Контрольная работа: Транспортно-технологический комплекс подачи нагретых слитков к приемному рольгангу обжимного прокатного стана

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра РАПС

отчет

по практическому заданию

по дисциплине «Автоматизация технологических комплексов и систем»

Вариант №3

Студент гр. 7403

Самаркин С.С.

Санкт-Петербург 2021

Оглавление

Краткое описание исследуемого комплекса

Задание

1. Расчет скоростной диаграммы

2. Расчет нагрузочных диаграмм

3. Проверка выбора электродвигателя

4. Расчет и выбор тормозного устройства

5. Выбор комплектного преобразователя частоты (КПЧ)

6. Выбор программируемого технологического контроллера, пульта оператора, датчиков, сетевых средств

6.1. Выбор программируемого технологического контроллера

6.2Выбор путевых и концевых датчиков

6.3 Выбор пульта оператора

6.4 Информационная связь

Заключение

Список литературы

Краткое описание исследуемого комплекса

Транспортно - технологический комплекс обеспечивает подачу нагретых слитков к приемному рольгангу обжимного прокатного стана.На рис. 1 функциональная схема системы управления комплексом.

Рис. 1. - Функциональная схема системы управления

Задание

Варианты данных для расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1. - Исходные данные.

1. Расчет скоростной диаграммы

Расчет скоростной диаграммы . Время цикла работы слитковоза, необходимое для обеспечения заданной производительности, определяется исходя из максимального числа поездок за слитками. Для возвратно-поступательной системы , где - число поездок за слитками вчас.

Значение допустимого ускорения (замедления) слитковоза при построении скоростной диаграммы определяется по условию отсутствия пробуксовки колес о рельсы. Максимально возможное (критическое) значение этого ускорения (замедления) может быть определено из выражения:

где = 0,14 - коэффициент сцепления (трения) колес с рельсами;

g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;

n - число ведущих колес;

N - общее число колес.

Принимают значение допустимого ускорения в пределах:

м/с2

Для возвратно - поступательной слиткоподачи при движении слитковоза от рольганга расчет производят по следующим формулам:

0-1. Разгон

1-2. Движение на максимальной скорости будет рассчитано после участка 5-6 диаграммы (рис. 3).

2-3. Замедление до минимальной скорости

3-4. Движение на ползучей скорости

4-5. Торможение до полной остановки

5-6. Загрузка слитка на слитковоз

Теперь рассчитаем время движения на максимальной скорости через длину пройденного пути :

6-7. Реверсивный разгон

7-8. Движение на максимальной реверсивной скорости будет рассчитано после участка 12-13 диаграммы (рис. 2).

8-9. Снижение скорости до "средней"

9-10. Движение на "средней" скорости

10-11. Замедление до ползучей скорости

11-12. Движение на ползучей скорости

12-13. Торможение до полной остановки

13-14. Выгрузка слитка на рольганг

Время покоя слитковоза :

Графически зависимости скорости от времени и пройденного расстояния показаны на рис. 2 и 3.

Рис. 2. Скоростная диаграмма

Рис. 3. Зависимость скорости от пути

2. Расчет нагрузочных диаграмм

Расчет нагрузочных диаграмм M=.

Расчет мощности, для выбора двигателя

где - масса груженого слитковоза;

= 1,8 - коэффициент допустимой перегрузки по моменту;

b - коэффициент, характеризующий механические свойства двигателя;

= 0,001 - коэффициент сопротивления движению в установившемся режиме;

d = 1,2 ? коэффициент, учитывающий моменты инерции вращающихся частей механизма, при их приведении к поступательному движению;

- КПД механической передачи.

Необходимая частота вращения двигателя, обеспечивающая заданную скорость слитковоза, может быть определена из соотношения:

,

Где ip-ориентировочное значение передаточного числа редуктора

Dk- диаметр колеса слитковоза.

Исходя из полученных результатов, был выбран асинхронный двигатель 4A280S6, параметры асинхронного двигателя приведены в таблице 2.

Табл. 2. - заводские параметры двигателя 4А280S6.

Расчет передаточного числа редуктора с целью согласования максимальной скорости движения слитковоза.

Значения статических моментов сопротивлений, приведенных к валу двигателя, определяются по выражению:

где k = 2,5 ? коэффициент, учитывающий боковое трение ребер колес о рельсы;

G ? масса слитковоза с грузом;

= 0,02 ?коэффициент трения в подшипниках цапф;

- радиус цапфы колеса;

f = 0,001 ? коэффициент трения качения колес о рельсы.

Динамические моменты при разгоне и торможении слитковоза определяются по формуле:

где = + + + ? суммарный момент инерции слитковоза, приведенный к валу двигателя, равный сумме моментов инерции двигателей Jд, редуктора Jp, тормоза Jт и поступательно движущихся масс слитковоза.

- момент инерции двигателя из паспортных данных.

Тогда: = +

Суммарный вращающий момент на валу электродвигателя cнагрузкой при разгоне иторможении определяется соответственно выражениями:

Моменты ненагруженного (порожнего) слитковоза:

Рис. 4. Нагрузочная характеристика

Рис. 5. Скоростная и нагрузочная диаграммы

3. Проверка выбора электродвигателя

где ? вращающие моменты двигателя и продолжительности каждого из участков нагрузочной диаграммы; - общее время, затраченное на работу (один цикл).

Расчетная относительная продолжительность включения ПВ%р равна:

Полученные значения приводятся к стандартной продолжительности включения по известному соотношению:

Полученные значения эквивалентного стандартного момента и мощности сравниваются с номинальными данными двигателя , , соответствующими стандартной продолжительности включения :

Выбранный двигатель необходимо проверить по перегрузочной способности:

где ? максимальный момент из графика нагрузки; - коэффициент допустимой перегрузки по каталогу.

технологический электродвигатель подача

4.Расчет и выбор тормозного устройства

Тормозные устройства действуют при срабатывании датчиков точной остановки для осуществления расчетной остановки слитковоза у рольганга и у групп нагревательных колодцев, а также при отключении питания двигателей в аварийных случаях. Как правило, используются колодочные пружинные тормоза типа ТКП с коротко ходовыми электромагнитами постоянного тока типа МП или электромагнитами однофазного переменного тока клапанного типа МО.

Тормозной момент, обеспечивающий остановку слитковоза без проскальзывания колес по рельсам:

Исходя из полученного значения тормозного момента, был выбран тормоз ТКП 200 (Табл. 5).

Табл. 3. - параметры INTORQ BFK458-20-N

Расчетный ход h либо тяговое усилие Fэ электромагнита определяется из соотношения:

Расчетный ход h либо тяговое усилие электромагнита определяется из соотношения:

где ? радиальный отход колодок тормоза; - коэффициент трения колодок и тормозного шкива; ? коэффициент использования хода якоря электромагнита; ? КПД тормоза.

5. Выбор комплектного преобразователя частоты (КПЧ)

КПЧ включает в себя собственно преобразователь частоты (ПЧ) с системой управления, а также дополнительные компоненты в виде коммутационно-защитных аппаратов, дросселей, сетевых фильтров и др. Вместе с электродвигателем КПЧ образуют комплектный электропривод (КЭП).

Для электропривода слитковоза следует использовать реверсивные КПЧ с устройством управления тормозным электромагнитом и электрическим торможением и с системой автоматического регулирования скорости двигателя. Номинальные значения частоты, напряжения и тока КПЧ должны соответствовать номинальным данным двигателей электропривода перемещения слитковоза, а номинальный рабочий ток двигателя не должен превышать допустимой токовой перегрузки КПЧ.

- номинальный ток преобразователя частоты

- номинальная мощность двигателя в кВт

- КПД двигателя в %

- номинальное фазное напряжение двигателя.

Был выбран КПЧ NXP 0072 5A 2H 0 SSS фирмы Vacon. Параметры данного КПЧ представлены в таблице 4.

Табл. 4. - параметры КПЧ NXP 0140 2A 2H 0 SSS.

6.Выбор программируемого технологического контроллера, пульта оператора, датчиков, сетевых средств

6.1 Выбор программируемого технологического контроллера

Из каталога продукции компании Mitsubishielectric был выбран ПЛКFX3G-40 MR/ES, характеристики которого показаны в таблице 5.

Табл. 5. - параметры ПЛК FX3S-30 MR/ES.

Рис. 6. - FX3S-30 MR/ES.

6.2 Выбор путевых и концевых датчиков

Датчики следует выбирать исходя из условий эксплуатации. Исходя из необходимых требований, был выбран датчик фирмыschneiderelectricXCKP2145P16.

Табл. 6. - параметры механического датчика XCKP2145P16.

Табл. 7. - параметры механического датчика XCKP2145P16.

Рис. 7. - механический датчик XCKP2145P16.

Для контроля загрузки слитковоза на производстве обычно используется лазерный датчик. Его можно расположить на некотором удалении от слитковоза. Подключается датчик к ПЛК. Выбран датчик фирмы OmronE3Z-LL815M(Рис.8).

Табл. 8 - параметры лазерного датчика E3Z-LL815M.

Рис. 8. - лазерный датчик E3AS-F1000IMD 2M.

6.3 Выбор пульта оператора

Для удобства управления был использован промышленный компьютер, клавиатура и монитор.

В качестве промышленного компьютера был выбран промышленный компьютер настольного типа FRONT Deskwall 337.081 (рис.9), основные технические характеристики которого представлены в Табл.9.

Рис. 9 - промышленный компьютер

Табл. 9 - Характеристики промышленного компьютера