Курсовая работа: 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
Тип двигателя	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:

· Номинальную угловую скорость двигателя:

рад/с, (2.4)

где n – номинальная частота вращения двигателя.

рад/с. рад/с.

· Номинальный вращающий момент двигателя:

Н·м. (2.5)

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.

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, .