Разработка электропривода прокатного стана холодной прокатки - Курсовая работа

Прокатный стан за четыре пропуска должен прокатать полосу необходимой толщины. Обработка металла прокаткой занимает важное место в металлургическом производстве. Прокатный стан - это устройство, состоящее из большого количества механизмов, объединенных одним технологическим процессом. В прокатном стане имеются главные механизмы - рабочие валки прокатной клети и вспомогательные механизмы, обеспечивающие непрерывность технологического процесса. Электропривод прокатного стана получает питание от 3-фазной сети переменного тока частотой 50 Гц ,напряжением 380 В, Кинематическая схема прокатного стана приведена на рисунке 2 и в графической части курсового проекта.Целью данного анализа является количественная оценка моментов и сил, противодействующих движению за весь цикл работы, что является основой для силового расчета двигателя. Рассчитаем статический момент приведенный к валу двигателя: , где: Мс - момент, приведенный к валу двигателя Для теоретических исследований реальную механическую часть электропривода заменяют динамически эквивалентной приведенной расчетной схемой, состоящей из сосредоточенных инерционных элементов, соединенных между собой упругими связями, и обладающей таким же энергетическим запасом, как и исходная реальная система привода [1]. Определим моменты инерции элементов , входящих в состав привода. Обозначим Jдв = Х , тогда момент инерции редуктора , приведенный к валу двигателя Jред = 0,4Х ; момент инерции муфты Jмуф = 10,5 , момент инерции шпинделей Jшп = 4,2 .В соответствии с заданием привод осуществляет работу по следующему алгоритму : разгон на холостом ходу , выход на рабочую скорость , наброс момента , работа под нагрузкой , сброс момента , работа на рабочей скорости на холостом ходу , переход на повышенную скорость . Нагрузочная диаграмма механизма представляет собой зависимость приведенного к валу двигателя момента (или мощности, если известно передаточное число редуктора) в функции времени за цикл работы. На данном этапе проектирования имеется возможность рассчитать и построить только упрощенную нагрузочную диаграмму - зависимость статических моментов в функции времени, т.е. без учета динамических нагрузок. Упрощенная нагрузочная диаграмма рабочей машины (механизма), построенная по рассчитанным для каждого участка цикла работы статическим нагрузкам, приведена на рисунке 4. Нагрузочная диаграмма по расчетным данным имеет вид : Рисунок 4 - Нагрузочная диаграммаПолученная количественная и полная качественная оценка условий работы электропривода является основой выбора возможных решений, как по силовому электроприводу, так и по схемам управления. Выбор вариантов привода осуществляется на основе изучения существующих типовых электроприводов для данного класса рабочих машин, определяя конструкцию механической части привода, возможные типы двигателей и способы регулирования координат. настоящее время 80 % применяемых двигателей - это двигатели переменного тока. При анализе литературных источников удалось установить, что в главных электроприводах прокатных станов холодной прокатки применяются две системы: а) УВ - ДПТ; В электроприводе существует два способа регулирования координат: А) полноценное; В данном случае применяем полноценное регулирования координат, то есть при изменении скорости вращения вала электродвигателя изменяется .Расчет мощности двигателя производят, как правило, по следующим критериям: - по нагреву; Расчет мощности двигателя по нагреву должен производится путем определения наибольшей температуры перегрева его изоляции tmax и сравнение ее с допустимой тдоп : (4.1) где: ? = ? - ?охл Этот метод для практических расчетов затруднен поскольку возникают определенные сложности построения кривой нагрева двигателя. Поскольку двигатель работает в длительном режиме с переменной нагрузкой (колебания момента на вагу двигателя более 8% от его среднего значения), мощность двигателя выбираем по формуле При расчете эквивалентного момента не учитывалось ухудшение охлаждения двигателя при работе на пониженных скоростях в связи с тем, что двигатели такой мощности оснащаются независимым вентилятором типа «наездник».Исходя из требуемого напряжения питания двигателей (напряжение удвоенное в связи с последовательным соединением якорных обмоток) и расчетной мощности выбираем трансформатор: ТМНПД-5000/10 У2; исполнение 5, соединение обмоток . Паспортные данные трансформатора: Номинальная полная мощность трансформатора: ВА; Рассчитаем параметры трансформатора: Номинальный фазный ток вторичной обмотки: А; (4.7) Активное сопротивление фазы вторичной обмотки: Ом; (4.8) Так же, исходя из вышеописанных соображений, выбираем тиристорный преобразователь ТПП1.Все расчеты будут проведены для одного двигателя исходя их тех предположений, что напряжение распределяется по якорным обмоткам равномерно, ток общий, момент-одинаковый. Нагрузка на один двигатель принимается половиной от общей. Приведем сопротивления к рабочей температуре: Коэффициент приведения равен: ; (5.1) Найдем требуемую индуктивность сглаживающ

Содержание

Введение

1. Анализ и описание системы «Электропривод? рабочая машина»

1.1 Количественная оценка вектора состояния или тахограммы требуемого процесса движения

1.2 Количественная оценка моментов и сил сопротивления

1.3 Составление расчетной схемы механической части электропривода

1.4 Построение нагрузочной диаграммы и механической характеристики рабочей машины

2. Анализ и описание системы «электропривод?сеть» и «электропривод?оператор»

3. Выбор принципиальных решений

3.1 Построение механической части электропривода

3.2 Выбор типа привода вместе со способом регулирования координат. Оценка и сравнение выбранных вариантов

4. Расчет силового электропривода

4.1 Расчет параметров и выбор электродвигателя

4.2 Расчет параметров и выбор силовых преобразователей

5. Расчет статических механических и электромеханических характеристик двигателя и привода

6. Расчет переходных процессов в электроприводе за цикл работы

6.1 Обоснование перехода к одномассовой расчетной схеме

6.2 Расчет регуляторов и параметров структурной схемы

7. Проверка правильности расчета мощности и окончательный выбор двигателя

8. Разработка схемы электрической принципиальной

Заключение

Список литературы

Целью данного курсового проекта является разработка и расчет параметров главного электропривода прокатного стана холодной прокатки. Прокатный стан за четыре пропуска должен прокатать полосу необходимой толщины.

Обработка металла прокаткой занимает важное место в металлургическом производстве. Прокатный стан - это устройство, состоящее из большого количества механизмов, объединенных одним технологическим процессом. В прокатном стане имеются главные механизмы - рабочие валки прокатной клети и вспомогательные механизмы, обеспечивающие непрерывность технологического процесса.

Главные механизмы, предназначенные для обработки металла, обеспечивают обжатие металла и придают ему требуемое сечение и форму готовой продукции.

Электропривод прокатного стана холодной прокатки.

Электропривод прокатного стана получает питание от 3-фазной сети переменного тока частотой 50 Гц ,напряжением 380 В, Кинематическая схема прокатного стана приведена на рисунке 2 и в графической части курсового проекта.

Прокатный стан за четыре пропуска должен пропускать полосу необходимой толщины.

Исходные и расчетные данные при пропусках приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Номер пропуска Скорость прокатки Время прокатки Момент прокатки на оси валков

Машинное Тр Вспомогат. Т0 Общее Тц

1 2 3 4 Vп1 Vп2 Vп3 Vп4 Тр1 Тр2 Тр3 Тр4 Т01 Т02 Т03 Т04 Тц1 Тц2 Тц3 Тц4 М01 М02 М03 М04

Момент холостого хода на оси валков (М0) , диаметр валков (D) , передаточное число редуктора (I) , к.п.д. редуктора (KPDP) , к.п.д. механизма (KPDM). Захват прокатываемой полосы происходит при заданных скоростях прокатки.

Момент инерции редуктора, приведенный к валу двигателя - Jред;

Момент инерции шпинделя - Jшп;

Количество шпинделей - 4;

Количество рабочих валов - 4;

Длина рабочих валов - L;

Момент инерции муфты - Jмуф;

Исходные данные для варианта №1 : М0 = 14 КНМ ;

I = 4,25 б/р ;

KPDM = 0,83 о.е. ;

L = 0,75 м ;

Jшп = ;

D = 480 мм ;

KPDP = 0,91 о.е. ;

Jред = 40 % ;

Jмуф = 10,5 ;

Vп1 = 0,5 м/с;

Vп2 = 1,5 м/с;

Vп3 = 2,25 м/с;

Vп4 =3 м/с;

Тр1 =9,4 с;

Тр2 = 11,8 с;

Тр3 = 12,3 с;

Тр4 = 13,8 с;

Т01 = 2,71 с;

Т02 = 2,58 с ;

Т03 = 2,57 с;

Т04 = 2,59 с;

Тц1 = 12,11с;

Тц2 = 13,38 с;

Тц3 = 15,87 с;

Тц4 = 16,39 с;

М01 =33,6* Нм ;

М02 =39,2* Нм ;

М03 =43,1* Нм ;

М04 =41* Нм ;

1. Анализ и описание системы ЭП - рабочая машина

1.1 Тахограмма требуемого процесса движения

Исходя из требований технологического процесса и задания на проектирование следует установить какие процессы движения рабочего механизма должен реализовать электропривод.

В соответствии с заданием прокатный стан за четыре пропуска должен прокатить полосу необходимой толщины. Заданы скорости прокатки, определяем скорость вращения вала электродвигателя. рад/с (1.1) рад/с (1.2) рад/с (1.3) рад/с (1.4) где: - скорость вращения вала двигателя при каждом пропуске проката.

Vпi - линейная скорость прокатки i - передаточное число редуктора

Rвал - радиус валков

Тахограмма движения будет иметь вид: Рисунок 1 - Тахограмма движения

(с) (1.5)

(с) (1.6)

(с) (1.7)

(с) (1.8) где - суммарное время работы на i-ой характеристике.

Трі - машинное время

Тоі - вспомогательное время

Время цикла: (с) (1.9)