25316-1 (Разработка логической схемы управления двустворчатых ворот судоходного шлюза), страница 7

J₁ = 1,25*(0,3+0,225) = 0,66 (кг*м²)

Максимальная нагрузка будет в момент времени

t= p/2*?(J₁/C'_max); где

М_н = 9556*Р_н/n_н = 9556*19/935 = 132,9 (Н*м).

Условие, для проверки предварительно выбранного двигателя при внезапном стопорении;

w_н , M'_доп-0,7*M_max/?(C'_max*J₁); где

M'_доп - допустимая нагрузка на тяговый орган, приведенный к валу двигателя;

M'_доп = F_доп*ОА/(i_з*h) =55*10⁴*2/(2300*0,74) = 646,3 ( Н*м )

1,4*M'_доп-2,2*М_ном/?(C'_max*J₁) =

= 1,4*646,3-2,2*132,9/?(13,6*0,66) = 165,4 (рад/с)

97 < 165,4 условие выполняется

Коэффициент 1,4 в выражении учитывает податливость препятствия, на которое произведен "наезд" створки.

б) Проверка на динамическую и перегрузочную способности. Провер­ка предварительно выбранного двигателя на перегрузочную способность и динамическую способности производится исходя из следующих сообра­жений. Поскольку электромеханические приводы двустворчатых ворот содержат упругое звено ( демпферные пружины ), то при разгоне дина­мический момент в нем ( М₁₂ ) имеет затухающий колебательный харак­тер, причем максимальная величина его должна ограничиваться коэффи­циентом динамичности, равным 1,4. В общем случае, динамический мо­мент в упругом звене определяется по выражению:

М₁₂ =М_с'+(М_нп-М_с')*J'₂/(J₁+J'₂)*(1-coswt);

где М_нп - начальный пусковой момент двигателя;

J'₂ - приведенный к валу двигателя момент инерции створки и при­соединенной массы воды;

w - частота собственных колебаний системы

Максимальное значение динамического момента будет при coswt = -1; Учитывая, что этот максимальный момент не должен превышать больше чем на 40 %, момент сопротивления М_с', т. е. М₁₂ =1,4*М_с', величина начального пускового момента при пуске из лю­бого положения определяется по формуле:

М_нп(Q) = М_с'(Q)*(1+0,2*J₁+J'₂(Q)/J'₂); где

J'₂(Q) = J_ст+J_в(Q)/i²(Q) - приведенный к валу двигателя момент инерции створки и присоединенной массы воды.

J_ст = G*l²/38 - момент инерции створки;

J_ст = 2676137,5 (кг*м²)

J_вт(Q) - момент инерции присоединенной массы воды при h_кт = 18м и h_к = 4м

Пересчет для J_в(Q) производится по формуле:

J_в(Q) = J_вт(Q)*h/h_к*(h_к/h_кт)⁴ = 1,25*J_вт(Q)

Результат вычислений заносим в таблицу.

Вычисляем М_нп только для двигательного режима, т. к. соответс­твующая М_с' для тормозного режима меньше, чем для двигательного. По данным таблицы строим график М_нп= f(Q) ( рис. 21) из таблицы нахо­дим М_{нп max} = 220,8 ( Н*м ).

Выполняет проверку по условию:

М_{нп мах} , 0,8*M_max, где

0,8 - коэффициент, учитывающий допустимое снижение напряжения сети:

2,5*132,9 = 332,25 . 220,8 следовательно, М_{нп max} , 2,5*М_ном, условие выполнено.

2.3.6.Выбор электрических аппаратов для управления механическими тормозами.

На всех механизмах шлюза для удержания его в застопаренном сос­тоянии в период бездействия или для замедления движения механизма перед его остановкой используются механические тормоза.Они выполня­ются непосредственно с электроприводом. В качестве электроприводов (аппаратов) для управления механическими тормозами используются электрогидравлические толкатели и электромагниты переменного и пос­тоянного тока.

Выбор механического тормоза,а следовательно,и его электропривода производится по необходимому тормозному режиму:

М_т = 2*М'_max

Для нахождения М'_max необходимо из графика M'_с = f(Q) при пере­паде и ,сопутствующих движению выбрать наибольшее значение момента по абсолютной величине

М'_max = 172,5 ( Н*м )

М_т = 2*172,5 = 345 (Н*м)

Выбираем длинноходовой тормозной электромагнит переменного тока КМТЗА.

Тяговое условие-350(Н).

Эти электромагниты применяются в беспружинных тормозах с высокой степенью надежности торможения,но для механизмов с небольшим числом включений в час.

Длинноходовые электромагниты переменного тока имеют прямоходовую конструкцию с Ш-образным шлихтованным магнитопроводом на котором расположены три катушки, включенные в "звезду" или "треугольником".

Электромагниты этого типа выпускаются серии КМТ четырех типов размеров на напряжение 220\380В и 500В.

2.3.7.Расчет резисторов пускового реостата и выбор ящиков сопро­тивлений.

Величины сопротивления, введенных в цепь ротора двигателя в оп­ределенном масштабе могут быть получены из пусковой диаграм­мы(рис.22)

Принято:I_p = 51(А)

I_пер = 54(А)

I_п = 102(А)

Из диаграммы истекает:двигатель имеет 3 степени разгона.

Активное сопротивление фазы ротора:

r_p = U_н.р.*S/(?3*I_р.н.) = 172*0,065/(?3*51) = 0,127 ( Ом )

где: U_н.р. = 172 (В), I_р.н. = 51 (А); S = n_o-n/n_o = 0,065

Маштаб сопротивлений: m = r_p/аб = 0,127/7 = 0,018 (Ом/мм)

Сопротивления ступеней;

R1 = m*де = 0,018*46 = 0,828 (Ом)

R2 = m*д2 = 0,018*25 = 0,45 (Ом)

R3 = m*2в = 0,018*14 = 0,252 (Ом)

R_невыкл = m*вб = 0,018*8 = 0,144 (Ом)

Схема соединения резисторов для одной фазы ротора двигателя на ( рисунке 13 )

Пускорегулировачные резисторы серии НФ представляют собой ящики открытого исполнения. В этих элементах применяются сопротивления на фехралевой ленте, намотанной на ребро. Внешние зажимы ящиков сопро­тивления не маркированы. Расположение ящиков должно исключать воз­можность случайного прикосновения к ним и обеспечить защиту от ат­мосферных осадков.

3. ОПИСАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Привод двустворчатых ворот. Наибольшее распространение на шлюзах нашей страны получили плоские, двустворчатые ворота. Основное тех­нологическое требование здесь сводится к правильному и безударному створению полотнищ. Для привода двустворчатых ворот на правом и ле­вом устоях камеры устанавливают по механизму, приводимому во враще­ние сворим электродвигателем.

Привод с асинхронными двигателями без регулирования скорости движения. В нем могут быть использованы асинхронные двигатели ка с фазным, так и с короткозамкнутым ротором. Структурная схема такого привода дана на (рисунке 23), а. Система отличается простотой и вы­сокой надежностью. Однако она обладает таким серьезным недостатком, как тяжелое протекание переходных процессов и невозможность управ­ления частотой вращения двигателей при створении ворот и входе их полотнищ в ниши.

Привод с асинхронными фазными двигателями с регулированием ско­рости движения изменением сопротивления цепи ротора.Этот широко применяемый на шлюзах приводах двустворчатых ворот отличается от предыдущего возможностью регулирования частоты вращения двигателей при маневрировании воротами и управлением в процессе разгона при пуске двигателей в ход. Структурная схема системы привода показана на (рисунке 23).

Такая система,используется в большинстве случаев в сочетании с кривошипно-шатунным механизмом, имеет очень тяжелую динамику при пуске из промежуточных положений, необходимость которого нередко возникает,например, из-за недостаточной согласованности скоростей движения створок ворот, различия продолжительности разгона двигате­лей при реостатном пуске и т. п. В случае применения других типов тяговых органов ( например, тросовых ) положение усугубляется еще тем, что в конце операций получаются недопустимо большие скорости движения створок и для исключения ударов возникает потребность в искусственном снижении частоты вращения двигателей.

Электропривод с тормозными генераторами. Привод двустворчатых ворот, рассмотренный выше, в операции закрытия работает на смягчен­ных характеристиках и в результате колебаний скорости движения не обеспечивает правильного створения ворот при различных изменениях нагрузки на левую и правую створки от ветра и волн. Кроме того, из-за сравнительно высокой скорости движения створок в конце опера­ции закрытия при наложении тормозов раньше времени в воротах оста­ется большая щель, а при наложении с опозданием получается удар створок.

Устранение отмеченных недостатков возможно при работе привода в течении большей части операции на жестких механических характерис­тиках, обеспечивающих сохранение скорости движении створок при ко­лебаниях нагрузки, и со значительным уменьшении скорости движения в конце операции перед наложением тормозов. Такие характеристики мож­но получить в системе с тормозным генераторами, включаемыми в конце операции для получении малой скорости движения . Тормозной генера­тор может быть отдельной электрической машиной постоянного или пе­ременного тока, навешанной на вал приводного двигателя и являющейся для него дополнительной нагрузкой.

Механическая характеристика системы с включенным генератором представляет собой кривую, полученную при различных частотах враще­ния сложения моментов приводного двигателя и тормозного генератора. Структурная схема такого привода дана на . На схеме показаны при­водные двигатели М1, М2, резисторы роторных цепей R1,R2 и тормозные генераторы ТГ1 и ТГ2. Изменением сопротивления цепи ротора асинх­ронного двигателя или тока возбуждения тормозного генератора полу­чают различные по жесткости и по граничной частоте вращения харак­теристики системы.

Электропривод двустворчатых ворот с тормозным генератором на шлюзах пока применяют ограниченно из-за большого числа машин, а значит, увеличенных габаритов и массы установки.

Электропривод с гидравлической передачей.Для привода двустворча­тых ворот гидропередачи стали применять в последнее десятилетие. Электрогидроприводы располагают на устоях камеры шлюза. Они предс­тавляют собой два самостоятельных агрегата, связанных с помощью системы управления. Структурная схема электрогидропривода двуствор­чатых ворот приведена на рисунке 7, г. К основным его элементам от­носятся: насосы Н1 и Н2 с приводными двигателями М1 и М2, золотни­ковые блоки управления З1, З2 и силовые гидроцилиндры Ц1, Ц2, штор­ки которых соединены со створками ворот. Регулирование скорости движения здесь также гидростатическое, с перепуском части рабочей жидкости в сливной бак Б1 или Б2 минуя гидроцилиндры. Электрогид­роприводы двустворчатых ворот зарекомендовали себя хорошо, однако необходимо решить еще целый ряд вопросов по улучшению регулирования скорости движения, динамики и защиты системы.