Выполнил : ст ЭМ-41 Владимиров Д.И.

ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова.

Курсовой проект на тему:

« Расчета электромеханического рулевого привода »

Выполнил: ст ЭМ-41 Владимиров Д.И.

Проверил:

Содержание:

1. Введение………………………………………………………………………………………………

2. Расчёт мощности и выбор рулевого электродвигателя………………………………………………………………………………..

3. Проверка рулевого двигателя на нагрев в режиме «ход по курсу»…………………………………………………………………………………………………….

4. Расчёт мощности и выбор генератора и приводного двигателя системы «генератор-двигатель»………………………………………………………………………………………………

5. Принципиальная схема рулевого электропривода………………………………………………………………………………………

6. Приложения ……………………………………………………………………………………………

7. Используемая литература………………………………………………………………………………………………..

Введение

Главной задачей курсового проекта является расчет электромеханического привода рулевого устройства.

Правилами Речного Регистра Российской Федерации установлены следующие требования, предъявляемые к электроприводам рулевых устройств:привод рулевой устройство

1. Живучесть гарантированное резервирование. Рулевое устройство должно иметь основной и запасной привод.

2. Достаточная перегрузочная способность по моменту вращения, обеспечивающая преодоление наибольших возможных моментов на баллере руля.

3. Обеспечение нормированной скорости перекладки пера руля. Полностью погруженный в воду руль должен перекладываться основным электроприводом с 35 градусов одного борта на 30 градусов другого при максимальной скорости переднего хода судна не более чем за 28 секунд.

5. Удобство и простота управления.

6. Возможность управления нескольких мест: ходовая рубка; с сигнальных мостиков; с румпельного отделения; и т.д.

7. Чёткий контроль работы электропривода. Обеспечение указателями положения пера руля с точностью до 2,5 градусов при углах перекладки более 5 градусов, а при нахождении пера руля в диаметральной плоскости точность увеличивается до 1 градуса.

8. Возможность быстрого и простого перехода с одного поста на другой, а также перевода работы рулевого устройства с основного привода на аварийный не более чем за 2 минуты.

9. Простота обслуживания и ухода.

10. Высокие экономические показатели.

Исходные данные для расчета:

1. Максимальный момент на баллере руля при переднем ходе судна

Мбмакс= 110, kН м',

2. Максимальный угол перекладки руля δ=40, град;

3. Полное передаточное число привода i=1700;

4. КПД механической передачи привода;µ=0,43

5. Время перекладки руля с борта на борт Т=27, с;

6. Угол перекладки руля в режиме «ход по курсу» δ к=5 град.;

7. Число полных перекладок руля в час в режиме «Ход по курсу»Мк/2

8. Напряжение судовой сети принимается U=380B, 50 Гц;

9. Система управления рулевым элетропроводом принимается — система «Генератор-двигатель».

1. Расчет мощности и выбор рулевого электродвигателя

1.1 Максимальный момент на валу рулевого двигателя

M_MaKC=Mб/ i* µ= 110000/1700*0,43=150,5 Нм

где:

М_БмаКс" максимальный момент на баллере руля (из задания); i - полное передаточное число привода (из задания); КПД механической передачи (из задания);

1.2. Момент холостого хода на валу рулевого двигателя

М_х=(0,2-0,3) М_{макс /= 0,2*150,5=30,1} Нм

1.3. Момент стоянки рулевого двигателя подтоком

М_с=(1,5-1,8) М_макс=1,5*150,5=225,75 Нм

1.4. Частота вращения рулевого двигателя при холостом ходе

= =12613,6*0,07996=1008,7 об/мин

1.5. Номинальный момент рулевого двигателя

М_н=2/3 Mc=2/3*225,75=150,5 Нм

1.6. Номинальная расчетная частота вращения рулевого двигателя

n нр=nx/√3=1008,7/√3=583,06 об/мин

1.7. Номинальная расчетная мощность рулевого двигателя

PНП=MH*nHP/9556=150,5*583,06/9556=9,2 кВт

1.8. По значениям Р_нр и п_нр из таблицы выбираю электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением для кратковременного получасового режима работы водозащищенной формы исполнения:

Марки ДПП31 Р=9.8 кВт I=57 A n=790 об/мин =80

2. Проверка рулевого двигателя на нагрев в режиме «ход по курсу»

2.1. Перерасчет заданного передаточного числа привода

Если номинальная частота вращения выбранного из каталога двигателя не соответствует расчетной частоте вращения, то необходимо сделать перерасчет заданного передаточного числа привода.

I`=(i*nH)/nнp=1700*790/583,06=2303,4

I`-исправленное передаточное число

nH-частота вращения двигателя из каталога

2.2. Перерасчет моментов на валу рулевого двигателя.

После перерасчета передаточного числа привода, необходимо пересчитать моменты на валу рулевого двигателя.

М’j=Mj/K;Нм

Mj-ранее определенные моменты; K=I’/I=2303,4/1700=1,4

;

= /K=150,5/1,4=107,5 Нм

= /K=30,1/1,4=21,5 Нм

Mc’=Mc/K=225,75/1,4=161,25 Нм

2.3 Исправленнная частоста вращения холостого хода рулевого двигателя

п'_х=п_н*√3=790*√3=1368,3, об/мин

где n_н - номинальная частота вращения выбранного из каталога двигателя

2.4. Время одной полной перекладки руля

tk=3600/mk/2=3600/170=21,18 c,

где:

1 час = 3600 с;

mk/2- число полных перекладок руля в час на угол (0°-бк- 0°) в режиме «ход по курсу» (Из задания).

2.5. Время работы электродвигателя с учетом запаздывания привода

tp = tK + to=21,18+1= 22,18 С

Где t₀=(l-2) с - время запаздывания привода.

2.6. Средняя частота вращения электродвигателя за одну полную перекладку руля

ncр=I’*2 /6tp=2303,4*2*5/6*22,18=173,1 об/мин

2.7. Средний момент за одну полную перекладку.

Для определения среднего момента необходимо построить нагрузочную диаграмму на валу электродвигателя. На диаграмме выделить участок, соответствующий режиму «ход по курсу», т.е. ограниченный углами [(-6к)-(+6к)]. На выделенном участке диаграммы [(- 6к)-0] надо определить средний момент М_ср1 при перекладке руля от борта к диаметральной плоскости. Здесь средний момент равен моменту холостого хода, т.е. М_ср1 = М_х

На участке диаграммы [0—(+бк)] надо определить средний момент М_ср2 при перекладке руля от диаметральной плоскости к борту. Для этого на диаграмме надо провести горизонтальную линию так, чтобы

заштрихованные площади S_x и S₂ были равны. Эта линия будет соответствовать среднему моменту М_ср2.

Средний момент за одну полную перекладку можно определить:

М_ср=( М_ср1+ М_ср2)/2

Значения моментов М_ср1 и М_ср2 определяются также графически, используя масштаб нагрузочной диаграммы. Диаграммы представлены далее на отдельных листах.

2.8. Построение механической характеристики двигателя для

обеспечения перекладки руля с борта на борт

Уравнение механической характеристики имеет вид:

n=n’x об/мин

n=1368,3*√(161,25-161,25)/161,25=0 об/мин

n=1368,3*√(161,25-107,5)/161,25=790 об/мин

n=1368,3*√(161,25-21,5)/161,25=1274 об/мин

n=1368,3*√(161,25-0)/161,25=1368,3 об/мин

В эту формулу вместо момента «М» следует поочередно подставить значения М'_с, М'_макс, М'_x, М=0 и получить соответствующие частоты вращения.

Результаты расчетов надо разместить в таблицу.

М, Нм	М'с	М'макс
п, об/мин

По данным таблицы построил механическую характеристику электродвигателя для перекладки руля с борта на борт

2.9. Построение механической характеристики двигателя для

перекладки руля в режиме «ход по курсу».

С помощью параметров n_ср и М_ср1 надо обозначаем точку "X", через которую должна проходить искомая механическая характеристика "В".

При перекладке руля в режиме «ход по курсу» якорь двигателя получает от генератора (система «генератор-двигатель») пониженное напряжение. Следовательно, механическая характеристика "В" должна проходить параллельно характеристике "А".

Построение механической характеристики "В" выполняется следующим образом.

Из точки "X" восстанавливается перпендикуляр, пересечение которого с характеристикой "А”, образует точку "W". Расстояние между точками "X" и "W" откладывается 5-6 раз от характеристики "А" вертикально вниз.

В результате получается ряд точек, по которым строится механическая характеристика "В".

Выполнена на отдельном графике на следующей странице.

к

2.10. Определение частоты вращения двигателя в режиме «ход по курсу» при перекладке руля на участках [(-бк)-0] и [0—(+бк)]

Значение моментов М_ср1 и М_ср2 откладывается на механической характеристике "В" и для этих моментов графически определяются соответствующие значения n_ср1 и n_ср2

2.11. Определение времени перекладки руля на участках

[(-бк) -0] и [0—(+бк)]

tp=I’* /6nср1=2303*5/(6*188)=10,2 c.

tp2=I’* /6n ср2=2303*5/(6*162)=11,8 c.

2.12. Суммарное время работы двигателя за одну полную перекладку руля

tp = tK + to + to= 10,2+11,8+1=23 с.

где t_Q = (1 - 2)с - время запаздывания привода.

2.13. Определение среднеквадратичного момента при работе

двигателрежиме «ход по курсу».

2.14. Определение мощности рулевого электродвигателя при длительной работе в режиме «ход по курсу»

Pд=Mср.кв*nk/9556=27,7*158/9556=0,5 кВт.

где n_к-частота вращения двигателя, соответствующая моменту М_ср.кв. определяется графически на механической характеристике "В"

Рулевой двигатель обеспечивает данный режим работы при условии

Р < Р; 0,5<9,2

^ГД ^г нр

Дата добавления: 2015-09-05