Розрахунок потужності двигуна.

При заданих ТВ_вст, %, висоті піднімання Н, м, швидкості піднімання Vн, м/с, при умові, що Vрі = Vном (швидкість роботи), Нрі = Н (висота роботи):

- тривалість робочої операції: , с

- сумарний час роботи за цикл: , с

При розрахунках використовується цикл з 4 ^х робочих операцій: піднімання і спуск вантажу G_н, піднімання і спуск порожнього вантажозахоплюючого пристрою G_о.

При даному циклі сумарний час пауз:

, с

За отриманими даними необхідно побудувати навантажувальну діаграму для даного режиму роботи механізму підіймання.

1. Потужність підіймання номінального вантажу –, кВт;

2. Потужність гальмівного спуску номінального вантажу –, кВт;

3. Потужність піднімання вантажозахоплюючого пристрою –, кВт;

4. Потужність силового спуску –, кВт;

5. Час роботи – , с;

6. Час паузи – , с;

7. Час циклу – t_ц , с.

 

За сумарний час роботи за допомогою діаграми (рис.6.1.) визначаємо еквіва- лентну статичну потужність Р_с.е., приведену до стандартної (встановленої тривалості включення ТВн).

Розрахункова тривалість включення:

Рис.6.1. Навантажувальна діаграма механізму підйому.

 

Якщо ТВр ≠ ТВн, то використовуємо формулу:

, кВт

Потужність двигуна вибирається з умови:

Р_двр ≥ к_з· Р_с.е, де

к_з – коефіцієнт запасу, к_з = 1,3-1,4

Оберти двигуна, що забезпечуюють потрібну швидкість піднімання вантажу розраховуємо за формулою:

Якщо , тоді:

, де

V_н – номінальна швидкість піднімання вантажу, м/с;

i_p – передавальне число редуктора;

i_п – передавальне число поліспаста;

R – радіус барабана лебідки, м; (R=Д/2);

=3,1416.

З довідникової літератури вибираємо двигун як правило краново - металургійної серії технічні характеристики якого заносимо до таблиці:

Таблиця.6.1

Тип двигуна	Потужність на валу, (кВт) при ТВ	n, об/хв	ККД %	Момент інерції ротора, кг∙м^2	Вага, кг

 

Перевірка можливості виконання заданої швидкості піднімання вантажу:

, м/с.

Двигун повинен забезпечувати задану швидкість піднімання вантажу з встановленою точністю.

6. 1. 3. Побудова механічної характеристики двигуна механізму піднімання.

Для побудови механічної характеристики розраховуємо номінальне ковзання.

, де

n₀ – синхронні оберти двигуна;

n_н – номінальні оберти двигуна;

n₀= 60∙f / р.

Перевантажувальна здатність двигуна =М_мах/М_ном

Визначаємо критичне ковзання:

Номінальний момент двигуна

, Нм

Максимальний момент двигуна:

, Нм

За формулою Клосса для різних значень ковзання S розраховуємо момент:

, Нм

Визначаємо оберти і кутову швидкість для різних значень ковзань:

, об/хв.

, рад/с

Отримані значення заносимо до таблиці:

Таблиця. 6.2

S			0,01	0,02	0,035	0,04	0,19	0,3	0,4	0,6	0,8
M	H∙м
n	об/хв
ω	рад/с

 

За даними таблиці будується механічна характеристика двигуна:

Рис.6.2. Механічна характеристика двигуна.

Правильно вибраний двигун повинен забезпечувати надійний розгін привода. Для перевірки цієї умови використовуємо механічну характеристику і розра -ховуємо статичні моменти на валу двигуна.

1. Статичний момент при підніманні номінального вантажу:

, Нм

2. Статичний момент при підніманні порожнього вантажозахоплюючого пристрою:

, Нм

3. Статичний момент при силовому спуску вантажу:

, Нм

4. Статичний момент при гальмівному спуску:

, Нм

На механічній характеристиці відкладаємо момент при М₂ і М₁, виконуючи умови:

1) , де

, Нм

К_з – коеф.,запасу.

, Нм

Враховуючи критичність максимального і пускового моментів знаходимо статичний момент двигуна при пуску М₁:

2) , Нм

Тоді середній пусковий момент складатиме:

, Нм

Для забезпечення надійного розгону двигуна необхідно, щоб виконувалась умова:

, Нм

Для виконання наступних розрахунків приймаємо середній гальмівний момент рівним середньому пусковому.

, Нм

6.4.1. Розрахунок часу пуску t_п і електричного гальмування t_г.

Час пуску і гальмування привода розраховується по формулі:

, де

– сумарний, приведений до валу двигуна момент інерції привода, .

– кутова швидкість двигуна, що відповідає встановленій швидкості піднімання(спуску) вантажу, рад/с.

– середнє значення моменту двигуна при пуску (гальмуванні), Нм; – статичний момент двигуна при даному перехідному процесі, Нм. – береться зі знаком «+» якщо він співпадає по напрямку з Мп (г) – і зі

знаком «–» якщо він має протилежний напрямок.

Визначення сумарного, приведеного до валу двигуна момента інерції,

, , де

к – коефіцієнт, що враховує момент інерції частину механізму, що обертається (к=1,15-1,2).

– момент інерції ротора вибраного двигуна,

– сумарна маса пересувних частин і вантажу, кг;

V – швидкість піднімання (спуску), м/с;

ω_дв – обертова швидкість двигуна, рад/с.

, рад/с.

–, – згідно технічним даним.

Визначаємо Ј_∑:

1) при підніманні і спуску номінального вантажу: Ј_∑, кг∙м²

2) при підніманні і спуску порожнього гака: Ј_∑0, кг∙м²

Визначивши необхідні дані, розраховуємо час пуску і гальмування на різних режимах, що необхідно для побудови навантажувальної діаграми механізму піднімання М(t) і ω(t):

Час пуску при підніманні номінального вантажу:

Час гальмування при підніманні вантажу:

Середній шлях, який проходить вантаж за час пуску або гальмування (електричного):

м.

Середній шлях пройдений при підніманні номінального вантажу за час пуску:

м

Середній шлях пройдений при підніманні номінального вантажу за час гальмування:

м

Час руху механізму з встановленою швидкістю при підніманні номінального вантажу:

, с

Час пуску при гальмівному опусканні номінального вантажу:

, с

Час гальмування при гальмівному опусканні номінального вантажу:

, с

Середній шлях за час пуску при гальмівному опусканні номінального вантажу:

, м

Середній шлях за час гальмування при гальмівному опусканні номінального вантажу:

, м

Час руху при підніманні порожнього вантажозахоплюючого пристрою з встановленою швидкістю:

, с

Час пуску при підніманні порожнього вантажозахоплюючого пристрою з встановленою швидкістю:

, с

Час гальмування при підніманні порожнього вантажозахоплюючого пристрою:

Середній шлях, пройдений за час пуску при підніманні порожнього вантажозахоплюючого пристрою:

Середній шлях, пройдений за час гальмування при підніманні порожнього вантажозахоплюючого пристрою:

Час руху механізму з встановленою швидкістю при підніманні порожнього вантажозахоплюючого пристрою:

.

Час пуску при опусканні порожнього вантажозахоплюючого пристрою:

, с

Час гальмування при опусканні порожнього вантажозахоплюючого пристрою:

, с

Середній шлях, пройдений за час пуску при опусканні порожнього вантажозахоплюючого пристрою:

Середній шлях, пройдений за час гальмування при опусканні порожнього вантажозахоплюючого пристрою:

Час руху з встановленою швидкістю при опусканні порожнього вантажозахоплюючого пристрою:

По розрахунковим даним будуємо навантажувальну діаграму двигуна М(t) і ω(t) з врахуванням динамічних навантажень.

Розрахункові дані заносимо до таблиці 6.2:

Таблиця 6.2

Піднімання номінального вантажу

Гальмівний спуск номінального вантажу

Піднімання порожнього ВЗП*

Спуск порожнього ВЗП^*

Момент двигуна при пуску, Нм

Статичний момент Нм

Момент двигуна при гальмуванні Нм

Момент при пуску, Нм

Статичний момент Нм

Гальмівний момент Нм

Пусковий момент, Нм

Статичний Момент Нм

Гальмівний Момент Нм

Пусковий Момент Нм

Статичний Момент Нм

Гальмівний момент Нм

Час пуску с

Час встан. руху, с

Час гальм., с

Час пуску, с

Час встан. рррррррррруху, с

Час гальм.

Час руху, с

Час встан.руху, с

Час гальм,с

Час пуску, с

Час встан руху, с

Час гальм., с

*ВЗП- вантажозахоплюючий пристрій

По навантажувальній діаграмі визначаємо розрахункову тривалість включення ТВр.

Час пуску: , с

Час гальмування: , с

Час руху з встановленою швидкістю: , с

Час роботи механізму: , с

Час паузи: , с

, %

Визначаємо приведений до стандартного значення номінальної тривалості включення еквівалентний момент двигуна за робочий цикл:

, де

Кв – коефіцієнт, враховуючий умови охолодження двигуна;

Кв=0,75 – для двигунів з самовентиляцією;

Кв=1,0 – для двигунів з примусовою вентиляцією.

Перевірка вибраного двигуна на нагрів виконується по умові: Мн Мекв.

 

Рис.6.3. Навантажувальна діаграма двигуна лебідки.

Перевірка двигуна на перевантажувальну здатність виконується за умовою:

, де

М_смах – максимальне значення статичного моменту на валу двигуна, можливе при експлуатації і випробуванні крана,

- перевантажувальна здатність двигуна,

0,81 – коефіціент враховуючий зниження напруги в живлячій мережі на 10%,

К_м – коефіціент запасу пускового моменту, визначається по таблиці 6.3.

К_с – коефіціент несиметрії опорів в колі ротора, який для систем з кулачковими контролерами дорівнює 1,1, а в інших випадках дорівнює 1,0.

Максимальне значення середнього за час пуску (гальмування) лінійного прискорення(не повине перевищувати встановленого значення):

, де

Vв – значення встановленої швидкості, м/с;

- найменший можливий за цикл роботи час пуску або гальмування.

Максимально допустимий час пуску для кранових механізмів піднімання складає 3 – 5 с.