Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Донской Государственный технический университет
Кафедра «Робототехника и мехатроника»
УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой ..
«______»_____________2008 г.
ЗАДАНИЕ
на курсовой проект
Студент . Группа УМ-41
Тема:
«Разработка системы управления механизма передвижения тележки»
Срок предоставления проекта к защите «_____»____________2008г.
Исходные данные для проектирования: Вариант № 19
Содержание пояснительной записки курсового проекта:
~ Введение.
~ Техническое задание.
~ Расчетно-конструкторская часть.
~ Описание работы системы управления.
~ Заключение.
Перечень графических материалов:
1. Система управления ТП. Схема электрическая принципиальная.
2. Переходные процессы.
Содержание
Введение
1 Техническое задание
2 Расчетно-конструкторская часть
2.1 Расчет статической мощности при передвижении тележки с номинальным грузом
2.2 Выбор двигателя
2.3 Выбор редуктора
2.4 Выбор схемы тиристорного преобразователя
2.5 Выбор силового трансформатора
2.6 Расчет параметров схемы и выбор тиристоров
2.7 Расчет параметров контура нагрузки ТП
2.8 Расчет и построение электромеханических характеристик
2.9 Выбор тахогенератора
2.10 Определение параметров структурной схемы ДПТ
2.11 Динамический расчет системы привода
3 Описание работы системы управления приводом
Заключение
Список использованных источников
Целью данного курсового проекта является разработка мехатронного устройства – тележки мостового крюкового крана.
Смысловая её реализации заключается в создании универсальных, надёжных и долговечных устройств, которые тем или иным образом помогали бы человеку решать поставленные перед ним задачи. Для высокоточных производств очень важно иметь хорошую точность позиционирования рабочего органа. Как и любая другая МС состоит из электромеханической системы, которая представляет собой совокупность электродвигательного и преобразовательного устройств, системы управления, механической передачи и рабочего органа, предназначенная для приведения рабочего органа в движение и управление этим движением по заданному алгоритму посредствам микро ЭВМ или микроконтроллера. Свойства электромеханической системы определяются взаимосвязанными характеристиками элементов и образующих её подсистем (механической, электрической и магнитной). Поэтому при этапном проектировании электромеханической системы особое внимание уделяется выбору электромеханической элементной базы, электродвигателей и информационных и силовых полупроводниковых преобразователей, статических и динамических характеристик, как силовых исполнительных элементов, так и системы управления при исследовании качества регулирования электромеханической системы с использованием микроконтроллеров или ЭВМ.
Целью управления может быть решение двух обобщенных задач – поддержание некоторых параметров в определенных диапазонах и регулирование значений выходных переменных по требуемому закону.
В каждой из этих задач управляющей системе требуется сформировать выходное воздействие, реализация которого компенсирует образовавшуюся ошибку управления.
Разработать систему управления механизмом передвижения тележки мостового крюкового крана (мехатронного объекта) с техническими характеристиками:
Вариант..…………………………………………...……..………………..…………19
Режим работы механизма…………………………………………………...………Е3
Номинальная грузоподъемность, Gн, т……………………………………...……..4,9
Сила тяжести самого механизма передвижения (тележки), G0, кН………...……1,9
Скорость передвижения тележки, Vт, м/с……………………………………..…0,53
Диаметр ходового колеса тележки, Dкт, м…………………………………….….0,4
Диаметр цапфы ходового колеса, dцк, м………………………………………...0,058
Относительная продолжительность включения механизма, ПВ, %.....................600
Номинальная скорость вращения двигателя, nн, об/мин…………………………3,0
Число включений в час, z………………………………………………………......240
Скорость вращения вала рабочего органа кранового механизма, Ωм, рад/с…….2,7
Значение перерегулирования, σ, %............................................................................18
Допустимая статическая погрешность, δ……………………………………….0,03
Время переходного процесса, tпп, с……………………………………………….0,15
Рисунок 1.1 –Тележка мостового крюкового крана
2.1 Определим статическую мощность при передвижении тележки с номинальным грузом
кВт, (2.1)
где G – сила тяжести перемещаемого груза, Н;
Н, (2.2)
g – ускорение свободного падения, м/с2;
G0 – сила тяжести самого механизма передвижения, Н;
v – скорость передвижения, v=0,53 м/с;
Rk – радиус ходового колеса с цилиндрическим ободом, м;
d – диаметр шейки оси ходового колеса, d=0,058 м;
k – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению из-за трения реборд ходовых колес о рельсы, k=2,0.
μ – коэффициент трения скольжения в подшипниках опор вала ходового колеса, μ=0,02 для подшипников качения;
η – КПД механизма передвижения
f – коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам, f=0.0004 м.
.
Определяем предварительную номинальную мощность электродвигателя
, кВт. (2.3)
где kt – коэффициент, зависящий от номинального режима работы, kt=1,15 для тяжелого режима;
Предварительный выбор двигателя производят по результатам расчета номинальной мощности.
Окончательно требуется выбрать только один из четырех двигателей. Для этого необходимо построить энергетические характеристики каждого, а затем (по необходимым условиям и параметрам) выбрать соответствующий тип.
Таблица 2.1– Номинальные параметры выбранных двигателей
Тип двигателя
Uном
nном
Рн
Rя
Iном
η
Jдв
В
об/мин
кВт
Ом
А
---
кг·м2
П11
220
3000
0,7
3,56
4,3
0,735
0,012
П21
1500
5,33
0,045
П31
1000
5
4,25
0,75
0,085
П32
750
4,4
4,2
0,76
0,105
Для построения энергетической характеристики каждого двигателя необходимо рассчитать следующие параметры:
· Номинальную угловую скорость двигателя:
рад/с, (2.4)
где n – номинальная частота вращения двигателя.
рад/с. рад/с.
· Номинальный вращающий момент двигателя:
Н·м. (2.5)
Н·м. Н·м.
Так как двигатель постоянного тока допускается перегружать по току в раза, то значение расчетного крутящего момента можно принять равным .
Построение характеристик выполняется в координатах Ω(М),Рэнерг(М)
Рисунок 2.1 – Энергетические характеристики выбранных двигателей
o Требуемый момент
Н·м, (2.6)
Н·м.
o Требуемая угловая скорость
рад/с, (2.7)
рад/с.
Расчет ориентировочного значения передаточного числа редуктора
, (2.8)
, ,
, .
Определение ожидаемой линейной скорости на выходе редуктора с ориентировочным передаточным числом
м/с, (2.9)
м/с.
Полученные значения удовлетворяют принятому условию: .
Исходя из массогабаритных параметров, требований, ограничений, связанных с выбором редуктора, выбираем двигатель с номинальной мощностью 700 Вт и частотой вращения 750 об/мин, т. е. двигатель П32
Определение реального передаточного числа и пересчет линейной скорости с учетом редуктора.
Реальное передаточное число выбирается из ряда (для двухступенчатых соосных редукторов): 8, 10, 12.5, 16, 20, 25, 28, 31.5, 40, 50.
Соответственно выбираем для двигателя П32 ближайшее наибольшее
передаточное число, .
Пересчитываем линейную скорость
м/с, (2.10)
Полученная скорость должна удовлетворять условию:
, (2.11)
Выбор редуктора осуществляется по параметрам выбранного двигателя и рассчитанным характеристикам: , кВт, Н·м.
Выбираем редуктор двухступенчатый соосный типа Ц2С-100 с основными параметрами:
1. Крутящий момент на тихоходном валу, Н·м………..…..…….500
2. Межосевое расстояние, мм………………………………...……100
3. Передаточное число…………………………………………..…31,5
4. Допускаемая радиальная нагрузка на выходных концах валов, кН:
· быстроходного…………………………………………….1,0
· тихоходного………………………………………….……..5,6
5. КПД, %………………….………………………………………..0,98
Масса, кг………………………..…………………………………..……45
Таблица 2.2 – Номинальные параметры схемы преобразователя
Схема преобразователя
Ке
К0
Кic
Ктэ
Кт
Кi1
Ктр
Кi2
m
λ
гр. эл.
Трехфазная мостовая схема Y/λ
0,42
1,04
0,33
0,58
1,05
0,81
6
60
где Ке – отношение действующего значения напряжения вторичной обмотки трансформатора к наибольшему значению средней выпрямленной ЭДС; К0 – отношение максимального обратного напряжения на тиристоре к выпрямленной ЭДС; Кic – отношение среднего значения тока тиристора к среднему значению выпрямленного тока; Ктэ – отношение действующего значения тока тиристора к среднему значению выпрямленного тока; Кт – отношение типовой мощности трансформатора к мощности на стороне выпрямленного тока; Кi1 – отношение действующего значения тока фазы первичной обмотки трансформатора, к числу витков вторичной обмотки, к среднему значению выпрямленного тока, Ктр – коэффициент трансформации трансформатора; Кi2 – отношение действующего значения тока фазы вторичной обмотки трансформатора к среднему выпрямленному току; λ – предельный угол проводимости тиристора; m – число фаз.
Определим фазную ЭДС вторичной обмотки силового трансформатора
В. (2.12)
где Кс – коэффициент запаса, учитывающий возможное снижение напряжения сети, ; Кr – коэффициент, учитывающий падение напряжения на тиристорах и обмотках трансформатора, ; Кα – коэффициент, учитывающий неполное открытие вентилей при максимальном управляющем сигнале, .
В.
Определим действующее значение тока вторичной обмотки силового трансформатора
А. (2.13)
где Кi – коэффициент непрямоугольности, учитывающий отклонение формы кривой тока от прямоугольной, , Id – действующий выпрямленный ток, А.
А.
Определим действующее значение тока первичной обмотки
А. (2.14)
Расчетная типовая мощность трансформатора
Вт. (2.15)
Вт.
По расчетной параметрами мощности Ртр подбираем трансформатора типа ТС-1 со следующими основными:
~ номинальная мощность трансформатора, S1н, кВт………...……1,0
~ номинальное линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора, U2н, В…………………………………………………...……170
~ напряжение короткого замыкания, Uкз, %...………………...……10
~ мощность при коротком замыкании, ΔРкз/S1н, %..…………...……5
Страницы: 1, 2
