

При работе двигателей на естественной жесткой характеристике можно принимать .

Пример 6.1. Определить расход энергии на разгон мостового крана с массой тк = 20 т и массой груза тг = 15 т до скорости v = 7 м/с, соответствующей номинальной скорости двигателя mн = 725 об/мин. Маховой момент приводного двигателя мощностью Рн = 48 кВт составляет GD2 =60 кг∙ м2

Момент сопротивления на валу двигателя Мс = 432 Дж, кран разгоняется пусковым моментом, равным н. Моментом инерции передач можно пренебречь.

Решение. Суммарный момент инерции привода и механизма
Дж.с2.
Время пуска крана до скорости с-1 при пусковом моменте
Дж
c.
Расход энергии на разгон крана
Дж;
кВт ·ч.

7 ВАРИАНТЫ СЕМЕСТРОВОГО ЗАДАНИЯ



Задание на самостоятельную работу студента состоит из трех задач. Номера задач, входящих в задание, определяются в соответствии с таблицей 7.1.
Таблица 7.1


Номер варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Номера

задач

1

11

21

2

12

22

3

13

23

4

14

24

5

15

25

6

16

26

7

17

27

8

18

28

9

19

29

10

20

30

1

12

23

2

13

24

3

14

25

4

15

26

5

16

27


Продолжение таблицы 7.1


Номер

варианта

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

Номера

задач

6

17

28

7

18

29

8

19

30

9

20

29

10

21

28

10

19

29

9

18

27

8

17

26

7

16

25

6

15

24

5

14

23

3

12

21

4

13

22

2

11

22

1

10

29


Задача 1. Кривая самоторможения (выбега) привода, снятая экспериментально, представлена в таблице 7.2, а данные опыта холостого хода – в таблице 7.3. Определить по этим данным момент инерции привода и ИМ.
Таблица 7.2 – Кривая самоторможения


Время, с

0

0,5

1

2

4

6

Скорость двигателя, об/мин

950

600

400

220

100

6


Таблица 7.3 – Механические потери при холостом ходе


Скорость двигателя, об/мин

300

450

700

800

950

Механические потери, кВт

1,0

2,5

5

6,7

9,0


Задача 2. Определить момент и радиус инерции барабана, показанного на рис.7.1. Материал барабана – сталь плотностью 7,8 г/см3 .

Рисунок 7.1
Задача 3. Определить пусковой момент, постоянно действующий на систему подъема, изображенную на рис.7.2, необходимый для того, чтобы разогнать ее до скорости = 1,4 м/с при следующих исходных данных: время разгона должно быть равно 2,5 с; поднимаемый груз имеет массу 1т; маховый момент приводного двигателя мощностью 4,9 кВт ( = 900 об/мин)  = 1,73 кгc∙м∙c2; маховый момент барабана = 450 кгc∙м∙c2, его диаметр = 700 мм; коэффициент трения груза о поверхность = 0,15; КПД передачи между валом барабана и электродвигателем = 0,7; угол подъема наклонной плоскости = 5 .


Рисунок 7.2
Задача 4. Определить вращающий момент на валу двигателя лебедки с противовесом на барабане при разгоне груза массой = 1 т с ускорением =1 м/(рис.7.3). Масса противовеса = 0,6 т, диаметры барабанов = 0,8 м, = 0,6 м. Коэффициент трения груза о плоскость = 0,2. Угол наклона плоскости = 60.

КПД барабана = 0,95. КПД редуктора между барабаном и двигателем = 0,9. Передаточное число редуктора = 27 (на рис.7.3 не показан).

Рисунок 7.3
Задача 5. Определить момент, который должен развивать двигатель лебедки (рис.7.4) при подъеме груза с ускорением = 1 м/с2. Статический момент сопротивления, приведенный к валу двигателя, = 191,3 Н·м. Момент инерции лебедки с грузом, приведенный к валу двигателя =0,0773 кгc·мс2, момент инерции двигателя =1,962 кгc·мс2, диаметр барабана = 0,4м, передаточное число редуктора = 2,57.

Рисунок 7.4
Задача 6. Определить момент вращения, необходимый для разгона в течение 5 с мостового крана массой = 26 т, с полезным грузом массой = 2 т, двигателем мощностью Рн = 13,2 кВт, nдн = 725 об/мин. Номинальная скорость передвижения крана = 75 м/мин. Статический момент при пуске равен номинальному моменту. Схема передачи и размеры ее элементов показаны на рис.7.5. Коэффициент трения качения колеса крана о рельсы = 0,05 см. Коэффициент трения скольжения в цапфах колес = 0,08. Коэффициент, учитывающий трение в ребордах колес, = 1,3. Диаметр колеса = 65 см, диаметр цапфы оси колеса = 7,5 см. КПД каждой ступени передачи  = 0,95. Маховый момент ротора двигателя = 12 кг·м2, момент инерции тормозного диска = 0,08 кгc·м∙с2, маховый момент первого зубчатого колеса

Z1  –  = 0,9 кг·м2, второго = 6,8 кг·м2. Маховыми моментами остальных

вращающихся масс пренебречь.
Задача 7. Определить величину момента на валу между двигателем и маховиком, а также на валу между маховиком и первой шестерней механизма прокатного стана (рис.7.5) при пуске двигателя вхолостую и под нагрузкой, пренебрегая потерями в двигателе и маховике. Момент, развиваемый двигателем при пуске, = 5493,6 Дж. Статический момент, приведенный к валу двигателя при пуске под нагрузкой, = 312,2 H∙м. Момент инерции маховика, приведенный к валу двигателя, = 78,9 кгc·м∙с2, остальной части механизма

= 0,5 кгc·м∙с2. Момент инерции ротора двигателя = 100 Дж∙с2 .



Рисунок 7.5
Задача 8. Определить мощность, развиваемую электродвигателем лебедки (рис.7.6) при подъеме и спуске груза с постоянной скоростью = 0,9 м/с, и момент, который должен развивать двигатель при пусках на подъем и спуск с ускорением 0,5 м/с2. Статический момент, приведенный к валу двигателя при подъёме, = 42 H·м. А при спуске он является активным и равен 34 H·м. Приведенный к валу двигателя момент инерции механизма = 0,0815 кгc·м∙с2. Момент инерции ротора двигателя = 3,294 Н·м∙с2. Скорость двигателя =1430 об/мин.


Рис. 7.6
Задача 9. Определить мощность, развиваемую двигателем шахтного подъёмника с уравновешенным канатом (рис.7.7) при подъёме скипа с установившейся скоростью = 6 м/с, и момент, который должен развивать двигатель при пуске на подъём, чтобы обеспечить ускорение скипа в 1,2 м/с. Статический момент, приведенный к валу двигателя, =1013 H·м. Скорость двигателя = 485 об/мин. Момент инерции двигателя=30 кгc·м·с2. Диаметр барабана = 4 м. Передаточное число редуктора от барабана к двигателю =16,9.

Рисунок 7.7
Задача 10. Двигатель постоянного тока ( = 6 кВт, = 1430 об/мин, = 220 В, = 0,4 кг·м2) приводит в движение тележку и разгоняется с постоянным динамическим моментом = 7 H · м до своей номинальной скорости. При этом скорость тележки достигает 1,5 м/с. Статический момент при разгоне = 4 H·м. Маховый момент механизма, приведенный к валу двигателя, = 3,1 кг·м2. Определить путь, пройденный тележкой за период разгона.

Задача 11. Имеется подъёмник (рис.7.9), в котором груз массой полностью уравновешивается грузом массой . Оба груза висят на тросе, перекинутом через блок А. Масса каждого груза 1,5 т. Ось блока приводится в движение двигателем через редуктор (на рис. не показаны) с КПД = 0,9.

Рисунок 7.9
Определить: какую силу надо приложить к грузам, чтобы началось их движение с ускорением = 1 м/с; какова должна быть мощность двигателя для перемещения грузов с установившейся скоростью = 0,2 м/с? Сопротивление трения, а также масса блока А и каната не учитываются.
Задача 12. Определить необходимый динамический момент, который должен быть приложен к валу электродвигателя, соединенному с зубчатым колесом 1 строгального станка (кинематика показана на рис.7.10), для того, чтобы разогнать его до номинальной скорости 420 об/мин в течение 1,2 с.



Рис. 7.10
Маховый момент якоря электродвигателя =11,5 кг·м2, КПД одной пары зубчатых колес 0,96. Масса стола станка с грузом = 3 030 кг. Шаг зацепления колеса 8 - = 25,13 мм. Числа зубцов шестерен передачи и маховые моменты шестерен следующие:


Z1 = 20

= 0,42 кг·м2

Z5 = 30

= 1,9 кг·м2

Z2 = 55

= 2,05 кг·м2

Z6 = 78

= 4,2 кг·м2

Z3 = 30

= 1,0 кг·м2

Z7 = 30

= 2,5 кг·м2

Z4 = 64

= 2,9 кг·м2

Z8 = 60

= 6,5 кг·м2


Задача 13. Определить время торможения привода лебедки при силовом спуске груза, если момент инерции двигателя равен 0,105 кг·м·с2, а тормозной момент, развиваемый двигателем, составляет 500 Дж. Начальная скорость двигателя 970 об/мин, Мн = 200 H·м.
Задача 14. Определить время торможения до остановки электропривода, если средний тормозной момент двигателя = 882,9 Дж, приведенный к валу двигателя момент статического сопротивления = 294,3 Н·м, маховый момент на валу двигателя = 50 кг·. Начальная скорость двигателя = 582 об/мин.
Задача 15. Определить время разгона электропривода до скорости =720 об/мин, если среднее значение момента, развиваемого двигателем при спуске, M = 44 кг·м, а маховый момент привода, приведенный к валу двигателя, = 35 кг·м2. Статический момент на валу двигателя = 8 H·м.
Задача 16. Определить путь двигателя в оборотах за время разбега вхолостую из неподвижного состояния до скорости = 975 об/мин. Среднее значение момента, развиваемого двигателем при пуске, = 25 H·м, момент инерции, приведенный к валу двигателя, = 1,147 кгc·м·с2.
Задача 17. Установившаяся скорость кабины лифта составляет 3,5 м/с, а ускорение при пуске = 2,5 м/с. Определить время и путь кабины и ротора двигателя, а также силу инерции пассажира массой 75кг при пуске кабины на подъём. Привод лифта безредукторный. Вал барабана лебедки соединен с валом двигателя муфтой, диаметр барабана 0,8 м.
Задача 18. Асинхронный двигатель (Рн2 = 16,5 кВт, nн = 955 об/мин) с маховым моментом =1,54 кг∙м2 связан с производственным механизмом через трехступенчатую зубчатую передачу с передаточным числом = 90. КПД каждой зубчатой пары = 0,95. Маховый момент механизма =90 900 кг∙м2. Статический момент, действующий на валу производственного механизма перед началом торможения, = 700 H·м. Определить величину постоянно действующего момента на валу двигателя, необходимого для остановки электропривода в течение двух секунд.
Задача 19. Определить время разгона привода подъёмника при спуске кабины для двух случаев:

а) двигатель развивает тормозной момент =10 H·м;

б) двигатель развивает движущий момент =10 H·м.

Статический момент на валу двигателя активный = 196,2 Дж. Момент инерции, приведенный к валу двигателя, = 0,51 кгc·м·с2. Установившаяся скорость движения = 780 об/мин.
Задача 20. Двигатель работает с моментом сопротивления на валу  = 17 H·м. Определить, какой тормозной момент должен быть постоянно приложен к валу двигателя для того, чтобы, отключив двигатель при скорости  = 900 об/мин, остановить его в течение 1с. Суммарный момент инерции, приведенный к валу двигателя, равен 0,32 кгc·м·с2.
Задача 21. Определить ускорение и путь, пройденный столом строгального станка (рис.7.11). Электромагнитный момент, развиваемый двигателем при пуске, =18 H·м. Статический момент, приведенный к валу двигателя, =8,4 кгH·м. Передаточное число передачи = 87,5. Диаметр последней шестерни Z8D= 500 мм. Приведенный к валу двигателя маховый момент всего механизма и обрабатываемой детали = 0,73 кг·м2. Маховой момент ротора двигателя =6 кг·м2. Скорость двигателя = 557 об/мин. Потерями в передачах пренебречь.


Рисунок 7.11
Задача 22. Определить ускорение тележки (см.рис.7.11) при разгоне, если момент, развиваемый двигателем, =2,5 H·м. Статический момент, приведенный к валу двигателя, = 0,95 кг·м, момент инерции = 0,528 Дж∙с2. Момент инерции двигателя = 0,12 кгc·м∙с2. Скорость перемещения тележки = 80 м/мин, скорость двигателя = 960 об/мин. Допустить, что при разгоне проскальзывание между колесами тележки и рельсами отсутствует.
Задача 23. Определить время разгона двигателя лебёдки, момент сопротивления которого на валу =282 Дж. Пусковой момент двигателя равен Мп = 2 Мн. Лебедка приводится в движение асинхронной машиной мощностью = 22 кВт, = 715 об/мин, = 6,0 кг·м2. Момент инерции механизма, приведенный к валу двигателя, составляет 40% от момента инерции двигателя.
Задача 24. На вал двигателя передвижения мостового крана действует момент статического сопротивления  = 13,3 H·м. Определить, можно ли разогнать кран за 3 с до установившейся скорости двигателя =740 об/миn при его мощности = 8,5 кВт и маховом моменте ротора =3,1 кг·м2, если максимальный момент, который может развивать двигатель, = 3 Мн. Установившаяся скорость крана = 1,3 м/с, масса моста с грузом  = 28 т. Момент инерции соединенных муфт и зубчатых передач составляет 20% от момента инерции двигателя.
Задача 25. Момент сопротивления на валу двигателя передвижения портального крана = 6 H·м. Определить время разгона до установившейся скорости =1 м/с, соответствующей номинальной скорости двигателя = 730 об/мин, а также путь крана за период разгона. Масса крана с грузом  = 24,3 т. Мощность двигателя = 4 кВт, пусковой момент принять равным Мп = 2 Мн; = 0,115 кг∙м2, = 0,2 .
Задача 26. Портальный кран с грузом, данные которого указаны в задаче 25, замедляется путем свободного выбега при отключении двигателя от сети. Определить время замедления и путь, проходимый при этом краном.
Задача 27. Поворотный кран приводится в действие двигателем, имеющим Рн = 4 кВт, nн = 920 об/мин, = 0,46 кг·м2. При вращении с установившейся скоростью двигатель развивает на валу мощность в 2,8 кВт. Передаточное число от вала двигателя до оси вращения крана =1000. Момент инерции поворотной части крана =73575 Дж·с2, вылет стрелы =12 м. Определить, необходимо ли искусственное торможение электропривода поворота, чтобы остановить кран на пути < 8 . Перемещение стрелы при малых углах принять идущим по прямой линии.
Задача 28. Двигатель (=11 кВт, =1440 об/мин) через редуктор с передаточным числом =16 приводит в движение ходовые колеса тележки мостового крана, которая вместе с установленным на ней оборудованием и перемещаемым грузом имеет массу 20 т (масса груза составляет 6 т). Диаметр ходовых колес = 0,35 м. При перемещении тележки с грузом статический момент на валу двигателя = 4,4H·м, а без груза = 3,2 H·м. Приведенный к валу двигателя момент инерции вращающихся частей (включая и ротор двигателя) равен 2 Дж.с2. Средний пусковой момент двигателя = 1,6 Мн, а тормозной = Мн.

Определить продолжительность пуска и торможения тележки с грузом и без него, а также путь, проходимый тележкой в этих случаях.
Задача 29. Определить кинетическую энергию мостового крана массой = 30 т с грузом = 30 т, движущегося со скоростью 1,5 м/с. Определить кинетическую энергию ротора электродвигателя этого крана, если скорость вращения равна 700 об/мин, а маховой момент  = 12,25 кг·м2.
Задача 30. Определить, какая мощность потребуется для подъема лифта с грузом массой mr = 2 т со скоростью v = 0,3 м/с при собственной массе кабины mк = 1,9 т при системе привода без противовеса. КПД подъемного механизма ? = 0,45.
Задача 31. Определить, во сколько раз изменится момент инерции якоря двигателя при увеличении длины якоря в 2 раза и неизменном его диаметре. Якорь двигателя принять за сплошное однородное тело.
Задача 32. Определить, во сколько раз изменится момент инерции якоря двигателя при увеличении диаметра якоря в 1,5 раза и неизменной его длине. Якорь двигателя принять за сплошное однородное тело.



СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ





  1. Чиликин М.Г. Общий курс электропривода/ М.Г. Чиликин, А.С. Сандлер. – М.: Энергоиздат, 1981. – 576с.

  2. Андреев В.П. Основы электропривода/ В.П. Андреев, Ю.А. Сабинин.– М.; Л.: Энергоиздат, 1963. – 772с.

  3. Зеленов А.Б. Автоматизированный электропривод и следящие системы/ А.Б. Зеленов, А.В. Карочкин. – Харьков: Издательство ХГУ, 1965. – 364с.

  4. Вешиневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. – М.: Энергия, 1977. – 431с.









Методические указания


к выполнению самостоятельной работы по курсу

”ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ”

(для студентов специальности 7.092203 всех форм обучения)

Составитель Квашнин Валерий Олегович

Редактор Дудченко Елена Александровна


Подп. в печать Формат 60х84/16

Ризограф. печать Усл. печ л. Уч.-изд. л.

Тираж экз. Заказ №

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

ДГМА. 84313, г. Краматорск, ул. Шкадинова, 72



1   2   3   4


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации