Исследование системы синхронизации движения струга и ходовой тележки отвального моста

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Сибирский государственный университет путей сообщения

Кафедра  «Электротехника, диагностика и сертификация»

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ СИНХРОНИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ СТРУГА И ХОДОВОЙ ТЕЛЕЖКИ ОТВАЛЬНОГО МОСТА

Расчетно-графическая работа по дисциплине

“Управление техническими системами ”

Пояснительная записка

УТС.М412.01.00.00.00 ПЗ

Руководитель:                                                                          Разработал:

студент гр. М-412

_________  Слайковская В.А.                               __________ Вансовский И.А.

    ^{(подпись)                                                                                   (подпись)}                       

________________                                  _______________     

   ^{(дата проверки)                                                                          (дата сдачи на проверку)}

Краткая рецензия:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

___________________

(запись о допуске к защите)

____________________                             __________________

(оценка по результатам защиты)                                               (подпись преподавателей)

2012

1 СОСТАВЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ

Разделение системы автоматического регулирования на основные функциональные элементы и составление функциональных схем позволяет четче представлять как физические процессы, происходящие в системе, так и взаимодействие ее элементов, а также провести расчет основных режимов работы системы.

Сложная автоматическая система выполняет одновременно две задачи:

1) обеспечивает с требуемой точностью изменение выходной величины в соответствии с поступающей извне входной величиной, играющей роль команды или программы (задача слежения);

2) при заданном значении входной величины система нейтрализует действие внешних возмущений, стремящихся отклонить выходную величину от заданного значения (задача регулирования или стабилизации).

Рисунок 2 – Функциональная схема системы

Контролируемая величина – частота вращения колеса отвального моста КОМ. Она контролируется датчиком Д в виде тахогенератора ТГ2. Сигнал в виде напряжения, выработанного тахогенератором идет на элемент сравнения ЭС представленный нуль-органом НО. Одновременно на элемент сравнения приходит сигнал, также в виде напряжения, от задающего элемента ЗЭ представленного тахогенератором ТГ1. На основании II закона Кирхгофа на выходе из НО будет U=│U_ТГ1 – U_ТГ2│, которое идет на первый усилитель У1 в виде электронного усилителя ЭУ. Из ЭУ выходит сигнал в виде анодного тока и идет на усилитель У2 в виде электромашинного усилителя ЭМУ. На ЭМУ он усиливается, и сигнал в виде напряжения идет на якорь двигателя UD. Двигатель начинает вращать гидроусилитель ГУ, который связан с колесом отвального моста. Частоты вращения колеса струга и колеса отвального моста выравниваются

2 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ И СИЛОВОЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ И СОГЛАСОВАНИЕ ИХ ПАРАМЕТРОВ

Выбор элементов производится по паспортным данным этих элементов, которые соответствуют номинальному режиму работы. Для нуль-органа, состоящего из двух высокоомных сопротивлений, коэффициент преобразования равен 0,5. Коэффициент преобразования гидроусилителя принят 1.

2.1 Выбор двигателя

Мощность двигателя Р, Вт:

                                                          ,                                                      (1)

где М – крутящий момент на валу гидроусилителя, М = 0,78 кН∙м; ω – угловая скорость шпинделя гидронасоса, рад/с; η – КПД привода, η = 0,7.

Угловая скорость шпинделя гидронасоса ω, рад/с:

                                                           ,                                                        (2)

где n – частота вращения шпинделя гидронасоса, n = 90 об/мин.

Принят электродвигатель постоянного тока типа 2ПО160LУХЛ4 с параметрами:

напряжение, В..................................................................................................220;

мощность на валу, кВт......................................................................................10;

частота вращения, об/мин.............................................................................2200;

сопротивление якоря, Ом.............................................................................0,167;

сопротивление обмотки возбуждения, Ом....................................................890;

сила тока якоря, А...........................................................................................40,2.

Коэффициент преобразования двигателя к_дв:

                                                                                                             (3)

где U – напряжение, подведенное к якорной обмотке двигателя, U = 220 В; n_хх – число оборотов двигателя на холостом ходу, об/мин:

                                                                                                    (4)

2.2 Выбор тахогенераторов и редукторов

При выборе тахогенераторов необходимо учитывать наличие зоны нечувствительности ( при малой частоте вращения якоря напряжение на выходе тахогенератора практически отсутствует). Поэтому применены повышающие редукторы с коэффициентом преобразования к_р = 10.

Принят тахогенератор ТД-201 с параметрами [1]: номинальное напряжение, В...........................................................................128;

удельная мощность, Вт/об/с.........................................................................0,077;

сопротивление обмотки якоря, Ом.................................................................780;

максимальная сила тока нагрузки, А...............................................................0,2;

максимальная частота вращения, об/мин.....................................................1000.

Коэффициент преобразования тахогенератора к_тг:

                                                                                                        (5)

где U_тг – напряжение на выходе тахогенератора, U_тг = 128В; n_тг – частота вращения якоря тахогенератора, n_тг = 1000 об/мин.

2.3 Выбор электромашинного усилителя

Принят электромашинный усилитель ЭМУ-100 со следующими параметрами [1]:

напряжение, В...................................................................................................230;

мощность, кВт.....................................................................................................10;

сила тока, А......................................................................................................43,5;

омическое сопротивление 1 обмотки, Ом.....................................................8,16;

номинальная сила тока управления, мА.........................................................320.

Коэффициент преобразования ЭМУ, к_эму:

                                                                                                         (6)

где U_дв – напряжение на якорных зажимах исполнительного двигателя, U_дв = 220 В; I_у1 – сила тока в 1 обмотке управления ЭМУ, I_у1 = 0,32 А; R_у1 - сопротивление 1 обмотки управления ЭМУ, R_у1 = 8,16 Ом.

Добротность системы Д, с^-1:

                                                                                                               (7)

где ω – скорость слежения, ω = 45 град∙с^-1; δ – скоростная ошибка, δ = 1 град.

С другой стороны добротность равна:

                                                       (8)

Отсюда:

3 ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ ЗВЕНЬЕВ. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА                СИСТЕМЫ. ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ СИСТЕМЫ

Передаточная функция нуль-органа W_но(s):

                                                                                          (9)

Передаточные функции редукторов W_р(s):

                                                                            (10)

Передаточные функции тахогенераторов W_тг(s):

                                                                     (11)

Передаточная функция электронного усилителя W_эу(s):

                                                                                    (12)

Передаточная функция двигателя W_дв(s):

                                                                                     (13)

где Т_М – электромеханическая постоянная, Т_М = 0,1 [1].

Передаточная функция ЭМУ W_эму(s):

                                                                                      (14)

где Т – сумма постоянных времени цепи обмотки управления и поперечной