Розрахунок автоматизованих електроприводів мостових кранів загального призначення

    (30)

 

де М_п.ср – середній пусковий момент електродвигуна;

М_с.і – статичні моменти на валу двигуна при підніманні і опусканні

          вантажів, різноманітних по вазі;

 – сумарний час пуску  протягом одного циклу;

 – сумарний час усталеного  руху;

 – загальний час пауз;

 – коефіцієнт, що враховує  погіршення умов охолодження

                 при пуску та гальмуванні;

b₀ – коефіцієнт, що враховує погіршення умов охолодження під час

        пауз.

Приймаємо b₀ = 0,35 – для відкритих і захищених двигунів із вентилятором на валу

 

Н×м.

 

Перевірка вибраного  двигуна на нагрівання задовольняє умові :

М_е < М_н ,    тобто 363,917 <547,373;

де М_н – номінальний момент вибраного двигуна.

2. Розрахунок  механізму пересування візка

 

2.1. Орієнтовний    розрахунок   передаточного   числа 

       редуктора   механізму   пересування  візка

Для передачі обертаючого  моменту від двигуна до привідних коліс використовується редуктор, передаточне число якого визначається за заданою швидкістю механізму пересування візка v_м = v_Т і за синхронною швидкістю привідного двигуна n₀.

Швидкість обертання  колеса механізму пересування, об/хв, визначається по формулі:

      (31)

де  – швидкість механізму пересування візка, м/хв;

D_k – діаметр ходового колеса (D_КТ) , м.

 об/хв.

Передаточне число редуктора механізму пересування, необхідне для розрахунку статичних моментів, знаходять за відомим співвідношенням:

               (32)

 

2.2. Розрахунок  потужності та попередній вибір 

       електродвигуна    механізму     пересування

Час пуску і час  гальмування розраховуються з урахуванням максимально допустимого прискорення, що становить 0,4-0,7 м/сек² для механізму пересування візка у механоскладальних чи металургійних цехах із зчепленою вагою 50%.

Приймемо прискорення  для механізму пересування а = 0,4 м/с². Тоді час пуску можна розрахувати за формулою:

 с.

де v_н – швидкість пересування візка (м/с).

Робочий час механізму  знайдемо з формули:

 с.,

де 0,5×R – середній шлях візка.

Звідки час усталеного руху t_y = t_p - 2t_пуск = 8,33 –2 1,875 = 4,583 с.

 

Приведений до валу електродвигуна статичний момент,  при пересуванні  механізму з корисним вантажем на гаку визначається за формулою:

    (33)

де G – вага корисного вантажу, Н;

G_м0 – власна вага механізму пересування, Н;

r – радіус цапфи ходового колеса, м;

k – коефіцієнт, що  враховує збільшення опору руху  через тертя реборд 

      ходових  коліс об рейки;

m – коефіцієнт тертя ковзання при підшипниках ковзання ходових

      коліс;

f – коефіцієнт тертя гойдання ;

h – ККД механізму пересування;

i – повне передаточне число  проміжної передачі механізму 

 пересування, що  визначається співвідношенням (32).

 Н×м.

При переміщенні механізмів пересування без вантажу статичний момент розраховують аналогічно, вважаючи в формулі (33) G = 0, а h = – ККД холостого ходу, що визначається по кривій, відповідній співвідношенню (34) і h_н = 0,825 (рис. 1, [5]).

.    (34) 

Із графіків, ККД холостого  ходу h₀ = 0,48.

              (35)

 Н×м.

Попередній вибір потужності двигунів механізмів пересування проводиться  методом середньоквадратичного  моменту:

    (36)

Н×м

Попередній розрахунок потужності двигуна, кВт:

 кВт   (37)

Тривалість включення  механізму, необхідна для вибору двигуна знаходиться із співвідношення:

     (38)

%

Розрахунок потужності двигуна, кВт, на стандартну тривалість (ПВ) в відсотках проводиться по спрощеній формулі:

            (39)

де Р_к – розрахункова потужність двигуна, що  відповідає стандартній тривалості включення ПВ_к, % (ПВ_к = 15 %) ;

  Р –   потужність  двигуна   при    розрахунковій  тривалості     включення ПВ, %  (ПВ = 7,3 %).

 кВт.

По розрахунковому значенню потужності Р_к та відповідній їй стандартній тривалості включення ПВ_к, а також по заданій синхронній швидкості w₀ вибираємо двигун по каталогу [4], при виконанні умови:

Р_н>Р_к             (40)

де Р_н – номінальна потужність вибраного двигуна.

 

Вибираємо двигун МТН 611-10  параметри якого наведені у     таблиці 2.

Таблиця 2

 

Р, кВт	nн, об/хв	І1н, А	cosφ	η %	І2н, А	Е2Н, В	Ммакс, Нм	GD2, кгм2	ПВ%
53	560	128	0,76	85	185	185	2320	17	25

         

Після вибору двигуна  слід уточнити передаточне число  редуктора і визначити фактичну швидкість пересування моста v_мф :

             (41)

де і_р – передаточне число редуктора;

w_н – номінальна кутова швидкість двигуна, рад/с;

n_н  – номінальна швидкість обертання валу двигуна, об/хв.

.

За потужністю Р_н, уточненому передавальному числу і_р* та заданому режиму роботи двигуна механізму пересування користуючись [1] вибираємо редуктор Ц2-650, що має такі дані:

 

• частота обертання швидкохідного валу, n_ш.в.= 600 об/хв;
• загальне передаточне число   і_р = 24,9;
• потужність      Р_н = 83,6 кВт.

 

Фактична швидкість  пересування механізму, м/с,

     (42)

де n_кф – фактична швидкість обертання ходового колеса, об/хв;

                         (43)

де і_р – стандартне передавальне число вибраного по каталогу редуктора.

 об/хв;

 м/с.

Отримане значення відрізняється від величини заданої швидкості моста v_м = 0,8 м/с. Знайдемо похибку:

Вважаємо отримане значення v_вф задовільним. (Dv_в<7%).

 

2.3. Вибір гальма  механізму пересування

За величиною максимально допустимого прискорення і фактичній лінійній швидкості руху механізму знаходимо час гальмування:

              (44)

 с.

Момент інерції мас, які рухаються поступально кг·м²:

     (45)

де m – маса частин механізму, що рухаються поступально, кг;

- кутова швидкість ходового  колеса.

 рад/с.

Момент інерції мас, що рухаються поступально при  пересуванні номінального вантажу:

 кг·м².

Момент інерції мас, що рухаються поступально при  пересуванні порожнього вантажозахватного  пристрою:

 кг·м².

Гальмівний момент, Н×м:

          (46)

де J_д – момент інерції привідного двигуна, кг·м2;

w_н – номінальна кутова швидкість двигуна, рад/с;

J_п – момент інерції мас механізму, що рухаються поступально, кгм²;

w_к – кутова швидкість обертання ходового колеса, рад/с;

h – ККД механізму пересування;

і_р – передаточне число вибраного редуктора;

G₀ – власна вага механізму пересування, Н;

R_K – радіус ходового колеса, м;

r – радіус цапфи  колеса, м;

m – коефіцієнт тертя для підшипників ходових коліс;

f – коефіцієнт тертя  гойдання ходових коліс по  рейкам.

          Гальмівний момент при пересуванні номінального вантажу:

Гальмівний момент при  пересуванні порожнього вантажозахватного  пристрою:

Знаючи величину найбільшого  гальмівного моменту М_г = М_г2= 214,896 Н×м, за  [1, дод. L, LI, LII] вибирається колодочне гальмо ТКТГ-200М    з такими параметрами:

- гальмівний момент 300Н×м,

- маса 34,2 кг,

- діаметр гальмівного  шківа 95 мм.

 Діаметр гальмівного  шківа d_ш=200 мм, за яким підбирається з’єднувальна втулочно-пальцева муфта служить для механічного сполучення привідного двигуна з редуктором. Муфта вибирається по [1, дод. XII] і має слідуючи технічні характеристики:           

- діаметр гальмівного  шківа                                  d_ш=200 мм;

- найбільший момент що передається,  М_max = 500 Н×м;

- момент інерції,       J_M = 0,1274 кг·м²;

- маса        m = 25 кг.

 

2.4. Перевірка  на нагрів електродвигуна

       механізму пересування візка

Навантажувальна діаграма механізму пересування (протягом циклу) представлена у графічній частині роботи – АЕП 401.015.002 ГЧ.

Навантажувальна діаграма механізму пересування візка  складається з навантажень приводу  при пересуванні механізму з  вантажем на гаку і без нього.

Час пуску приводу  розраховується за формулою (20) зі знаком «-» в знаменникові, а приведений до валу двигуна момент інерції всіх мас, що обертаються і рухаються поступально – за формулою (47), причому, якщо міст рухається без вантажу,  необхідно підставити   h = h₀.

            (47)

де m_i – маса вантажів, що рухаються поступально, кг;

v_вф– фактична швидкість переміщення візка, м/с;

h – ККД механізму пересування;

d – коефіцієнт, що враховує моменти інерції частин що обертаються   

      повільніше, ніж вал електродвигуна;

J_д, J_м – моменти інерції відповідно ротора привідного

            електродвигуна та муфти з  гальмівним шківом, кг·м².

Приведений до валу двигуна  момент інерції при переміщенні  номінального вантажу:

 кг·м².

Приведений до валу двигуна  момент інерції при переміщенні порожнього вантажозахватного пристрою:

 кг·м².

Середній пусковий момент двигуна:

             (48)

де М₁ – пусковий момент;

М₂ – момент переключення.

М_н – номінальний момент двигуна, визначається співвідношенням:

 Н×м.

Для знаходження пускового  моменту необхідно визначити  кратність  , тобто відношення максимального і номінального моментів вибраного двигуна:

.

Для кранових асинхронних  двигунів з фазним ротором, які мають кратність по максимальному моменту l_m > 2,5 , пусковий момент може бути прийнятий:

.             (49)

де М_к – критичний момент асинхронного двигуна.

Кранове електрообладнання  змінного струму повинно надійно працювати при падінні напруги мережі на 10%, тому М_к слідує прийняти рівним:

 Н×м.