Усилие в ваере при буксировке трала

, Н.                                                 (7.2)

7.3.2 Расчет основных параметров ваера.

7.3.2.1 Диаметр ваера

, мм,                                                                 (7.3)

где n - запас прочности (для стальных канатов, используемых в качестве ваеров, n =5);

 = 550 - коэффициент прочности, Н/мм².

7.3.2.2 Характеристики ваера принять по табл.11.7.[4]. Основные характеристики ваера занесите в табл. 7.4.

 

Таблица 7.4

Тип каната	Диаметр, мм	Масса 1 метра, кг	Разрывное усилие, кН.

7.3.3 Определение размеров ваерного барабана.

7.3.3.1 Диаметр барабана

, мм.                                (7.4)

7.3.3.2 Шаг укладки ваероукладчика

, мм.                                              (7.5)

7.3.3.3 Приращение диаметров намотки ваеров

, мм.                                     (7.6)

7.3.3.4 Диаметр первого слоя намотки ваеров

, мм.                                        (7.7)

7.3.3.5 Расчет длины ваера. Используя данные табл. 7.5 по усилию на ваере , принять =

 

Таблица 7.5

,кН	0,8	12,5	20	30	50	60	70	80	100	125
, м	750	1000	1600	2000	2500	3000	3500	3500	3500	3500

 

7.3.3.6 Длина ваерного барабана

, мм.                                    (7.8)

Принять =

7.3.3.7 Число витков ваера в одном ряду

.                                                     (7.9)

Принять  - целое число.

7.3.3.8 Внешний диаметр намотки ваеров

               (7.10)

7.3.3.9 Число слоев укладки ваера

.                                                             (7.11)

Принять  - целое число.

7.3.3.10 Расчет диаметра ваерного барабанана -слое намотки

, мм,                              (7.12)

где  = 1,2,3,..., .

7.3.3.11 Длина ваера на  -слое намотки

, м,                (7.13)

где  = 1,2,3,..., .

7.3.3.12 Диаметр реборд ваерного барабана

, мм.                                           (7.14)

7.3.3.13 Постройте зависимость  на -слоях намотки ваера, на графике укажите номер слоев намотки.

7.3.3.14 Размеры и характеристики ваерного барабана (табл. 7.6).

Таблица 7.6

D0 , мм	D1 , мм	D, мм	D р., мм	, м

7.4 Предварительный выбор мощности электродвигателя лебедки.

7.4.1 Установление скорости выбирания ваеров.

, м/с                             (7.15)

Принять  на диаметре намотки, соответствующим рабочей длине ваеров.

7.4.2. Номинальное тяговое усилие при расчете принять:

- для траловой лебедки

, Н,                                                    (7.16)

- для ваерной лебедки

, Н.

7.4.3 Предварительный выбор электродвигателя лебедки.

, кВт,                                      (7.17)

где  - КПД подвесных блоков, барабанов, редуктора; (принять =0,7-0,8).

При выборе электродвигателя по справочнику мощность его определяется неравенством.

,                               (7.18)

где  - номинальная мощность электродвигателя в режиме работы 30 мин.

Рекомендуется выбирать электродвигатели серии ДПМ, ДП, Д800 (см. [4],[15]).

Каталожные данные электродвигателя занесите в табл. 7.7.

Таблица 7.7

Тип двигателя	Мощность, РН, кВт	Ток, IH, А	Частота вращения, nH, об/мин	nmax, об/мин	Mmax MH	R Я +R ДП, Ом	RСО, Ом	h	GD^2

Укажите напряжение (номинальное) электродвигателя.

Степень защиты электродвигателя - 1Р56.

7.4.4. Выбор редуктора.

Определить предварительно передаточное число редуктора

,                                           (7.19)

где  - номинальная частота вращения электродвигателя, об/мин;

 - номинальная скорость выбирания ваеров, м/с;

- средний рабочий диаметр барабана лебедки, м; определяется по построенной зависимости  для рабочей длины ваеров , м, где  - полная длина ваеров (см. п. 7.3.3.5).

По частоте вращения входного вала редуктора , номинальной мощности , режиму работы выбрать редуктор типа РМ (см. [13]) с передаточным отношением . Режим работы редуктора - кратковременный, 30 мин.

Каталожные данные редуктора занесите в табл. 7.8.

 

 

Таблица 7.8

Тип редуктора	, кВт	, об/мин			Режим работы

7.4.5 Выбор элементов силовой части системы управления электропривод лебедки, машин, преобразовательных устройств.

Если мощность сети ниже 400 % номинальной мощности электродвигателя, то рекомендуется применять системы управления электроприводом, указанные в п. 7.1.2.5. и табл. 7.2.

Если мощность сети переменного тока более 500 % номинальной мощности электродвигателя, то используется система тиристорный регулируемый выпрямитель - электродвигатель.

7.4.5.1 Выбор генератора.

Генератор для питания электродвигателя лебедки выбирают по номинальному току электродвигателя.

, А,                                              (7.20)

где  - см. табл. 7.7.

Если система управления предусматривает регулирование частоты вращения электродвигателя изменением напряжения генератора, то генератор должен иметь запас по напряжению не ниже 25 %.

, В,                                         (7.21)

где  - см. табл. 7.7.

Если система управления предусматривает регулирование частоты вращения электродвигателя изменением потока возбуждения, то

                                           (7.22)

С целью уменьшения массогабаритных показателей в качестве генератора выбираются быстроходные машины с частотой вращения

, об/мин                            (7.23)

Режим работы генератора - 60 мин.

Степень защиты генератора - IР44.

Каталожные данные генератора занесите в табл. 7.9.

Таблица 7.9

Тип генератора	Мощность, РН, кВт	Ток, IH, А	Частота вращения, nH, об/мин	nmax, об/мин	Imax IH	R Я +R ДП, Ом	RСО, Ом	h	GD^2, кгс^.м^2

 

Выпишите параметры обмоток возбуждения и укажите номинальные напряжения обмотки возбуждения и генератора.

7.4.5.2 Выбор приводного электродвигателя.

Мощность приводного электродвигателя, режим работы - 60 мин.

, кВт,                                    (7.24)

где  - КПД электродвигателя лебедки.

 - КПД генератора.

 - номинальная мощность электродвигателя лебедки, кВт.

С учетом перегрузок приводного электродвигателя.

                                                    (7.25)

Частота вращения приводного электродвигателя должна быть равна частоте вращения генератора

, об/мин.

Расчетные данные занесите в табл. 7.10

Таблица 7.10

Тип электродвигателя	Мощность, РН, кВт	Ток, IH, А	Частота вращения, nH, об/мин	Mn MH	Mmax MH	Cos j H	h	GD^2 кгс^.м^2	In IH

Укажите номинальное напряжение электродвигателя и способ соединения статорной обмотки.

Режим работы электродвигателя - 60 мин.

Степень защиты электродвигателя - IP44.

7.4.5.3 Выбор валогенератора.

Выбор валогенератора аналогичен выбору генератора (см. п. 7.4.5.1).

Примечание. Валогенераторы применяются в силовых судовых комплексах с винтом регулируемого шага (ВРШ). Особенностью этих комплексов является постоянная частота вращения гребного вала.

7.4.5.4 Выбор тиристорного управляемого выпрямителя.

Для питания электродвигателя лебедки применяют выпрямительные агрегаты с главным регулированием выходного напряжения в диапазоне от 0,1 U_H до U_H на якоре и дополнительным каналом для регулирования и питания обмотки возбуждения электродвигателя. Выпрямительные агрегаты выпускаются в нереверсивном и реверсивном исполнениях. Технические данные тиристорных электроприводов приведены в справочнике [16].

7.5 Расчет желаемой механической характеристики, обеспечивающей постоянную скорость выбирания ваеров U_H.

При построении характеристик приняты следующие допущения. Усилие в ваерах в основном зависит от скорости движения трала в воде. Изменением КПД подвесных блоков редуктора, барабана лебедки пренебречь и считать его равным КПД при номинальной нагрузке. При расчете учитывать рекомендации п. 7.1.2.4.

7.5.1 Частота вращения электродвигателя на n -слое намотки ваера

, р/с,                                      (7.26)

где  - передаточное число редуктора (табл. 7.7).

 - диаметр барабана лебедки на n -слое, м.

7.5.2 Момент на валу электродвигателя на n -слое намотки ваера

, Нм,                                       (7.27)

где  - КПД редуктора (см. п. 7.4.3).

 - номинальное тяговое усилие, Н (см. п. 7.4.2).

Расчетные данные занесите в табл. 7.11

Таблица 7.11

Номер слоя
, р/с
, Нм

Расчет вести, начиная с первого слоя, используя зависимость . Механическую характеристику  постройте, используя данные табл. 7.10.

7.6 Расчет допустимых значений моментов на валу электродвигателя лебедки.

Момент вращения электродвигателя должен перекрывать предельную нагрузку для возможности трогания электродвигателя с места и создания необходимого динамического момента, обеспечивающего ускорение и разгон электропривода.

7.6.1 Допустимый момент по коммутационной способности.

,                                           (7.28)

где  - перегрузочная способность электродвигателя лебедки (табл. 7.7);

 - номинальный момент электродвигателя.

, Нм.                                                     (7.29)

7.6.2 Допустимый момент по разрывному усилию ваера.

, Нм;                                            (7.30)

где  - разрывное усилие ваера, кН (см. табл. 7.4);

 - диаметр первого слоя намотки ваера, м (см. п. 7.3.3.4).

7.6.3 Допустимый момент на максимальном диаметре при

, Нм;                                     (7.31)

где  - средний рабочий диаметр барабана, м (см. п. 7.4.4).

7.6.4 Условия выбора пускового момента:

,если ,если ,

 (7.32)

7.6.5 Формирование областей допустимых частот вращения и моментов на валу электродвигателя лебедки.

7.6.5.1 На механическую характеристику  нанести прямые:

 - ограничение по предельной частоте вращения, р/с;

 - р/с, где  (см. по табл. 7.7);

 - ограничение по допустимому моменту, Нм.

7.6.5.2 Постройте характеристику постоянства мощности, проведя через точку с координатами , задаваясь моментом и рассчитывая

, р/с.                                         (7.33)

Примечание. Обратите внимание, что наилучшим приближением к желаемой характеристике  является характеристика постоянства мощности.

7.7 Выбор системы автоматического управления электроприводом лебедки.

7.7.1 Расчет кратностей момента и частоты вращения электродвигателя лебедки.

Кратность момента

,                                         (7.34)

где  - пусковой момент, Нм (см. п. 7.6.4).

Кратность частоты вращения

,                                          (7.35)

где  - частота вращения электродвигателя на первом слое намотки ваера (табл. 7.11);

 - номинальные момент и частота вращения электродвигателя лебедки.

7.7.2 Критерии выбора системы автоматического управления лебедкой.

7.7.2.1 Если значения  то желаемая кратность частоты вращения может быть получена только при уменьшении потока электродвигателя лебедки, так как увеличение напряжения питания электродвигателя лебедки выше номинального не допускается из-за роста напряжения между соседними коллекторными пластинами U_K. Увеличение U_K приводит к возникновению кругового огня на коллекторе электродвигателя.

Рекомендуется для использования машин применять систему неизменного тока, предусмотрев возможность автоматического регулирования возбуждения электродвигателя лебедки при снижении нагрузки ниже номинальной для реализации необходимого закона изменения частоты вращения, определяемого видом желаемой механической характеристики.

7.7.2.2 Если значения  то данная кратность момента электродвигателя может быть получена перегрузкой машин по току. При этом для обеспечения желаемого изменения частоты вращения при уменьшении токовой перегрузки следует предусмотреть автоматическое увеличение частоты вращения воздействием на напряжение, подаваемое на электродвигатель лебедки. Возбуждение двигателя лебедки не изменяется.

Применение системы неизменного тока при данных кратностях момента и частоты вращения приводит к необходимости увеличения тока возбуждения электродвигателя лебедки, что возможно при наличии запаса по стали (требует увеличения габаритной мощности электродвигателя лебедки). Система регулирования возбуждения электродвигателя лебедок обеспечивает желаемый закон изменения частоты вращения.

7.7.2.3 Если  то данные кратности могут быть обеспечены воздействием как на напряжение, подаваемое на электродвигатель лебедки, так и на возбуждение электродвигателя. Причем при частоте вращения меньше номинальной регулирование осуществляется при постоянном возбуждении электродвигателя лебедки уменьшением напряжения, подаваемого на якорь электродвигателя, а при частоте вращения больше номинальной регулирование осуществляется при постоянном токе якоря воздействием на возбуждение электродвигателя, уменьшая его.

Примечание. Мощности используемых в электроприводе машин или преобразователей необходимо изменить в соответствии с рекомендациями, данными при выборе системы автоматического управления лебедкой.

7.8 Расчет и выбор электромеханического тормоза.

Согласно п. 7.1.2.3

, Нм,                     (7.36)

где  - КПД передачи (см. п. 7.4.3);

 - расчетный диаметр барабана, м (см. п. 7.4.4);

 - номинальное усилие, Н (см. п. 7.4.2).

Рекомендации к выбору электромеханического тормоза изложены в справочнике [4] т. I. п. 2.8.

7.9 Разработка и описание принципиальной схемы электропривода, выбор электрооборудования, входящего в состав электропривода.

Особенности выбора аппаратуры управления изложены в справочнике [4], п. 11.3.18.

Защиты устанавливаются исходя из требований электробезопасности (п. 7.1.3) и требований обеспечения технологического процесса при подъеме, спуске трала, тралении.

7.10 Размещение электрооборудования лебедки на судне.

Электродвигателя траловых лебедок располагаются в глубине промысловых палуб в специальных выгородках, так называемых помещениях электродвигателей траловых лебедок. В этих помещениях размещаются тормозные электромагниты и вся аппаратура управления.

Посты управления находятся в непосредственной близости от барабанов лебедки.

Пульты управления с щитами сигнализации находятся в промысловой рубке. Преобразователи лебедок и аппаратура управления ими - во внутренних помещениях.

7.11. Разработайте инструкцию по технической эксплуатации электрооборудования лебедки, используя [6].