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:

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

Для построения энергетической характеристики каждого двигателя необходимо рассчитать следующие параметры:

·                                            Номинальную угловую скорость двигателя:

 рад/с,                                                     (2.4)

где n – номинальная частота вращения двигателя.

рад/с.        рад/с.

рад/с.           рад/с.

·                                            Номинальный вращающий момент двигателя:

Н·м.                                                   (2.5)

Н·м.        Н·м.

Н·м.         Н·м.

Так как двигатель постоянного тока допускается перегружать по току в раза, то значение расчетного крутящего момента можно принять равным .

Построение характеристик выполняется в координатах Ω(М),Рэнерг(М)

Рисунок 2.1 – Энергетические характеристики выбранных двигателей

o                  Требуемый момент

      Н·м,                                        (2.6)

 Н·м.

o                  Требуемая угловая скорость

 рад/с,                                          (2.7)

 рад/с.

Расчет ориентировочного значения передаточного числа редуктора

,                                                 (2.8)

,          ,

,          .

Определение ожидаемой линейной скорости на выходе редуктора с ориентировочным передаточным числом

 м/с,                                           (2.9)

 м/с.

 м/с.

 м/с.

 м/с.

Полученные значения удовлетворяют принятому условию:    .

Исходя из массогабаритных параметров, требований, ограничений, связанных с выбором редуктора, выбираем двигатель с номинальной мощностью 700 Вт и частотой вращения 750 об/мин, т. е. двигатель П32

Определение реального передаточного числа и пересчет линейной скорости с учетом редуктора.

Реальное передаточное число выбирается из ряда (для двухступенчатых соосных редукторов): 8, 10, 12.5, 16, 20, 25, 28, 31.5, 40, 50.

Соответственно выбираем для двигателя П32 ближайшее наибольшее

передаточное число, .

Пересчитываем линейную скорость

 м/с,                                       (2.10)

 м/с.

Полученная скорость должна удовлетворять условию:

,                                            (2.11)

.

2.3 Выбор редуктора

Выбор редуктора осуществляется по параметрам выбранного двигателя и рассчитанным характеристикам: , кВт,  Н·м.

Выбираем редуктор двухступенчатый соосный типа Ц2С-100 с основными параметрами:

1.                  Крутящий момент на тихоходном валу, Н·м………..…..…….500

2.                  Межосевое расстояние, мм………………………………...……100

3.                  Передаточное число…………………………………………..…31,5

4.                  Допускаемая радиальная нагрузка на выходных концах валов, кН:

·                                            быстроходного…………………………………………….1,0

·                                            тихоходного………………………………………….……..5,6

5.                  КПД, %………………….………………………………………..0,98

Масса, кг………………………..…………………………………..……45

2.4    Выбор схемы тиристорного преобразователя

Таблица 2.2 – Номинальные параметры схемы преобразователя

Страницы: 1, 2