Електропривод пневматичного транспортера кормів ТПК-15

Реферат

Курсовий проект на тему «Електропривод пневматичного транспортера кормів ТПК-15» виконаний в обсязі: розрахунково-пояснювальна записка на ____ аркушах, таблиць ____, малюнків ____; графічна частина на аркушах формату А4.

Ключові слова: електропривод, потужність, момент.

У проекті розроблений електропривод пневматичного транспортера кормів ТПК-15.

Введення

Комплексна механізація, електрифікація і автоматизація технологічних процесів є генеральним напрямком розвитку сучасного сільського господарства. Основна тенденція розвитку сучасного сільського господарства - його інтенсифікація та індустріалізація на базі досягнень науки, техніки і передового досвіду. Все більш важливе значення набуває автоматизація виробничих процесів, яка стає одним з вирішальних чинників зростання продуктивності праці, збільшення кількості одержуваної продукції, підвищення її якості, зниження собівартості, поліпшення умов праці. Рівень автоматизації і електромеханізаціі сільськогосподарських підприємств надзвичайно високий. Якщо говорити в найзагальнішому вигляді, то кошти автоматики приймаються тут для подачі, розподілу води і миття, приготування і роздачі кормів, регулювання мікроклімату, прибирання та утилізації відходів.

Комплексна механізація передбачає застосування системи машин з високими техніко-економічними показниками для виконання всіх виробничих процесів у кожній потокової лінії. Сучасна система електроприводів припускає, що вони не тільки максимально задовольняють вимогам машин, що працюють в різних режимах, але й досягнута максимальна типізація і уніфікація елементів, більш широко застосовані спеціальні, вбудовані електроприводи, а їх виконання відповідає вимогам навколишнього середовища.

Зміст

Відомість комплекту проектної документації

Завдання на проектування

Введення

1. Технологічні характеристики робочої машини

1.1 Призначення

1.2 Опис конструкції робочої машини

1.3 Опис робочих органів та їх параметрів

1.4 Технологічна схема використання робочої машини

1.5 Вимоги до управління робочою машиною

2. Вибір електродвигуна для приводу робочої машини

1. Розрахунок і побудова механічних характеристик робочої машини під навантаженням і на холостому ходу

2. Розрахунок і побудова навантажувальної діаграми робочої машини

3. Вибір передбачуваного електродвигуна за родом струму, напрузі, кількістю фаз, типу, модифікації, частоті обертання

4. Вибір кінематичної принципової схеми електропривода

5. Приведення потужності, моменту і швидкості робочої машини до валу електродвигуна та обгрунтування режиму його роботи

6. Остаточний вибір електродвигуна за потужністю з урахуванням режиму роботи

7. Перевірка обраного електродвигуна в умовах пуску, перевантажувальної здатності і на допустиму кількість включень в годину

8. Перевірка обраного електродвигуна на нагрівання за цикл навантажувальної діаграми

9. Побудова механічної та електромеханічної характеристик електродвигуна

3. Вибір елементів кінематичної принципової схеми

3.1 Вибір монтажного виконання електродвигуна

4. Розрахунок перехідних процесів в електроприводі

4.1 Обгрунтування способу пуску і гальмування електропривода

5. Розробка принципової електричної схеми управління електроприводом

1. Вимоги до управління машиною і шляхи їх реалізації

2. Опис розробленої схеми управління електроприводом

3. Вибір апаратів захисту електричних ланцюгів і апарата захисту електродвигуна в аварійних станах за критерієм ефективності

4. Вибір апаратів управління електроприводом

6. Визначення показників розробленого електроприводу

1. Розрахунок показників надійності розробленого електроприводу

2. Визначення питомих і енергетичних показників розробленого електроприводу

7. Розробка скриньки управління електроприводом

1. Визначення сумарної площі монтажних зон апаратів і типу скриньки управління

2. Пояснення про розміщення апаратів у ящику управління та складання схеми з'єднань скриньки управління

3. Вибір проводів для схеми з'єднання скриньки управління і кабелів для схеми зовнішніх з'єднань

Вихідні дані

ПНЕВМАТИЧНИЙ ТРАНСПОРТЕР КОРМІВ ТПК-15

Таблиця 1. Вихідні дані

1. Технологічні характеристики робочої машини

1. Призначення

Транспортер-завантажувач призначений для подачі сенажних маси в вежі, обладнані трубопроводом, і інші кормохраніліща висотою до 24м. Найбільша продуктивність досягається при вологості рослинної маси в межах 40 ... 65% і щільності 100 ... 200 . Використання транспортера полегшує вирішення однієї з найважливіших завдань кормозаготівлі - заповнення сенажних веж типу БС-9, 15 місткістю 800 ... 900 т за 4 ... 5 днів.

1.2 Опис конструкції робочої машини

Транспортер-завантажувач ЗБ-50 включає в себе раму 6 з колісним ходом, вентилятор-швирялку 4, приймальну камеру 8, привід 13 вентилятора, привід 11 дисків приймальної камери і шафа керування I.

1.3 Опис робочих органів та їх параметрів

Рама є основою, на якій змонтовані інші складальні одиниці машини. Вона розміщена на осі з двома легкос'емнимі опорними колесами 12. При установці в робоче положення їх знімають з допомогою домкрата. На кінці рами прикріплена сережка 5, за яку машину можна транспортувати зі швидкістю до 10 . До рами приєднані два опорних гвинтових домкрата 7, c допомогою яких машину встановлюють горизонтально.

Вентилятор-швирялка служить для створення повітряного потоку, що транспортує масу по трубопроводу в башту, і складається з ротора з шістьма лопатями і корпусу. Лопаті відхилені назад від радіального положення на 15 °, для проходження маси через вентилятор. Металевий корпус закінчується вихідний горловиною 2, на яку надітий з'єднувальний патрубок З. З'єднання здійснюють двома замками-хомутами. У верхній частині корпусу ввернуть штуцер підвідний воду, для миття вентилятора.

У нижній частині корпусу є отвір для зливу води. Ротор вентилятора-швирялкі виготовлений розбірним з метою заміни лопатей при поломці або зносі. Ротор приводиться в дію від електродвигуна 14 через клиноременную передачу.

Приймальня камера з живильним механізмом призначена для подачі корму в корпус вентилятора-швирялкі. Вона являє собою два патрубки, які входять у корпус вентилятора з обох сторін через вікна розміром 1000х650 мм. Усередині патрубків розташовані два відцентрових диска 9, на яких встановлено по чотири лопатки. При обертанні дисків створюється повітряний потік, сприяючий направленого руху кормів у вентилятор. Привід дисків здійснюється від електродвигуна.

1.4 Технологічна схема використання робочої машини

Виконання робіт. Перед початком робіт підготовляють майданчики, очищають від сміття і розставляють обладнання.

До складу устаткування технологічної лінії по завантаженню башт входять: кормороздавальник КТУ-20.000, транспортер-завантажувач ЗБ-50, трубопровід вежі і розподільник маси у вежі РМБ-9, 15. Сенажних маса завантажується навантажувачем в кормороздавальник, відрегульований на нормальну подачу.

Через вивантажний вікно кормораздатчика поперечним транспортером маса подається безперервним потоком з потрібною рівномірністю на обертові диски живильного механізму завантажувача веж. При цьому кормороздавальник встановлюють так, щоб потік маси з вікна кормораздатчика поділявся дисками живильного механізму на два потоки приблизно однакової інтенсивності. Обертаючись у різні боки, диски направляють обидва потоку по патрубках в кожух вентилятора-швирялкі. При обертанні ротора виникає повітряний потік, що засмоктує масу корму в кожух вентилятора. Крім того, лопатки відцентрових дисків живильного механізму створюють додаткові повітряні потоки вздовж стінок патрубків, які утримують корм в підвішеному стані, зменшуючи тертя об стінки. У кожусі вентилятора корм поступає на лопаті ротора, ковзає по них, потрапляє у вихідний патрубок і потім розкидається в трубопровід. Повітряним потоком корм транспортується по трубопроводу вежі під її купол до розподільника маси РМБ-9, 15. При переміщенні важкий продукт (сенажних маси підвищеної вологості, свіжоскошеної зеленої маси) заслінки в боковинах кожуха вентилятора повинні бути повністю закриті. При завантаженні легким продуктом (сенажних маси зниженої вологості) заслінки відкриваються повністю для додаткового забору повітря.

1.5 Вимоги до управління робочою машиною

Шафа управління з пускозахисною апаратурою та кабелями для підключення монтують на машині в найбільш безпечному для обслуговуючого персоналу місці. Тут же знаходиться робоче місце оператора. У шафі змонтовані запобіжники для захисту електродвигунів від струмів короткого замикання. Захист від перевантажень здійснюється тепловими реле.

2. Вибір електродвигуна для приводу робочої машини

2.1. Розрахунок і побудова механічних характеристик робочої машини під навантаженням і на холостому ходу

Номінальна кутова швидкість w _CH робочої машини і номінальний момент визначаються за формулами:

w _CH = 0,1045 n _н,; (1)

w _CH = 0,1045 ((no (lS _H)) = 0,1045 ((1500 (l-0, 06)) = 303 рад / с.

(2)

Щоб побудувати характеристику необхідно скористатися узагальненою формулою:

, (1.3)

Де М _СО - момент опору механізму, що не залежить від швидкості, Н × м;

М _С - момент опору механізму при швидкості w, Н × м;

w - поточна (задається) кутова швидкість, рад / с;

a - показник ступеня, що характеризує зміну моменту опору від швидкості.

Для побудови графіка необхідно визначити М _з, a і Мтрог. керуючись таблицею 1.1., [1],

Показник ступеня приймається a = 2, [1, с.11]. Для переведення в іменовані одиниці користуємося формулами:

Для побудови механічної характеристики робочої машини на холостому ходу визначимо М _снхх:

М _снхх = Рсхх / (6)

М _снхх = 0 Нм;

Знаходимо їх істинні значення:

За даними розрахунку будуємо графік механічної характеристики, (лист № 1 графічної частини).

2.2 Розрахунок і побудова навантажувальної діаграми робочої машини

Для побудови навантажувальної діаграми зробимо аналіз роботи установки. Початок руху здійснюється з мінімальним завантаженням, потужність машини при цьому також мінімальна, але потім гній завантажується і до кінця потужність стає рівної номінальної.

Мінімальна потужність машини дорівнює: Рх.х. = 0 кВт,. Час за який навантаження збільшується з Р _м.мін до Р _м.ном - 40 хвилин.

Навантажувальна діаграма представлена ​​на листі 1 графічної частини.

2.3 Вибір передбачуваного електродвигуна породу струму, напрузі, кількістю фаз, типу, модифікації, частоті обертання

Тваринницькі комплекси РБ в основному підключені до загальної енергосистеми на змінну напругу трифазного синусоїдального струму, тому вибираємо двигун асинхронний з короткозамкненим ротором з частотою обертання 3000 об / хв, (з економічних міркувань), U = 380/220 В., типу АИР, в яких лакове покриття обмотки більш стійке до агресивного середовища тваринницького приміщення. Кліматичне виконання УХЛ і категорії розміщення-2, тому що установка знаходиться всередині приміщення.

2.4 Вибір кінематичної принципової схеми електропривода

Визначимо загальне передавальне число:

(9)

де, - Номінальна кутова швидкість ротора двигуна, рад / с,

- Номінальна кутова швидкість обертання вихідного валу редуктора, рад / с,

(10)

де, - Лінійна швидкість робочого органу, м / с;

- Радіус приводного барабана, м;

.

Орієнтовна потужність електродвигуна Р _{'н та} й приведена до валу електродвигуна потужність Р' _сн визначається за формулою:

(11)

де, Р _сн - потужність на валу робочої машини при номінальному навантаженні, кВт;

- Загальне ККД передач, о.е.

;

= 7,5 кВт.

2.5 Приведення потужності, моменту і швидкості робочої машини до валу електродвигуна та обгрунтування режиму його роботи

Приведення потужності робочої машини до валу електродвигуна виконувалося за формулою (11), з якої випливає, що наведена потужність Р'сн незначно більше потужності Р _сн на валу робочої машини і залежить від ККД передачі.

Наведений до валу електродвигуна момент опору робочої машини обчислюється за формулою:

; (12)

Нм;

випливає, що приведений до валу електродвигуна момент Mc 'може значно відрізнятися від моменту Мс робочої машини при великому передаточному числі.

Приведення номінальної кутової швидкості _СН робочої машини до валу електродвигуна виконується за формулою: _СН = 0,1045 ((no (l - S _H));

_СН = 0,1045 ((3000 (1-0,035)) = 303 рад / с, (13)

Режим роботи електроприводу визначається за навантажувальною діаграмі з урахуванням постійної часу нагріву електродвигуна, часу його роботи, чи часу циклу.

Оскільки електродвигун остаточно не обраний, то орієнтуємося наближено на потужність Р _{Стройтрест.} З цієї потужності орієнтовно вибираємо постійну часу нагріву Т _н з додатка К, [1]:

Тн = 22,95 хв.

Час роботи електродвигуна становить 20 хвилин (до ЗТ _Н) і після відключення пауза триває більше 6ТД, а після відключення може охолонути до навколишньої температури, то режим роботи S 2 - короткочасний.

2.6 Остаточний вибір електродвигуна за потужністю з урахуванням режиму роботи

Якщо режим роботи S 2, то вибираємо електродвигун тривалого режиму для короткочасної роботи, короткочасно перевантажуючи його. Для обліку допустимого перевантаження визначимо коефіцієнт термічний

до _т і механічний до _м перевантаження:

; (14)

(15)

де t _Р - час роботи електродвигуна по навантажувальної діаграмі, хв;

a - відношення постійних втрат у двигуні до змінних; a _Н взяти за даними додатків Р або С для електродвигуна, потужність якого Р _Н найближча менша до Р _Е. , ( = 0,64; додаток С [1]);

Т _Н - постійна часу нагрівання вибраного електродвигуна, хв. (Додаток К).

;

.

Електродвигун вибираємо за умовою:

Рн> Р / К _м; (16)

Ph> 7000 / 1,16 = 6034 Bt;

Р _н = 7,5 кВт.

Остаточно вибираємо електродвигун АІР112М2. Дані про вибір електродвигуна заносимо в таблицю 2.6.1

Таблиця 2.6.1

Для приводу робочої машини застосовуємо мотор-редуктор 7МЧ-М-150-150-Л1 / / 3,0 / 4-200Л-К1, черв'ячний, одноступінчатий.

• крутний момент на вихідному валу, М = 1289 Нм;

• коефіцієнт експлуатації FS = 0,9.

2.7 Перевірка обраного електродвигуна в умовах пуску, перевантажувальної здатності і на допустиму кількість включень в годину

Перевірка за умовами пуску:

(17)

(18)

(19)

де, Мп, мiн - пускової і мінімальний моменти електродвигуна, Нм;

МСО, МСМ - момент, необхідний для обертання робочої машини при швидкості = 0, = _МІН;

і - Час пуску електродвигуна під навантаженням і допустимий час пуску, с;

; Де, V-швидкість зростання температури при пуску, ° С / с;

; (21)

; (22)

; (23)

; (24)

; (25)

= 0,1045 - ((3000 (1-0,035)) = 303 рад / с.

= 7000/303 = 23,1 ;

= 2,0 23,1 = 46,2 ;

= 1,6 23,1 = 36,96 ;

= 2,2 23,1 = 50,82 ;

;

де J-момент інерції ротора електродвигуна, ;

с.

с.

46,2 0,9 1,3 23,1; 37,42 30,03;

36,96 0,9 0;

5,26 0,13.

Перевірка електродвигуна на подолання максимального навантаження:

;

;

рад / с;

;

10081 9750.

Висновок: за перевіряється умов електродвигун обраний правильно

2.8 Перевірка обраного електродвигуна на нагрів за цикл навантажувальної діаграми

Розрахунок кривої нагріву і охолодження проводимо за формулою:

(29)

де - Усталена температура, (Для кожного ступеня навантаження визначається окремо);

(30)

де - Втрати потужності в електродвигуни при навантаженні на валу , Вт;

А _Н - номінальна тепловіддача електродвигуна, Вт / ; Визначається за формулою 2.9 (див. пункт 2.9).

t - час, хв (від початку дії даної ступеня навантаження);

Т _Н - постійна часу нагрівання, хв (одне значення для всіх ступенів навантаження);

; (31)

- Початкова температура перевищення, (Для кожного ступеня навантаження різна величина. Наприклад, для другого ступеня навантаження початкова температура перевищення дорівнює кінцевій температурі на першій ділянці).

С - питома теплоємність електродвигуна масою m;

;

Р - втрати потужності при неномінальний навантаженні.

Приймаються = 70 ° С;

де = 0,5

Р _Н - втрати потужності при номінальному завантаженні:

;

Підставивши числові значення у формули одержимо:

На початку роботи = 0 , А = 165,27 . При відключенні двигуна = 165,27 , А = 0 ,. Це описується залежностями:

При побудові кривої охолодження, слід врахувати, що для самовентіліруемого електродвигуна Т _охол = 2Т через погіршення тепловіддачі.

Для побудови графіків нагріву електродвигуна треба задатися проміжними значеннями часу. Розрахунки зводимо в таблиці 2.8.1. і 2.8.2.

Таблиця 2.8.1. Графік нагріву електродвигуна.

Графічно залежності представлені в графічній частині проекту (креслення № 3).

Висновок: температура нагріву вибраного електродвигуна не перевищує допустиму для даного класу ізоляції.

2.9 Побудова механічної та електромеханічної характеристик електродвигуна

Побудова механічної характеристики електродвигуна при U ном проводимо по п'яти характерних точках:

1. Мп = 46,2 Нм; = 0;

2. Мmin = 36,96 Нм; = 59,136 рад / c;

3. Мк = 50,82 Нм; = 111,804 рад / c;

4. Мн = 23,1 Нм; = 292,3 рад / c;

5. М = 0, = 315 рад / c;

(38) (39) (40)

Електромеханічну характеристику електродвигуна будуємо по чотирьох точках.

1. при I н;

2. при I о;

3. при I к;

4. при I п;

Струм холостого ходу визначимо за формулою:

;

Струм при максимальному ковзанні:

о.е.;

Номінальний струм в о.е. дорівнює 1. Пусковий струм у о.е. вказується в каталогах, тому виробляємо перерахунок струму в іменовані одиниці за формулами:

Io = io * I н;

I к = i к * I н;

I п = i п * I н;

;

I 0 = 0,25 * 14,56 = 3,64 А;

I к = 3,61 * 14,56 = 52,56 А;

I п = 7,5 * 14,56 = 109,2 А;

При Io, S = 0;

I н, S = S н = 0,035;

I до, S = S к = 0,22;

I п, S = 1;

Графіки механічної та електромеханічної характеристик представлені в графічній частині.

3 Вибір елементів принципової кінематичної схеми

3.1 Вибір монтажного виконання електродвигуна

При застосуванні мотор-редуктора використовуємо електродвигун з фланцевим кріпленням виконання IM 3001 без лап, з фланцем великого діаметра, доступним із зворотного боку, з кріпляться отворами без різьби, з одним циліндровим кінцем валу, розташованим горизонтально.

4 Розрахунок перехідних процесів в електроприводі

4.1 Обгрунтування способу пуску і гальмування електропривода

Запуск двигуна виробляємо прямим пуском без навантаження і з попередніми розгоном його на холостому ходу. Спосіб гальмування в цьому технологічному процесі - масою рухомих частин і невеликий инерционностью редуктора. Примусове гальмування не застосовуємо, тому що в цьому немає необхідності.

5. Розробка принципової електричної схеми управління електроприводом

5.1 Вимоги до управління машиною і шляхи їх реалізації

У пункті 1.5. були пред'явлені вимоги до управління робочою машиною, в даному пункті представимо шляхи їх реалізації.

Для забезпечення світлової сигналізації застосовуємо сигнальну лампу без додаткового резистора. Для забезпечення ручного дистанційного керування застосовуємо електромагнітний пускач і кнопкову станцію.

Застосовувані апарати управління і захисту електродвигуна будуть розраховані в наступних пунктах.

За завданням необхідно пов'язати роботу поперечного і поздовжніх транспортерів, передбачити ручний і автоматичний режими. Згідно технологічного процесу спочатку повинен включатися поперечний, а потім поздовжній транспортери. Для цього необхідно передбачити у схемі реле часу.

5.2 Опис розробленої схеми управління електроприводом

При включенні автоматичного вимикача подається напруга в ланцюзі управління і на силові контакти магнітних пускачів. При натисканні кнопки SB 2 замикається ланцюг магнітного пускача КМ1 і запускається електродвигун транспортера Ml поперечного конвеєра. Про роботу електродвигуна сигналізує лампа HL1. Вимкнення електродвигуна проводиться натисненням кнопки SB1.

Для включення поздовжнього транспортера оператор натискає кнопку SB 3.

У схемі також передбачений автоматичний режим. В автоматичному режимі програмне реле часу КТ1 відповідно до заданої програми, замикає свої контакти, на час достатня для роботи поздовжнього транспортера. При замиканні контактів КТ1 включається реле часу КТ2, яке своїми контактами включає магнітний пускач поперечного конвеєра КМ1 і готує ланцюг для включення КМ2. КМ1 своїми контактами включає поздовжній транспортер, коли час роботи закінчиться - розімкнуться контакти програмного реле КТ1, знеструмиться котушка реле КТ2, яке своїми контактами відключить поздовжній транспортер і поперечний через деякий час, достатній для звільнення його від гною.

Апарати захисту захищають двигун від перевантаження і струмів короткого замикання.

5.3 Вибір апаратів захисту електричних ланцюгів і апарата захисту електродвигуна в аварійних станах за критерієм ефективності

Вибір апаратів захисту електричних ланцюгів.

Автоматичний вимикач обираємо за номінальній напрузі, номінальному струму автомата, номінального струму расцепителей.

Номінальна напруга автомата повинно відповідати номінальній напрузі мережі, В:

(47)

Номінальний струм автомата повинен відповідати тривалого струму електроприймача, А:

(48)

Номінальний струм розчеплювача повинен відповідати тривалого струму електроприймача, А:

Вибір автоматичного вимикача:

380 = 380 B

U н = 380В,

I дл = 14,56 А,

I н = 16 А,

Вибираємо автоматичний вимикач AE 2026.

Вибір типу захисного апарату електроприводу транспортера наводимо за критерієм ефективності:

;

де - Ймовірність відмови даного електродвигуна i-го механізму з y причини;

- Ймовірність спрацьовування к-го пристрої захисту при основних аварійних режимах АТ на i - му механізмі.

Таблиця 5.3.1. Значення ймовірності відмови транспортерів з різних причин.

Таблиця 5.3.2. Значення ймовірностей спрацьовування захисту з різних причин

Ефективність перевіряють для всіх захистів:

1. Теплове реле:

Е = 0,23-0,6 +0,41-0,45 = 0,14 +0,18 = 0,32;

2. ЕЛ:

Е = 0,23-0,8 = 0,18;

3. РЗД-3М/БСЗД-1:

Е = 0,23-0,8 +0,41-0,9 = 0,18 +0,37 = 0,55;

4. УВТЗ

Е = 0,23 -0,8 +0,41 * 0,67 +0,1 * 0,9 = 0,18 +0,27 +0,09 = 0,54.

5. УЗ:

Е = 0,23 * 0,8 +0,41 * 0,9 +0,26 * 0,5 +0,1 * 0,9 = 0,18 +0,37 +0,09 = 0,64.

6. УЗО: Е = 0,23 * 0,6 +0,41 * 0,67 +0,1 * 0,9 = 0,14 +0,27 +0,09 = 0,5.

Таблиця 5.3.3. Результати розрахунку критерію ефективності

Як показав розрахунок найбільш підходящою захистом є типу УЗ-пристрій захисту електродвигуна при неповнофазному режимі, при перевантаженні по струму, при перевантаженні по температурі і при зниженні опору ізоляції. Приймаються УЗ-10-44УЗ.

5.4 Вибір апаратів управління електроприводом

Для дистанційного управління електроприводом вибираємо електромагнітний пускач.

Магнітний пускач вибирається по номінальному струмі і номінальній напрузі:

(51)

(52)

Вибираємо магнітний пускач ПМЛ - 212002 за умовами:

380 = 380 В;

25> 14,56 А;

Uh = 380 B, 1н = 25 А.

Для управління схемою вибираємо пост управління кнопковий типу ПКЄ-122-2у2. Кнопки мають електрично не пов'язані прикінцеві і розмикаючих контакти з подвійним розривом. Номінальна напруга 500В, 50-60 Гц змінного і до 220 постійного струму. Номінальний струм контактів 15 А.

В якості сигнальної арматури вибираємо АЛС-12У2 на напругу 220 В.

6. Визначення показників розробленого електроприводу

6.1 Розрахунок показників надійності розробленого електроприводу

Під показниками надійності розуміють кількісні характеристики одного або декількох властивостей, складові надійність пристрою. Показники надійності відновлюваних та невідновлюваних пристроїв різні.

Основними показниками безвідмовності елементів невідновлювальних систем є: ймовірність безвідмовної роботи; інтенсивності відмов; середнє напрацювання на відмову.

Імовірність безвідмовної роботи R (Пе) являє собою ймовірність того, що в межах заданої напрацювання Т - відмови пристрою не виникає. Статистична оцінка R (Пе) визначаємося відношенням числа пристроїв, безвідмовно пропрацювали до моменту часу Те до числа пристроїв, працездатних в початковий момент часу. Нижня R (Пе) при довірчій ймовірності R *= 0,8 повинно вибиратися в межах 0,99 ... 0,75.

Інтенсивність відмов A (t) - ймовірність відмови невідновлювальної пристрої, в одиницю часу. Інтенсивність відмов - щільність умовної ймовірності виникнення відмови невідновлювальної пристрою, що визначається для даного моменту часу за умови, що для цього моменту відмова не виникла. Інтенсивність потоку відмов -Середня кількість відмов для розглянутого моменту часу. Верхнє значення й (1) при R *= 0,8 для пристрою може за ГОСТом перебувати в межах від 0,8-10 до 50 - 1 / ч.

Середнє напрацювання до відмови ТСР - математичне визначення напрацювання пристрою до першої відмови.

Для відновлюваних пристроїв показниками безвідмовності є: 1 - вірогідність напрацювання між відмовами R (Т _е); 2-параметр потоку відмов ; 3 - напрацювання на відмову t _H.

Імовірність напрацювання між відмовами R (T е.) є ймовірність того, що напрацювання між відмовами більше заданого значення Те.

Параметр потоку відмов є щільність ймовірності виникнення відмови, відновлюваного пристрою, що визначається для даного моменту часу. Статистично параметр потоку відмов оцінюється середнім числом відмов в одиницю часу, віднесених до числа спостережуваних пристроїв.

Ставлення напрацювання Т (відновлюваного пристрою до математичного сподівання m числа його відмов протягом цього напрацювання) називають напрацюванням на відмову tH = T / m.

У сталому режимі роботи параметр потоку відмов є постійною величиною , А напрацювання на відмову t _H = l / ,

Показниками ремонтопридатності для відновлюваних пристроїв є відновлення в заданий час т _е і середній час т _в відновлення, що представляє собою математичне сподівання часу відновлення працездатності.

До комплексних показників надійності відносяться коефіцієнт готовності

До _г = tH (tH + t _B), (53)

і коефіцієнт технічного використання

K єї = t H / (tH - tB + t обс)

де t обс-час планового технічного обслуговування за період Т, ч.

Електроприводи, уявляючи, є комплексом спільно діючих елементів, як правило, є ремонтованих. Після відмови вони піддаються ремонту і продовжують працювати далі. У цих умовах термін служби (технічний ресурс), електроприводу визначається не фізичним зносом, старінням і разрегуліровка окремих елементів, а зниженням ефективності всієї системи в цілому і недоцільністю її подальшої експлуатації. Зазвичай він вибирається рівним амортизаційному терміну служби керованого об'єкта.

Головною особливістю електроприводів є те, що оцінка якості їх функціонування проводиться за економічним критерієм. При цьому показники надійності вибираються з умови отримання найбільшого економічного ефекту від їх застосування. В якості основного показника безвідмовності електроприводу приймається ймовірність - R (Т _е) напрацювання між відмовами більше заданого значення Т _е, а в якості основного показника ремонтопридатності - ймовірність відновлення в заданий час.

У більшості випадків можна використовувати в якості моделі розподілів часу безвідмовності роботи елементів систем управління електроприводами експоненційний розподіл. Повною і зручною характеристикою цього розподілу є інтенсивність відмов, що має постійне значення. Параметр потоку відмов системи з основним з'єднанням елементів дорівнює сумі інтенсивностей відмов елементів:

(54)

Показник безвідмовності системи - ймовірність R (Пе) напрацювання між відмовами більше Те:

(55)

Відновлення систем управління електроприводами зазвичай включає ризик несправностей і подальший ремонт. У цьому випадку підходящої моделлю розподілу часу відновлення є розподіл Ерланга. Середній час відновлення системи визначається через середні часи відновлень , Що входять до неї елементів з урахуванням ймовірностей відмов:

Показники надійності системи встановлюються в технічному завданні. Зазвичай це - R (T _3), Якщо вони не досягаються, то

вживають таких заходів підвищення надійності (у порядку переваги):

1. - Зниження електричних навантажень на елементи схеми; (розвантаження);

2. - Використання елементів з більш високими показниками надійності (заміна), 3 - полегшення температурних умов роботи, елементів: 4 - резервування елементів; 5 - резервування вузлів.

У графу 3 матеріалів вписуються з принципової електричної схеми, а до граф 2 і 4 - з таблиці специфікації до схеми.

У таблиці не рекомендується вписувати сигнальну арматуру, додаткові резистори сигнальної арматури, розетки, лампи освітлення, дзвінки, кнопки контролю справності сигнальних ламп і ін елементи, відмови яких не впливають на працездатність схеми, а лише ускладнюють її експлуатацію.

У графу 5 вписати номінальні коефіцієнти ненадійність. Якщо коефіцієнти ненадійності взяті середньостатистичні, до граф 9,11,12 слід відразу ж проставити .

За результатами проведеного аналізу електричних і температурних режимів роботи елементів визначають фактичні робочі параметри, коефіцієнти електричних навантажень і температуру в місцях встановлення елементів. Ці дані вписуються в графи 6 ... 8.

У графи 9 ... 11 вписуються поправочні коефіцієнти- враховують режими роботи та умови експлуатації.

Коефіцієнт характеризує залежність від навантаження, - від температури навколишнього середовища та навантаження; а ₂ - від умов навколишнього середовища. Для пускачів реле знаходять окремо коефіцієнти для котушок і контактів.

У графу проставляється коефіцієнт (графа 13):

(57)

Для реле пускачів і контактів, що характеризуються окремо коефіцієнтами надійності котушок і контактних груп, коефіцієнт ненадійності для заданих умов експлуатації визначається наступною формулою:

(58)

де, Kj і кю - відповідно коефіцієнти ненадійності обмотки і однієї групи контактів знаходяться з табл.5.1. а ₃ - поправочний коефіцієнт, що враховує рівень електричного навантаження контактів; -Поправочний коефіцієнт, що враховує частку часу перебування обмотки під напругою протягом одного циклу роботи. -Фактичне і номінальне число включень апарату на годину; = 10, саме для 10 включень у годину дані коефіцієнти

Для пускачів і контакторів слід виділяти силові контакти, розраховані на номінальний струм, і блок-контакти (зазвичай розраховані на струм 4 А). Для кожного контакту або контактної групи визначається своя навантаження. Ставлення для всіх контактів однакове.

У графу 14 вписують коефіцієнти використання елементів по часу, що визначаються формулою:

(59)

де і t _y - відповідно час (активною) роботи елемента і вузла (установки). Час встановлюють при аналізі схеми. Наприклад, діоди в ланцюзі динамічного гальмування двигуна працюють 10 с. протягом 1 циклу, що триває 1 хвилину. У цьому випадку коефіцієнт їх використання

У графу 15 записується результуючий коефіцієнт ненадійності елемента

Для елементів ненадійність до графи 15 проставляється коефіцієнт kj з графи 13.

У графу 16 вписується кількість однотипних елементів працюють в одних і тих же електричних режимах при однакових зовнішніх умовах і коефіцієнті використання; якщо хоча б одна з цих умов не виконується, елементи повинні бути віднесені до різних груп.

У графу 17 записують результати твори N, Kj.

У графу 19 записують час відновлення елементів

Підсумовуються дані по графі 17, в результаті одержують суму

Обчислюють ставлення даних кожного рядка графи (стовпця) 17 до суми і записують результат в графу 18.

Дані графи 13 множать на дані графи 19 порядково, і результати заносять в графу 20.

Обчислюють суму даних по графі 20. Ця сума є середнім відновлення системи .

У графі "Примітка" вказують (уточнюють) параметри елементів, місце установки, якщо елемент встановлюють не в ящику управління, ступінь захисту, клас ізоляції обмоток, скільки контактів використовується і т.п.

Обчислюємо параметри надійності:

Параметр потоку відмов

- Інтенсивність відмови базового елементу системи ( = 0,03) (56)

Показник безвідмовності системи - ймовірність К (Т ₃₎ напрацювання між відмовами більше Т ₃

де Т ₃ - час експлуатації в році, ч.

Напрацювання на відмову, год:

Середній час відновлення системи:

.

Імовірність відновлення системи в заданий час.

де, - Мінімальний час заданий технічними умовами для відновлення системи, щоб не порушити технологічний процес.

Коефіцієнт готовності:

Таким чином, отримали:

;

;

;

;

6.2 Визначення питомих і енергетичних показників розробленого електроприводу

- Питома енергоємність електроприводу

а = Р1 СР / Q;

де Р1 сер - середня потужність, що підводиться по навантажувальної діаграмі, кВт;

Q - продуктивність установки, т / год;

а = 0,55 кВт / год;

- Середній коефіцієнт завантаження:

Кн ср = Р2 СР / Рн;

Де Р 2 сер - середня потужність на валу, кВт;

Кн. сер = / 7,5 = 0,93

- Середній коефіцієнт потужності:

;

де U сер - середнє лінійне напруга, В;

- Споживана потужність з мережі електроприводу:

- Споживана енергія на рік:

кВт;

де к - коефіцієнт, що враховує ручний режим.

7. Розробка скриньки управління електроприводом

7.1 Визначення сумарної площі монтажних зон апаратів і типу скриньки управління

На аркуші графічної частини № 5 показана можлива установка елементів схеми з урахуванням монтажних зон, які визначаються за вимогами ТМЗ-3-141-90; ТМЗ-155-90; ТМЗ-19-90; ТМЗ-13-90.

Таблиця 7.1.1. Монтажні зони апаратів.

Після компонування приладів всередині щита приладів, визначаємо тип і розміри щита з урахуванням монтажних зон апаратів.

Щити (ящики) є сполучною ланкою між об'єктом управління і оператором. На них мають у своєму розпорядженні засоби контролю, управління технологічним процесом, а також мнемосхеми, накладні написи.

Вибір ящиків виробляють згідно монтажним зонам апаратів, які будуть розташовуватися в ньому. Знайдемо необхідну площу монтажної панелі щита й двері:

(66)

(67)

де, Н і В-монтажні зони апаратів, що встановлюються в щиті (ящику) або на двері.

= 250 * 80 * 2 +200 * 75 +200 * 120 * 2 +200 * 120 +200 * 75 * 2 ​​= 157000 мм ^2.

= 150 * 80 * 4 +100 * 60 * 2 = 60000 мм ^2.

Приймаються ящик управління типу ЯУЕ-0643.

7.2 Пояснення про розміщення апаратів у ящику управління та складання схеми з'єднань скриньки управління

У ящику управління встановлюємо автоматичний вимикач, магнітний пускач, УЗ, кнопкову станцію. Для підключення зовнішніх проводок встановлюємо клемну колодку. На дверцятах скриньки встановлено сигнальна лампочка HL. Всі апарати в ящику кріпляться па рейках. Компонування апаратури всередині щитів повинна виконуватися з урахуванням конструктивних особливостей цих виробів і забезпечення монтажу та експлуатації, а також із урахуванням допустимих полів монтажу. Розміри допустимих полів монтажу враховують установку інфікованих елементів для внутрішньощитового монтажу електричних і пневматичних апаратів, а також прокладку проводів всередині щитів.

Апарати всередині щитів потрібно групувати за належністю та систем управління, вимірам і сигналізації, а всередині цих груп - по роду струму, значенням напруги, типами апаратів. Для зручності монтажу та обслуговування двері малогабаритних щитів і поворотна рама відкриваються зліва направо. Електричні проводки, як правило, повинні розміщуватися у лівій частині з монтажною сторони щита. Перш, ніж визначити геометричні розміри щита, необхідно попередньо уточнити вид, кількість апаратів і їх монтажні зони, див. таблицю 7.1.1.

Схему сполук виконуємо на підставі розробленої принципової схеми і креслення загального вигляду щита управління відповідно до вимог ГОСТ 2.702-75 «Правила виконання схем».

Схему виконуємо без масштабу. При цьому апарати (включаючи ряди затисків) показуємо відповідно до їх дійсним розташуванням.

Апарати зображуємо у вигляді монтажних символів, що представляють собою схеми внутрішніх з'єднань окремих апаратів, приладів. Символ апарату обводиться тонкої суцільною лінією, на кресленні розміщуємо вільно з урахуванням місця для розміщення їх нумерації, а також з урахуванням маркування відходять від апаратів проводів. Кожному апарату присвоюється номер, номери проставляємо зліва направо, зверху вниз по порядку, починаючи з 1, спочатку для однієї складальної одиниці, потім для іншої. Нумерація проставляються в кружечках. При цьому над рисою записуються порядковий номер апарата, а під рискою - позиційне позначення цього апарату в принциповій схемі.

7.3 Вибір проводів для схеми з'єднання скриньки управління і кабелів для схеми зовнішніх з'єднань

У силового ланцюга використовуємо мідні одножильні проводу типу ПВ1 перетином більше 1 мм ^2, а в колах управління - багатожильні мідні дроти типу ПВЗ, перерізом до 1 мм ^2. Переріз провідників визначаємо по допустимому струму, таблиця 6.5, [1]:

I ^* доп = I доп * 0,7; (68)

I доп = 16,1 А;

I ^* _доп = 0,7 * 16,1 = 11,27 А.

Приймаються перетин провідника прокладається у шафі - 1 мм ^2, в силовому ланцюзі - 2,5 мм ^2.

8. Висновок за проектом

Таблиця 8.1. Результати роботи над проектом.

Література

1. Гурін В.В. Бабаєва Є.В. Навчально-методичний посібник з курсового та дипломного проектування-"Електропривод", частина 1.-М.: бгати, 2006.

2. Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни "Електропривод" для студентів спеціальності 3114 - "Електрифікація с / х" .- М.: ротапринт БАТУ, 1992.

3. Фоменков А.П. Електропривод с / г машин, агрегатів та потокових ліній - М.: Колос, 1984.

4. Ануров В.І. Довідник конструктора-машинобудівника: у 3-х т. Т.З - 5-е вид., Перераб. і доп .- Машинобудування, 1979.