Электрооборудование,электропривод механизма подъема крана

  

    2.2. Расчет статических нагрузок двигателя механизма подъема крана

       

         Целью расчета является определение статических нагрузок, приведенных к валу электродвигателя, для выбора мощности электродвигателя механизма подъема мостового крана.

 

         Статическая мощность и момент при номинальной нагрузке  на валу электродвигателя подъемной лебедки при подъеме груза, в кВт определяется следующим образом:

 

                

 

            

 

        Максимальная мощность статической нагрузки получилась 26,99кВm, предварительно выбираем двигатель серии 4МТF(Н), имеющий синхронную частоту1000об/мин.

 

       Передаточное число редуктора барабана лебедки определяем следующим образом:

 

 

              

 

Принимаем ближайшее стандартное передаточное число 3-х

ступенчатого редуктора  таблица 2.1    

 

  где  G=m∙g=15∙10³∙ 9,8=147000H-вес поднимаемого груза;

 m-номинальная грузоподъемность, кг;

 g-ускорение свободного падения, м/с²;

G₀=m₀∙g=0,85∙10³∙9,8=8330Н-вес пустого захватывающего                       

Приспособление;                                    

       m₀ - масса пустого захватывающего приспособления, кг;

v_н = 0,125м/с =  - скорость подъема груза;

h_п = 0,72 - КПД под нагрузкой.                                                                                                                                                                                                                                      

     

    

G-сила  тяжести полезного груза, Н;

       -сила тяжести грузозахватного устройства(крюка с подвес-

 кой) Н;

     -скорость подъема, М/с;

-КПД подъемного механизма, учитывающий потери на трение в редукторах, барабане, подшипниках ,блоках и т.д.;

        i - передаточное число редуктора механизма подъема;

        i - передаточное число полиспаста;

       D - диаметр барабана , м

  

      Диаметр барабана, заданный в мм, переводим в м по формуле

     

 

  Определяем время подъема следующим образом.

 

                                           

                            

 

  где Н-высота подъема, м,

       -время подъема, с.

 

    Полученные данные 

используем  для построения нагрузочной диаграммы механизма подъема.

 

 

 

2.2.1  Статическая мощность и момент при подъеме пустого

  крюка с подвеской,  определится

 

 

                          

                 

                 

          

 

Где

- статический  момент  при подъеме пустого крюка с подвеской.

- статическая  мощность при подъеме пустого крюка с подвеской.

 

        Определяем коэффициент загрузки

 

                          

            

 

где коэффициент загрузки.

По  кривым рис.2.1 определяем  КПД холостого хода

 

Рисунок 2.1. Зависимость КПД от загрузки

 

        КПД холостого хода определится

                              

 

 

 где h₀ = 0,42 – КПД механизма при холостом ходе.

  

 Для построения нагрузочной диаграммы принимаем

 

 

2.2.2 Спуск груза или крюка с подвеской

       

        Статическая мощность, требуемая от электродвигателя в режиме спуска определится

 

                                              

                                   

 

  где - мощность, обусловленная действием силы тяжести опускающего груза, кВm;

- мощность обусловленная действием  силы трения в крановом механизме,  кВm.

При этом различают силовой тормозной  спуск грузов.

Силовой спуск применяют для спуска пустого  крюка, а также легких грузов, когда  (опускание груза осуществляется электродвигателем, включенным на спуск).

Тормозной спуск производится при опускании тяжелых грузов, когда

 В этом случае для предотвращения свободного падения груза тормозной момент создает сам электродвигатель, ограничивая скорость спуска.

  Мощность, развиваемая двигателем при силовом спуске    

                            

            

 

   где -скорость спуска, м/с;

 

  При спуске пустого крюка     

 

  Статическая мощность и момент при силовом спуске пустого крюка Н*м, определится

 

                              

                 

 

 

       

  

  где - Статическая мощность и момент при силовом спуске   пустого крюка.            

  Статический момент при силовом спуске пусто крюка.

 

  2.2.3 Построение погрузочной диаграммы

 

        Для построения нагрузочной диаграммы берем данные:

 

 

 

  Тормозной спуск груза при статической мощности и момент определится.

 

           

   

 

                            

 

где тормозной спуск груза при статической мощности

        тормозной спуск груза при статическом  моменте.       

 

Для построения нагрузочной  диаграммы принимаем:

 

 

Для построения нагрузочной диаграммы  статической мощности используем следующие данные, полученные в результате расчетов:

 Время цикла 

Время работы

 Суммарное время работы (включения)     

 Суммарное время пауз         

 Количество пауз -4, паузы равной  длительности, время  одной паузы

                          

                                     

                  

                                                             

  Фактическая продолжительность включения определится.

 

 

                    

            

 

  Подъем груза  

  Спуск груза     

  Подъем пустого крюка  

 Спуск пустого  крюка              

 

 Выбираем масштаб мощности   

 Выбираем масштаб времени  

 

        Для построения нагрузочной диаграммы расчетные величины мощности делим на масштаб мощности, а расчетные величины времени делим на масштаб времени. Все расчетные данные сводим в таблицу 2.2

 

Таблица 2.2 – Данные для построения нагрузочной диаграммы мощностей механизма подъема

	груза	Пауза	Спуск груза	Пауза	Подъем пустого крюка	Пауза	Спуск пустого крюка	Пауза
	26,99	0	16,5	0	2,28	0	3,2	0
	96	54	96	54	96	54	96	54

 

Нагрузочная диаграмма механизма подъема  на рис. 2.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    2.2.4 Расчет эквивалентной мощности двигателя механизма подъема.

Расчет эквивалентной  мощности   определяется по формуле

                                 

                                 

 

где  - расчетная мощность отдельных операций (подъема или спуска), кВm;

- расчетное время отдельных операций, с;

- расчетная продолжительность  включения, %;

- номинальная продолжительность  включения, %.

Для электродвигателей  серии 4МТF(H) принимаем

Режим работы S3-повторно-кратковременный в цикле

 

2.2.5 Выбор двигателя механизма подъема.

 

1) электродвигатель механизма подъема должен отвечать следующим условиям;

- при подъеме  груза 110 % номинального, т.е. 

электродвигатель  должен разгонять механизм до номинальной  скорости при наиболее неблагоприятных  условиях, а именно, при снижении напряжения на зажимах до 90 % номинального, отрицательном допуске по пусковому и максимальному моменту – 10 %.

- при любых  неблагоприятных обстоятельствах  максимальный момент электродвигателя  должен быть больше максимального  статического момента;

для проведения статических испытаний крана  механизм подъема должен поднимать  груз, равный 125 % номинального на высоту 200-300 мм.

Учитывая эти  условия, максимальный момент определится.

 

                                               

                                           

                                                

                                       

                                             

                                

 

 

где кратность максимального момента

      номинальный момент электродвигателя ,

      максимальный момент электродвигателя,

       0,8-коэффициент, учитывающий снижение  напряжения на 10 %

 

2) С учетом  выше перечисленных условий, электродвигатель  выбирают по

формуле

 

                                                

                                             

 

где  коэффициент запаса, учитывающий дополнительную загрузку   двигателя в период пуска и электрического торможения.

 

 Мощность  двигателя определится по формуле

 

                                         

                            

По полученным данным выбираем электродвигатель 4МТF225M6

 

 режим S3, ПВ = 40 %, 

 

2.2.6 Проверка выбранного электродвигателя по перегрузочной способности.

        Для выбранного двигателя строят механические характеристики в соответствии с принятой схемой управления, используя для этого типовые характеристики, получаемые с помощью кулачковых или магнитных контроллеров.

синхронная скорость электродвигателя, рад/с;

- максимальный момент переключения, причем

                                                       

                                                         

=                                        

 

номинальный момент электродвигателя,

минимальный момент переключения, причем

 

                                                                                    

Средний пусковой момент

 

                                                              

Из формулы  найдем момент переключения

 

                                          

                                   

Подставим значение из формулы  и определим

    

 

Кроме того, необходимо чтобы                                               

 

        Произвести проверку электродвигателя 4МТF225М6

  на соответствие указанным требованиям, если статический момент

а

максимальный статический момент при подъеме груза 1,1

Расчет. Для двигателя 4МТF225M6 определяем

По  формуле  проверяем

 

По формуле (2.22)               

0,8*2,7*366 > 517Н*м,

790,6 > 517Н*м.

 

    Двигатель  проходит проверку по перегрузочной  способности.

   

    По  формуле (2.26)                 Т.е.

                                                

                                                      

   

    По  формуле (2.29) максимальный момент  переключения  по