Разработка системы управления механизма передвижения тележки
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
Введение
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.
1 Техническое задание
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 Расчетно-конструкторская часть
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;
.
2.2 Выбор двигателя
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 |
220 |
1500 |
0,7 |
5,33 |
4,3 |
0,735 |
0,045 |
|
П31 |
220 |
1000 |
0,7 |
5 |
4,25 |
0,75 |
0,085 |
|
П32 |
220 |
750 |
0,7 |
4,4 |
4,2 |
0,76 |
0,105 |
Для построения энергетической характеристики каждого двигателя необходимо рассчитать следующие параметры:
