Тема. Побудова навантажувальних діаграм та перевірка за нагрівом електродвигуна механізму підйому

Мета: набуття навичок у визначенні навантажень привода під час операцій підйому і спуску вантажу методом еквівалентного моменту.

 

Рекомендації щодо виконання

Перевірка двигунів механізмів крана за нагрівом виконується за допомогою навантажувальних діаграм електроприводів для заданого циклу роботи. Тривалість циклу не повинна перевищувати 10 хв.

Навантажувальну діаграму механізму підйому (протягом циклу) необхідно представити як діаграму, що складається з навантажень привода під час підйому та опускання номінального вантажу, а також при підійманні й опусканні порожнього вантажозахоплювального пристрою за умови відсутності електричного гальмування, як це зображено на рис. 1.7.

Час пуску привода при цьому визначається як:

, (1.22)

де – час пуску на i-й ділянці навантажувальної діаграми, с; – приведений до вала двигуна момент інерції всіх мас, які обертаються і поступально рухаються при підйомі й опусканні вантажів, кг×м²; – середній пусковий момент приводного двигуна, Н×м; – номінальна кутова швидкість двигуна, рад/с; – статичний момент на валу двигуна при підійманні й опусканні вантажів, Н×м.

Знак «мінус» у формулі (1.22) відповідає пуску двигуна при підйомі вантажу, знак «плюс» – при його опусканні.

Рисунок 1.7 – Навантажувальна діаграма моменту і тахограма механізму підйому крана

Приведений до вала двигуна момент інерції при підйомі вантажу:

, (1.23)

де – маса вантажів, які рухаються поступально, кг; – фактична швидкість переміщення вантажу, м/с; – ККД механізму підйому; – коефіцієнт, що враховує моменти інерції частин, які обертаються повільніше, ніж вал електродвигуна (будуть таким, що дорівнює 1,05–1,25); – моменти інерції відповідно ротора приводного електродвигуна та зубчастої муфти з гальмівним шківом, кг×м².

При гальмівному спуску вантажів співвідношення (1.23) виглядатиме:

. (1.24)

При невеликому моменті інерції механізму динамічний момент, обумовлений в основному тільки прискоренням ротора двигуна, навантажує передачі механізму незначно.

Таким чином, приведені до вала електродвигуна моменти інерції при підйомі й опусканні порожнього вантажозахоплювального пристрою приблизно однакові та розраховуються за формулою (1.23); ККД механізму в цьому випадку не враховується.

Середній пусковий момент двигуна:

, (1.25)

де – пусковий момент; – момент перемикання.

Для кранових асинхронних двигунів з фазним ротором, що мають кратність за максимальним моментом , пусковий момент може бути взятий:

, (1.26)

де – номінальний момент двигуна.

Якщо , розраховується за формулою:

, (1.27)

де – критичний момент асинхронного двигуна.

Кранове електрообладнання змінного струму повинне надійно працювати при спаді напруги мережі на 15 %, тому варто прийняти таким, що дорівнює:

. (1.28)

Момент перемикання ,

де – середній статичний момент механізму підйому, розрахований за співвідношенням (1.16).

Знаючи фактичну швидкість переміщення і висоту підйому вантажу , визначаємо час сталого руху при підйомі вантажу:

. (1.29)

Тоді загальний час сталого руху привода за цикл роботи при підйомі та спуску повного вантажу, а також при підйомі та спуску порожнього вантажозахоплювального пристрою:

. (1.30)

Загальна тривалість пуску за цикл:

, (1.31)

де – час пуску при підйомі номінального вантажу; – час пуску при підйомі порожнього вантажозахоплювального пристрою; – час пуску при спуску номінального вантажу; – час пуску при спуску порожнього вантажозахоплювального пристрою.

Час пуску привода розраховується за формулою (1.22) при відповідних статичних моментах і приведених до вала двигуна моментах інерції, знайдених за співвідношеннями (1.23), (1.24) з урахуванням режимів підйому і спуску.

Робочий час за цикл:

. (1.32)

Тоді загальна тривалість пауз при заданому ТВ % визначиться за співвідношенням:

. (1.33)

Загальна тривалість циклу:

. (1.34)

Кількість увімкнень електропривода за годину:

, (1.35)

де – кількість увімкнень за цикл.

Перевірка двигуна на нагрів робиться методом еквівалентного моменту за формулою:

, (1.36)

де – середній пусковий момент електродвигуна; – статичні моменти на валу двигуна при підйомі та спуску вантажів, різних за вагою; – загальний час пуску протягом одного циклу; – загальний час сталого руху; – загальний час пауз; – коефіцієнт, що враховує погіршення умов охолодження під час пуску і гальмування; – коефіцієнт, що враховує погіршення умов охолодження під час пауз; – для відкритих і захищених двигунів з вентилятором на валу; – для закритих двигунів з ребрами і зовнішнім обдувом; – для закритих двигунів.

При цьому повинна дотримуватися умова:

. (1.37)

Приклад виконання самостійної роботи

Для механізму підйому з параметрами: вантажопідйомність крана 30 т; вага вантажозахоплювального пристрою 0,9 т; фактична швидкість пересування вантажу 0,15 м/с = 9 м/хв; ККД механізму крана ; моментами 597,12 ; 1005,4 ; 78,09 ; 643,49 ; 31,2 ; висота підйому Н=14 м та асинхронним двигуном з фазним ротором типу МТН 612-10 з параметрами 70 кВт; 560 , ( 58,613 рад/с); кгсм²; зубчатою муфтою з гальмовим шківом мм, 320 кгсм, 0,0471 кгсм² розрахувати навантаження привода під час операцій підйому і спуску вантажу методом еквівалентного моменту та побудувати навантажувальні діаграми швидкості та моменту механізму підйому крана.

Розв’язок

Приведений до вала двигуна момент інерції при підйомі вантажу:

7,106 кг м²,

де 0,536 кгс м с²=5,25 кгм²;

кгм²;

кг.

При підйомі порожнього вантажозахоплювального пристрою:

6,86 кг м²,

де кг.

При гальмуванні з вантажем:

7,015 кг м².

де кг.

При гальмуванні без вантажу:

6,858 кг м²,

де кг.

Середній пусковий момент двигуна:

Нм,

де Нм;

Нм;

716,544 Нм.

Час сталого руху при підйомі вантажу:

с.

Загальний час сталого руху привода за цикл роботи при підйомі та спуску повного вантажу, а також при підйомі та спуску порожнього вантажозахоплювального пристрою:

с.

Час пуску при підйомі номінального вантажу:

с.

Час пуску при підйомі порожнього вантажозахоплювального пристрою:

0,22 с.

Час пуску при спусканні номінального вантажу:

0,33 с.

Час пуску при спусканні порожнього вантажозахоплювального пристрою:

0,217 с.

Робочий час за цикл:

c.

с,

де тривалість пауз при заданому ТВ %

с.

Загальна тривалість циклу:

с.

Навантажувальну діаграму механізму підйому крана наведено на рис. 1.8.

Кількість увімкнень електропривода за годину:

.

Робимо перевірку вибраного двигуна за нагрівом методом еквівалентного моменту:

Умова перевірки виконується: .

Рисунок 1.8 – Навантажувальна діаграма механізму підйому мостового крана

 

Завдання до теми

Розрахувати навантаження привода під час операцій підйому і спуску вантажу методом еквівалентного моменту та побудувати навантажувальні діаграми швидкості й моменту механізму підйому крана. Початкові дані наведено у додатку Б.

Примітка. Для виконання завдання необхідно знати принципи складання навантажувальних діаграм електропривода з циклічним режимом роботи, уміти визначати приведені до вала двигуна моменти інерції при підйомі та спуску вантажів, застосовувати метод еквівалентного моменту для перевірки вибраного електродвигуна на нагрів.

Контрольні запитання

1. Навести навантажувальну діаграму механізму підйому?

2. Як визначається час пуску та пусковий момент механізму?

3. Навести вираз для визначення приведеного до вала двигуна моменту інерції при підйомі та спуску вантажу.

4. Як визначається загальна тривалість пуску привода за цикл?

5. Як здійснюється перевірка на нагрів двигуна механізму підйому крана методом еквівалентного моменту?

Література: [26, С. 5 – 101; 29, С. 159 – 161, 184 – 188; 32, С. 51 – 176; 57, С. 223 – 295; 58, С. 95 – 203; 60, С. 425 – 446; 70, С. 5 – 88].

Практичне заняття № 3