Количественная оценка моментов и сил сопротивления

 

Нагрузка лифта является потенциальной.

Определим статические моменты для различных режимов работы лифта по общей формуле:

 

М_{с1 пр} = (G_к + К₁∙G_г - G_пр)∙10³∙R / (з∙i),                              (1.12)

 

где з – КПД червячного редуктора;

G_пр – вес потивовеса, кН.

Вес потивовеса определим как:

G_пр = G_к + 0,5∙ G_г = 19 + 0,5∙10 = 24 кН

1. Подъём кабины с грузом:

М_{с1 пр}= (G_к + К₁∙G_г - G_пр)∙10³∙R / (з_пр ∙ i) = (19 + 0,85∙10 – 24)∙ 10³∙ 0,56 / (21,2∙0,63) = 147 Н∙м

2. Подъём кабины без груза:

М_{с2 пр} = (-G_к + G_пр)∙10³∙R / (з_обр ∙ i) = (-19 + 24)∙ 10³∙ 0,56 / (21,2∙0,45) = 293,5 Н∙м

3. Спуск кабины с грузом:

М_{с3 пр} =(G_к + К₁∙G_г - G_пр)∙10³∙R / (з_обр ∙ i) = (19 + 0,85∙10 – 24)∙ 10³∙ 0,56 / (21,2∙0,45)= 205 Н∙м

4. Спуск кабины без груза:

М_{с4 пр} = (-G_к + G_пр)∙10³∙R / (з_пр ∙ i) = (-19 + 24)∙ 10³∙ 0,56 / (21,2∙0,63) = 210 Н∙м

Из приведенных расчётов видно, что самым большим моментом является М_{с2 пр}. Следовательно, самым тяжёлым режимом является подъём кабины без груза. По этому режиму и будем выбирать двигатель.

 

Составление расчётной схемы механической части электропривода

 

Для теоретического исследования реальную механическую часть электропривода заменяем динамически эквивалентной приведенной расчётной схемой, состоящей из сосредоточенных инерционных элементов, соединённых между собой упругими связями, и обладающей таким же энергетическим запасом, как и исходная реальная система привода. Параметрами эквивалентной приведенной расчётной схемы являются суммарные приведенные моменты инерции масс, образованные приведенными массами, связи между которыми приняты жёсткими, и эквивалентные приведенные жёсткости механических упругих связей.

Составляем кинематическую схему для случая, когда кабина лифта находится на первом этаже. Тогда получаем двухмассовую консервативную расчётную схему, одна масса который включает в себя кабину лифта с грузом или без груза, а другая всю остальную механическую часть (вместе с противовесом). Жёсткость определим как:

 

С₁₂ = С / Н ∙ R_пр ∙ К₂,                                              (1.13)

 

где R_пр – радиус приведения, м.

Радиус приведения найдём по следующей формуле:

 

R_пр = R / i = 0,56 / 21,2 = 0,0264 м                        (1.14)

 

Тогда жёсткость:

С₁₂ = С / Н ∙ R_пр ∙ 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 = J_дв + J_вр + J_пр,                                                                 (1.15)

 

где J_дв – момент инерции двигателя, кг∙м²;

J_вр – приведенный к валу двигателя суммарный момент инерции вращающихся частей, кг∙м²;

J_пр – 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. J_вр = 0,25∙ J_дв.

Момент инерции противовеса:

 

J_пр = m_пр ∙ R_пр² = G_пр ∙10³/g ∙ R_пр² = 24∙10³ / 10 ∙ 0,0264² = 1,7 кг∙м²

 

Момент инерции второй массы:

 

J₂ = m_к ∙ R_пр² = G_к ∙10³/g ∙ R_пр² = 19∙10³ / 10 ∙ 0,0264² = 1,3 кг∙м²

 

Определим приведенные к валу двигателя значения точности останова, скоростей, ускорения, пути.

Точность останова:

 

∆ц = ∆S / R_пр = 0,02 / 0,0264 = 0,76 рад               (1.16)

 

Рабочая скорость:

 

w_р = V_р / R_пр = 1,5 / 0,0264 = 56,8 рад/с               (1.17)

 

Пониженная скорость:

 

w_п = V_п / R_пр = 0,28 / 0,0264 = 10,6 рад/с                       (1.18)

 

Допустимое ускорение:

е_доп = а_доп / R_пр = 2 / 0,0264 = 75,7 рад/с²                        (1.19)

 

Угол поворота двигателя при перемещении кабины между двумя этажами:

 

ц = S / R_пр = 3,5 / 0,0264 = 132,6 рад                             (1.20)

 

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.

Анализ и описание системы «электропривод-сеть» и «электропривод-оператор»

 

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.