Электропривод механизма подъёма мостового крана с асинхронным двигателем с фазным ротором

 

   Скоростная  и нагрузочная диаграммы механизма  показаны на рисунке 2.1.

 

   

Рисунок 2.2 Скоростная V(t) и нагрузочная P(t) диаграммы механизма

 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЁТНОЙ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

 

     Эквивалентная статическая мощность за рабочее  время t_p:

,   (3.1)

     где F_,i − сила, на i-ом интервале;

 t_i − время i-го интервала;

     Определяем  эквивалентную мощность [1, 17]:

      ,     (3.2)

     

.

     Так как время цикла больше 10 минут, двигатель следует выбирать на длительный режим работы, а также пересчитаем эквивалентную мощность на ПВ=40%, так как в справочнике двигатели на это значение ПВ.

      ,  (3.3)

     В связи с тем, что в нагрузочной диаграмме не учтена инерционность ещё не выбранных двигателей, расчетная мощность определяется с коэффициентом запаса:

  ,    (3.4)

     где к_зап=(1,1−1,3) − коэффициент запаса по мощности. [1, c.13]

     Принимаем к_зап=1,3

 

.

     В соответствии с расчетной мощностью  произведем выбор электродвигателя, исходя из условия:

Р_ном Р_расч ,     (3.5)

     Выберем электродвигатель на номинальную мощность для различных значений номинальной частоты вращения.  
 

Таблица 3.1 Технические данные выбранных электродвигателей

 

     Из  таблицы 3.1 выбираем двигатель 4МТКН160LВ6, т.к. у этого двигателя

   J_дω²_ном J_дω²₀ =min.

     Технические данные выбранного электродвигателя приведены в таблице 3.2.

 Таблица 3.2 Технические данные электродвигателя 4МТКН160LВ6

 

 Таблица 3.3 Расчетные данные электродвигателя 4МТКН160LВ6

 

     Рассчитаем  параметры асинхронного двигателя с фазным ротором, которые необходимы для дальнейших расчетов.

     Приведенное активное сопротивление фазы обмотки  ротора с учетом рабочей температуры 75^°С:

     Активное  сопротивление короткого замыкания с учетом рабочей температуры 75^°С:

 

4. ВЫБОР ПЕРЕДАТОЧНОГО  ЧИСЛА

 

     Расчетное передаточное число редуктора определим  по формуле:

       (4.1)

     где V_ном − номинальная скорость движения крана. V_ном =0,15 м/с,

     D_б − диаметр барабана. D_б=0,04 м,

     i − кратность полиспаста. i =2,

     ω_ном − номинальная угловая скорость вращения вала двигателя.

          (4.2)

 

     Из  таблицы 15 [1, c.114] выбираем трёхступенчатый горизонтальный цилиндрический редуктор ЦЗУ с передаточным числом  j=65 и

     Радиус  приведения поступательного движения со скоростью V_ном к вращательному движению с угловой скоростью ω_ном, соответствующий передаточному числу редуктора:

      (4.3)

  

 

5. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ УПРОЩЕННЫХ СКОРОСТНОЙ И НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

 

     Расчет  проводим исходя из уравнения [1, 27]:

       , (5.1)

     где –   - статический момент электропривода, рассчитываемый на каждом участке движения, вычислимый по формуле [1, 33]:

       , (5.2)

       – динамический момент  электропривода, вычисляемый на  каждом интервале движения по  формуле [1, 28]:

        (5.3)

     где – суммарный момент инерции электропривода, приведенный к валу электродвигателя, кгм², вычисляемый по формуле [1, 29]:

        (5.4)

     где – момент инерции электродвигателя, из таблицы 3.2,

       – радиус приведения поступательного движения со скоростью к вращательному движению с угловой скоростью ,

       – коэффициент, учитывающий  момент инерции соединительной  муфты и редуктора, = 1,1.

Подставляя  полученные результаты в формулу (5.4), для случая движения без груза, получим  формулу для расчета:

      

.

     Для случая движения крюка с грузом:

      

.

     Находим динамические моменты, по формуле (5.3):

      

     где – угловое ускорения, определяемое по формуле:

      

     Подставляя  полученные значения, получим значения динамических моментов:

,

     Рассчитываем  статические моменты, из формулы (5.2):

      

      

      

      

     Полные моменты на каждом интервале движения рассчитываются аналогично результирующим силам каждом интервале движения, поэтому сведем результаты расчетов таблицу 5.1:

 

      Таблица 5.1 Результаты вычислений

     Скоростная и нагрузочная диаграммы механизма показаны на рисунке 5.1.

 

Строим  упрощенные скоростную и нагрузочную диаграммы электропривода. 

Рисунок 5.1 Упрощенные скоростная и нагрузочная диаграммы электропривода 
 

 

6. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ

      Построенная выше нагрузочная диаграмма электропривода позволяет провести предварительную  проверку двигателя по нагреву, принимая во внимание следующие соображения:

     Если  выбранный электродвигатель в системе  электропривода работает при примерно постоянном магнитном потоке, то среднеквадратичный (эквивалентный) момент двигателя отражает его среднюю температуру нагрева.

Также учтем ухудшение условий при пуске и торможении :

     (6.1)

     

     Номинальный момент:

,    (6.2)

     Условие проверки по нагреву:

,      (6.3)

     Условие по нагреву выполняется.

     Проверка  двигателя по перегрузочной способности.

Т.е. двигатель по перегрузочной способности подходит. 

 

7. РАСЧЕТ  И ПОСТРОЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ  ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

     Естественная  механическая характеристика выражается уточненной формулой Клосса:

          (7.1)

     Определим параметры, которые необходимы для  построения естественной механической характеристики

     Синхронная  частота вращения:

     Синхронная  угловая скорость:

,

     Номинальное скольжение двигателя:

,

     Критическое скольжение: