Расчет мощности и выбор электродвигателя буксирной лебедки.

При расчете момента и мощности электродвигателя за номинальное натяжение троса принимают натяжение буксира при тихой погоде, то есть постоянную составляющую внешних сил

Момент на валу буксирной лебедки будет пропорционален этому тяговому усилию и расчетному радиусу лебедки

Статический момент на валу электродвигателя определится уравнением

,

где:

При волнении тяговое усилие в буксирном канате будет меняться в широких пределах. Чтобы оно оставалось постоянным, буксирная лебедка должна травить или выбирать канат с переменной скоростью, следовательно, нельзя пренебрегать переходными процессами.

Момент на валу электродвигателя определяется основным уравнением привода

Массу буксира учитывать не будем, т.к. усилие троса должно оставаться постоянным. Тогда

, где – момент инерции электродвигателя и лебедки, приведенный к валу двигателя.

С учетом того, что , выражение для момента на валу электродвигателя примет вид

Частота вращения электродвигателя , а угловая частота вращения барабана зависит от скорости выбирания каната

Знак (-) можно опустить, т.к. направление вращения не имеет значения, тогда частота вращения двигателя

Амплитудное значение частоты вращения электродвигателя обозначим буквой B, тогда

(1),

где

Возьмем первую производную от частоты вращения по времени , тогда выражение для динамического момента примет вид ,

где:

Момент электродвигателя определится уравнением

(2)

Из уравнения (1) , из уравнения (2)

Из математики известно, что (3)

Введя в квадрат и , и сложив, получим уравнение

которое с точки зрения математики является уравнением эллипса, с физической точки зрения является уравнением механической характеристики электродвигателя

 

Номинальное тяговое усилие двигателя определяется статическим моментом

Номинальная частота вращения может быть принята равной среднему значению за половину периода колебаний на волне

Отсюда расчетное значение номинальной мощности, кВт

Расчетную мощность относят к кратковременному режиму работы-30 минут для неавтоматических буксирных лебедок и 60 минут для автоматических лебедок с измерителем натяжения. Работа лебедки по установке буксира кратковременная, при сравнительно небольшом числе включений. При буксировке в сложных условиях режим работы близок к повторно -кратковременному с ПВЗ-5%, при частоте включений не более 100 за один час.

Проверка электродвигателя

Проверка на нагрев. Производится по среднеквадратичному моменту за время 1 цикла колебаний

т.к. , то

Двигатель проходит проверку на нагрев при условии, что

Проверка на перегрузочную способность.

Ударные силы F₂ , возникающие при буксировке, можно оценить по силе воздействия порывистого ветра на надводную часть судна и рассчитать по формуле, Н

 

где:

Общее усилие натяжения каната определит значение наибольшего момента сопротивления на валу двигателя

Перегрузочная способность электродвигателя должна быть достаточной для преодоления наибольшего момента при самых неблагоприятных условиях

и

где:

-коэффициент запаса на механический износ;

-максимальная перегрузочная способность электродвигателя.

Требования Правил Российского Речного Регистра к буксирным лебедкам

1. При применении автоматических устройств для регулирования натяжения буксирного каната должна быть обеспечена возможность контроля значения тягового усилия, действующего в данный момент. Указатели должны быть установлены около лебедки и на мостике.

2. Должна быть предусмотрена звуковая предупредительная сигнализация, срабатывающая при максимально допустимой длине вытравленного троса.

3. В случае аварийной ситуации должна быть предусмотрена возможность свободной отдачи буксирного каната, как с местного поста управления, так и дистанционно.

4. Буксирные лебедки должны иметь тормоз с держащей способностью, меньшей разрывного усилия буксирного каната.