Расчет и построение тахограммы и нагрузочной диаграммы

Построение нагрузочной диаграммы начнем с построения тахограммы, зная следующие данные:

1) t₁ =3 с – время выхода двигателя на заправочную скорость;

2) t₂ =13 с – время начала разгона до максимальной скорости;

3) t₃ =33 с – выход двигателя на максимальную скорость при установившейся линейной

скорости;

4) t₄ =4363 с – время начала торможения двигателя с максимальной скорости до полной

остановки;

5) t₅ =4388 с – время полной остановки двигателя (общее время работы).

Промежутки времени на диаграмме:

1) 0 - t₁ - промежуток времени равный 3 секунд; время выхода двигателя на заправочную скорость.

2) t₁ – t₂ – время работы двигателя на заправочной скорости составляет 10 с.

3) t₂ – t₃ - время разгона двигателя до максимальной скорости составляет 20 с.

4) t₃ – t₄ – время работ на установившейся скорости составляет 4330 с.

5) t₄ – t₅ - время торможения двигателя составляет 25 с.

Зная зависимость изменения линейной скорости, можно построить зависимость

=f(t). При изменении линейной скорости в момент разгона двигателя, угловая скорость также будет возрастать. После того как угловая скорость достигает номинальных оборотов в процессе намотки, она начнет постепенно уменьшаться, т.к. увеличивается радиус рулона. Это можно наблюдать на рисунке 2.1.

Проведем проверку изменения угловой от максимального значения до момента торможения двигателя, которая зависит от увеличения радиуса рулона.

Зависимость =f(t) изменения угловой скорости с изменением радиуса рулона (диаметра рулона) в установившемся режиме:

 

(2.25)

(2.26)

(2.27)

(2.28)

 

Таблица 5 – Зависимость =¦(t) в установившемся режиме работы

Dp, м	0,51	0,6	0,7	0,76
,

 

Рисунок 2.1 – Зависимость =¦(t) в установившемся режиме работы с изменением

диаметра рулона.

 

Моментом холостого хода пренебрегаем. Теперь после построения зависимости

=¦(t) перейдем непосредственно к расчету нагрузочной диаграммы и построению тахограмы.

Моменты, развиваемые двигателем на любом этапе работы моталки, определяются как:

 

, (2.28)

(2.29)

 

где М_дин – динамический момент, Н·м;

Динамический момент возникает при изменении линейной скорости.

Поскольку при нормальной работе данного электропривода происходит 3 этапа с изменением линейной скорости (запуск и выход на заправочную скорость, разгон с заправочной скорости до максимальной и торможение до полной остановки) произведем расчет значений динамического момента на этих этапах и перейдем к построению нагрузочной диаграммы.

Для того, чтобы рассчитать динамический момент нужно рассчитать момент инерции моталки, когда происходит изменение изменения скорости.

Для этого воспользуемся формулами:

 

(2.30)

(2.31)

 

где G – вес рулона ();

– удельный вес металла ();

- момент инерции двигателя;

- момент инерции механизма (с учет моментов инерции муфт, подшипников,

катушки).

Момент инерции рулона при полной намотке рулона на барабане:

 

(2.32)

(2.33)

 

Момент инерции при разгоне от заправочной до максимальной скорости:

 

(2.34)

(2.35)

Момент инерции при торможении от максимальной скорости до полной остановки двигателя:

 

(2.36)

(2.37)

 

Рассчитаем моменты инерции моталки при различных режимах работы:

– при пуске до заправочной скорости:

 

(2.38)

 

– при пуске от заправочной скорости до установившейся скорости прокатки:

 

(2.39)

 

– при торможении от максимальной скорости до заправочной:

 

(2.40)

Динамический момент:

– при пуске до заправочной скорости:

 

(2.41)

 

где а=dV/dt - ускорение при пуске до выхода на заправочную скорость

(рассчитываем исходя из значений линейной скорости и времени по диаграмме

линейной скорости), .

– при пуске от заправочной скорости до установившейся скорости прокатки:

 

(2.42)

 

– при торможении от максимальной скорости до полной остановки:

 

(2.43)

 

Когда двигатель разгонится и выйдет на установившуюся скорость возникает статический момент.

Произведем расчет статического момента в начальный момент намотки на максимальной скорости и в момент перед началом торможения.

 

Для этого воспользуемся следующими выражениями:

 

(2.44)

(2.45)

 

Если произвести проверочный расчет по выражению взяв значения момента натяжения при установившейся работе, видно, что момент статический зависит от момента натяжения.

Момент изгиба имеет в небольшое расчетное значение, поэтому для проверки мы им пренебрегаем.

Момент натяжения согласно расчету от точки выхода на максимальную скорость и до точки начала торможения изменяется в пределах от 65,65 Нм до 113,45 Нм. Для проверки изменения момента статического примем момент натяжения ровными значениями.

 

Таблица 6 – Зависимость = (t) в установившемся режиме работы

(t), Нм	75	85	95	105
, Нм	75	85	95	105

 

Зная, что момент натяжения в разные промежутки времени увеличивается, из-за увеличения радиуса рулона, делаем вывод, что и момент статический также изменяется (увеличивается) со временем и увеличением радиуса рулона. Изменение можно увидеть на рисунке 2.

 

 

Таблица 7 – Рассчитанные моменты для построения нагрузочной диаграммы.

Порядковый номер	Промежуток времени	Расчет моментов
	t0 - t1	Мп1 = Мдп + Мхх + Мзап = 32,26+0+65,650328=97,9103Нм
	t1 – t2	Мзап = Мс1 +Mизг = 65,65+0,000328=65,650328 Нм
	t2 – t3	Мп2 = Мдп1 + Мс1 = 32,26+65,65= 97,91 Нм
	t3 – t4	Изменение статического момента (увеличение) Мс1 =65,65 Нм – Мс2 =113,45 Нм
	t4 – t5	Мт = – Мдт + Мхх = -78,5+0=-78,5 Нм

 

Рисунок 2.2 – Тахограмма и нагрузочная диаграмма электропривода моталки.