Электропривод грузового подъёмника

Введение

Рис. 1.1 - Механизм передвижения тележки: 1 - двигатель; 2 - тормоз; 3 - редуктор; 4 - ходовое колесо.

Номинальная грузоподъемность крана mн, Скорость передвижения тележки, V; Диаметр ходового колеса тележки D, длина пролета крана L, относительная продолжительность включения ПВ. Ниже в таблице приведены характеристики работы привода, по заданию.

Таблица 1.1 - Технические характеристики механизма

2. Расчёт нагрузок, создаваемых механизмом на валу двигателя за цикл работы и построение нагрузочной диаграммы механизма

Выбор мощности двигателя основан на расчёте усилий, возникающих в механизме и построение нагрузочной диаграммы механизма P=f(t) или М=f(t).

Для того чтобы уяснить, какие усилия возникают в рабочем органе механизма, необходимо до расчетов предварительно без цифровых данных изобразить нагрузочную диаграмму, которую должен выполнять заданный механизм для выполнения технологического цикла.

Рассчитываем время работы (спуска или подъёма) тележки на заданную высоты H:

с (2.1)

где V=0.6 м/с - скорость подъёма (спуска)

Определяем усилия, необходимые для движения рабочего органа:

F=, (2.2)

где m - суммарная масса перевозимого груза, кг;

R - радиус ходового колеса, м;

- коэффициент трения скольжения в подшипниках колес;

F - коэффициент трения качения ходовых колес;

k- коэффициент, учитывающий сопротивление от трения реборд о рельсы;

r- радиус цапфы (ступицы) ходового колеса.

кг

кг

Где mкр=600 кг - масса крюка

mТ=6000 кг - масса тележки

g=9,81 м/c2 - ускорение свободного падения

При подъёме m=(mкр+mТ)*g=(6000+600+20000)*9,81=260,946кН (2.3)

При спуске m=mТ*g=6600*9,81=64,746 кН (2.4)

При подъёме F=кН

При спуске F=кН

Рассчитываем мощности по формулам:

Pмех= (2.5)

где F - усилия для движения рабочего органа

V - скорость движения механизма

P1= кВт

P2= кВт

КПД передачи рассчитываем по формуле:

(2.6)

где пер н - номинальный КПД кинематической схемы;

- коэффициент принимаемый в пределах 0,074 - 0,1;

Кз - коэффициент загрузки.

(2.7)

где mH - номинальная масса груза, кг

m - полная перемещаемая масса, кг

Находим коэффициент загрузки по (2.7):

При подъёме

При спуске

По (2.6) рассчитываем КПД передачи:

При подъёме

При спуске

; (2.8)

При подъёме кВт

При спуске кВт

Для перехода на нагрузочную диаграмму МС=f(t) после определения статических мощностей необходимо знать номинальную скорость двигателя н, так как:

(2.9)

_{раб.орг}= (2.10)

где r - радиус барабана, r=0,14м

_{раб.орг}= рад/c

nH =1500 об/мин

Номинальная угловая скорость двигателя:

(2.11)

рад/c

Тогда передаточное число редуктора:

(2.12)

Рассчитываем статические моменты по формуле (2.9):

При подъёме

При спуске

Строим нагрузочную диаграмму по рассчитанным параметрам (Рис.2.2).

Цикл TЦ определяется временем, после которого процесс повторяется:

TЦ=tp1+ t01+ tp2+ t02 (2.13)

TЦ=30+90+30+90=240 с

3. Предварительный выбор мощности двигателя по нагрузочной диаграмме механизма

По нагрузочной диаграмме рис.2.2 определяем фактическое ПВф%, фактическая продолжительность включения:

(3.1)

По фактическому ПВФ можно судить о режиме работы двигателя. Так как ПВФ60%, то режим работы двигателя повторно - кратковременный. Поэтому ниже приведён порядок выбора двигателя для этого режима.

По нагрузочной диаграмме определяем эквивалентный момент МЭ для ПВФ:

МЭ= (3.2)

МЭ= кНм

Из стандартного ряда ПВСТ принимаем равным 25% и пересчитываем эквивалентный момент, соответствующий ПВФ, на момент М СТ, который будет соответствовать выбранному стандартному ПВСТ:

(3.3)

кНм

Находим расчётную мощность:

Pрасч=(1,11,3)МСТН (3.4)

где (1,11,3) коэффициент учитывает дополнительный нагрев двигателя за время переходных процессов, который не учтён при предварительном выборе мощности двигателя. Так как режим работы двигателя напряжённый, то принимаем коэффициент равным 1,3.

Pрасч=1,37,3157=1498,9 Вт=1,49 кВт

Предварительно выбираем двигатель по 1 в соответствии с принятым ПВСТ, так чтобы скорость соответствовала Н.

Таблица 3.1 - Данные двигателя

4. Расчёт и построение тахограммы и уточнённой нагрузочной диаграммы. Проверка предварительно выбранного двигателя

При предварительном выборе мощности не были учтены периоды пуска, торможения, работа на пониженной скорости. На этом этапе расчёта строим уточнённую диаграмму и проверяем достаточно ли мощности выбранного двигателя. Для того чтобы быть уверенным в правильном построении диаграммы, необходимо в том же масштабе построить и тахограмму работы механизма (V) = f(t).

Моменты инерции привода определяем по формулам:

При подъёме

(4.1)

(4.2)

где i - передаточное число редуктора;

Vн - номинальная скорость подъёма;

Jдв - момент инерции двигателя (из таблицы 3.1)

Jбар - момент инерции барабана Jбар =1кгм2

кгм2

кгм2

₀=а/ (4.3)

где а - линейное ускорение или замедление. Принимаем ускорение ау=0,5 м/с2, замедление ау=0,3 м/с2.

- радиус приведения:

(4.4)

м

Тогда по (4.3) угловое ускорение и замедление равны:

рад/c2

рад/c2

По условию, пониженная скорость составляет 10% от номинальной, следовательно:

Vпон =0,1VН=0,10,6=0,06 м/c

_пон =0,1Н дв=0,187,4=8,74 м/c

Пусковые моменты находим по формуле:

Время работы на пониженной скорости принимаю равным 1-5 с.

Номинальный момент двигателя определяю по выражению

Н•м. (4.5)

Н·м. (4.6)

Тормозной момент принимаю равным пусковому Мт = Мп= 33,07Н•м.

После принятия значений Мт и Мп можно рассчитать параметры тахограммы и уточнённой нагрузочной диаграммы.

Время переходного процесса tпп (пуск, торможение) определяется из уравнения движения М - Мс = Jnрив d/dt как

. (4.6)

Время пуска из этого уравнения, когда нач = 0, а кон = с определяется как

, (4.7)

где с - скорость двигателя при М = Мс, с предварительно можно принять равной н.

Время перехода с номинальной скорости на пониженную

, (4.8)

где пон - пониженная скорость, рад/с.

Время торможения до полной остановки от пониженной скорости пон

. (4.9)

Возникающие при этом ускорения ау и замедления аз, хотя условием они и не заданы, но их необходимо оценить и сравнить с рекомендуемыми. Определяют их по формулам

; ; . (4.10)

Рассчитаю времена и ускорения во время начала движения. Время пуска двигателя и ускорение по (4.6) и (4.10):

с, м/с2.

с, м/с2.

Время торможения до полной остановки от пониженной скорости пон и ускорение при этом, определяю по формуле (4.9) и (4.10)

с, м/с2.

Таблица 4.1 - Времена и ускорения операций

Надо отметить, что для механизма главным является не время работы с той или иной нагрузкой, а путь, который должен пройти механизм за это время работы.

Так как при пуске, торможении, работе на пониженной скорости двигатель не работает с номинальной скоростью, и механизм, соответственно, не движется с номинальной скоростью, то для получения того же пути необходимо другое время, чем при построении приближенной диаграммы. Поэтому надо рассчитывать путь, который пройдёт механизм за время tп, tт.пон, tт, а оставшееся время он должен будет пройти со скоростью vн. Обозначим это время ty, т.е. работу двигателя с установившейся скоростью.

Путь при пуске lп, торможение до пониженной скорости lт.пон, при работе на пониженной скорости lпон и окончательном торможении можно найти по следующим выражениям: