Электропривод кран-балки

ПВ=(∑t_p/t_ц) х100%=(120/180) х100%=66,6%

Механизм передвижения тельфера

Используя формулы (3.1) и (3.2), определим  Р_с  и М_с.

Передвижение с грузом

Р_с=9,81х2,5х(1/3)х(1000+10+900)х(0,015х0,03+0,0003)/(0,1х0,9)=130 Вт;

М_с = (130х0,1)/((1/3)х31,5)=1,24 Н∙м.

Передвижение без груза

Р_с=9,81х2,5х(1/3)х(10+900)х(0,015х0,03+0,0003)/(0,1х0,85)=65,6 Вт;

М_с = (65,6х0,1)/((1/3)х31,5)=0,62 Н∙м.

Строим нагрузочную диаграмму  механизма передвижения тельфера (рис.3.2)

М_с, Н м

1,5

1

 

0,5

0     20    40    60    80  100  120  140  160  180  200  220  240  260   t, c

t_p1        t_o1         t_p2        t_o2

 

                           t_ц = 180 с

 

рис3.2

По диаграмме определим  продолжительность включения:

ПВ=(30/180) х100%=16,6%.

 

Механизм подъема

Статическая мощность Р_с.п на валу двигателя  в установившемся режиме при подъеме груза:

Р_с = 9,81 х v_п x (m+m_o)/ h,                                                                (3.3)

где m, m_o  - соответственно масса поднимаемого груза, грузозахватывающего устройства, m=1000 кг, m_o=10 кг;

v_п – скорость подъема груза, v_п = 1/6 м/с;

h - общий КПД механизма подъема, определяемый по кривым на рис.4.11 [4].

Р_с=9,81х(1/6)х(1000+10)/0,85=1943 Вт.

Статический момент М_с на валу двигателя подъема

 

 

 

 

 

М_с = (Р_с х R_б) / (v х i_р х i_п ),                                                               (3.4)

где v – скорость движения крюка, v = 1/6 м/с;

R_б – радиус барабана, R_б=0,2 м;

i_р – передаточное число редуктора механизма подъема; i_р= 98,57;

i_п – передаточное число полиспаста; i_п= 2.

М_с = (1943х0,2)/((1/6)х98,57х2)=11,83 Нм.

При подъеме пустого крюка

Р_с.по = 9,81 х v_п x m_o/ h_о,                                                                  (3.5)

где h_о - КПД механизма при m=0.

Р_{с. по}=9,81х(1/6)х10/0,1=163,5 Вт.

М _с.по = (163,5х0,2)/((1/6)х98,57х2)=1 Н∙м.

Строим нагрузочную диаграмму  механизма передвижения тельфера (рис.3.3)

              Н м

      11

     10

       9

 

       8

 

       7

       6

       5

 

       4

       3

 

       2

                                                              Подъем m_o

       1                                                     Спуск m_o

0     20    40    60    80  100  120  140  160  180  200 220  240   t, c

 

                t_p1     t_o1    t_p2    t_o2      t_p3      t_o3   t_p4         t_o1

 

                                              t_ц

рис.3.3

 

 

 

 

 

 

Спуск пустого крюка (силовой спуск):

Р_с.с = 9,81 x m_o х v_с х ((1/h) – 2),                                                     (3.6)

где h=h_о , v_с – скорость спуска.

Р_с.с = 9,81х10х(1/6)х((1/0,1) – 2) =130 Вт.

М _с.с = (130х0,2)/((1/6)х98,57х2) = 0,79 Н∙м.

Спуск груза (тормозной  спуск):

Р_с.с = 9,81 x(m+m_o)х v_с х (2 - (1/h)),                                                (3.7)

где h > 0,5

Р_с.с = 9,81х(1000+10)х(1/6)х(2 - (1/0,85)) = 1360 Вт.

М _с.с = (1360х0,2)/((1/6)х98,57х2) = 8,3 Н∙м.

 

По диаграмме определим  продолжительность включения:

ПВ = (96/180) х100% = 53,3%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Предварительный выбор двигателя по мощности и режиму нагрузки

Механизм передвижения кран-балки

При помощи нагрузочной диаграммы  рис.3.1 находим эквивалентную за суммарное время рабочих операций статическую мощность Р_с.э.р, приведенную к ближайшей стандартной продолжительности включения ПВ_ном , по формуле

Р_с.э.р = √ [(∑ (Р_с.i x t_p) х ПВ_расч )/((∑ t_pi) x ПВ_ном)]                      (4.1)

Р_с.э.р = √ [(( 461²  х 60+373,6²  х 60) x 66) / (120 x 60)] = 440 Вт

По справочнику [2] выбираем двигатель  по условию:

Р_дв K_з x Р_с.э.р ,                                                                         (4.2)

где K_з – коэффициент запаса, учитывающий дополнительную загрузку двигателя в периоды пуска и электрического торможения, K_з= 1,4.

Р_дв 1,4 x 440 = 616 Вт.

Выбираем двигатель 4А80А6У3

Таблица 4.1

Р,Вт	I,A	n,1/мин	cosφ	η,%	Iпуск	Мпуск	Ммакс	Iдв
750	2,24	915	0,74	69	4	2	2,2	0,0031

Механизм передвижения тельфера

При помощи нагрузочной  диаграммы на рис.3.2 находим

Р_с.э.р = √ [(( 130²  х 15+65,6²  х 15) x 16,6) / ( 30 x 25)] = 84 Вт

Р_дв 1,4 x 84 = 118 Вт.

Выбираем по справочнику [2] двигатель 4А63А6У3

Таблица 4.2

Р,Вт	I,A	n,1/мин	cosφ	η,%	Iпуск	Мпуск	Ммакс	Iдв
180	0,78	915	0,62	56	3	2,2	2,2	0,0018

 

Механизм подъема

При помощи нагрузочной  диаграммы на рис.3.3 находим

Р_с.э.р=√[((1943² х24+163,5² х24+130 х24+1360 х24)х53,3)/(30x25)]=1122 Вт

Р_дв 1,4 x 1122 = 1571 Вт.

 

Выбираем по справочнику [2] двигатель 4А90L4У3

Таблица 4.3

Р,Вт	I,A	n,1/мин	cosφ	η,%	Iпуск	Мпуск	Ммакс	Iдв
2200	5,02	1425	0,83	80	6	2,1	2,4	0,0056

 

 

 

 

 

5. Определение приведенного  момента инерции системы двигатель  - рабочая машина

 

Покажем на примере механизма  передвижения кран-балки определение  времени пуска. Время торможения примем равным 0, т.к. для остановки применяется механический тормоз.

Суммарный момент инерции  определяется по формуле:

J_∑ = K x J_дв + m_∑ x (v/w_дв)²_,

где К – коэффициент, учитывающий моменты инерции  частей машины, К=1,15-1,2 [4];

J_дв – момент инерции двигателя, J_дв = 0,0031 кг м²;

m_∑ - суммарная масса поступательно движущихся элементов механизма, m_∑=4810 кг;

v – скорость поступательного движения кран-балки, v=5/6 м/с;

w_дв – угловая скорость двигателя, w_дв = 96,1 рад/с.

J_∑= 1,2 х 0,0031+ 4810х((5/6)/96,1)² = 0,405 кг м²

 

Данные для построения механической характеристики электродвигателя показанной на рис 5.1

 

Таблица 5.1

ωдв рад/с	105	96,1	68,3	15,75	0
М,Н∙м	0	7,8	17,2	12,5	15,6

 

 

Момент трогания рабочей  машины определяется по формуле:

М_тр = 1,2 х М_{с ном} ,                                                                                                                       (5.2)

где М_{с ном} – номинальный статический момент на валу машины, М_сном=3,95 Н м

М_тр = 1,2 х 3,95 = 4,74 Н м.

У данного вида механизма момент сопротивления М_с не зависит от частоты вращения w. Следовательно, механическая характеристика рабочей машины представляет собой прямую w = f (М_с) на рис.5.1. Проделав соответствующие построения, определим t’_пуск в мм.:  t’_пуск=66 мм.

Определим масштаб по времени:

m_t = m_t x m_w / m _м , где

m_t = 0,02 кг м²/мм; m_w = 1 рад/с мм; m _м = 0,2 Н м/мм.

m_t = 0,02 х 1 / 0,2 = 0,1 с/мм.

t_пуск = m_t х t’_пуск = 0,1 х 66 = 6,6 с.

По рассчитанному t’_пуск видно, что пуск получается тяжелый.

 

 

 

 

6. Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя за один цикл работы машины

М_с, Н м

 

М_п                                   М_п

15

12

9

6                                              М_с1

       М_с2

3

0

20    40    60    80   100 120  140  160  1 80 200 220  240            t, c

t  _п1 t_у1      t_о1    t _п2     t_у2                  t_о2

 

                       t_ц = 180 с

 

рис.6.1 Нагрузочная диаграмма двигателя  за один цикл работы машины

Из пункта 3 имеем:

t_ц = 180 c; t_p1= t_p2 = 60 c; t_o1 = t_o2 = 15 c.

 

Из пункта 5:

t_пуск=6,6 с; М_п=15,6 Н м; М_с1=3,95 Н м; М_с2=3,2 Н м.

 

Время установившейся работы двигателя t_у1:

t_у1 = t_p1 - t_п1 = 60 – 6,6 = 53,4 с = t_у2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Проверка выбранного  двигателя по перегрузочной способности, пусковому моменту и частоте включений

 

Условие пуска:

М_{пуск. дв} М_{тр.р.м .}/ a₁ ,                                                          (7.1)

где М_{пуск.дв} – пусковой момент двигателя, М_тр.р.м – момент трогания Р.М. из нагрузочной диаграммы при w_о = 0; М_тр.р.м = 4,74 Н м; a₁ – коэффициент, учитывающий возможное при пуске снижение напряжения на зажимах электродвигателя от 10% до 30%; a₁ = 0,5.

15,6 Н м  4.74 Н м / 0,5 = 9,8 Н м – условие выполнено.

 

Условие перегрузочной способности:

М_кр.дв М_{макс.р.м .}/ a₂ , где

М_кр.дв – максимальный момент двигателя; М_кр.дв = 17,2 Нм; М_{макс.р.м} = 4,74 Н м; a₂ – коэффициент, учитывающий возможное снижение напряжения на зажимах работающего двигателя на 10%; a₂= 0,81.

17,2 Н м  4,74 Н м / 0,81 = 5,93 Н м – условие выполнено.

 

Предельно допустимая частота включений:

h_пд = 3600 х Р_н х b_о х(1- e) / A_п                                                             (7.3)