Задано: вантажопідйомність m = т; вага механізму mк =т; довжина
переміщення L = м; швидкість переміщення V = м/хв.; діаметр ходового колеса D =м; діаметр цапф d = м; коефіцієнт тертя ковзання μ коефіцієнт тертя кочення ƒ =; ККД механізму η =; передаточне число редуктора i =.
Рішення
1. Визначаємо статичну потужність при переміщенні вантажу в установленому режимі
,
де Рван – потужність при переміщенні візка з вантажем, кВт;
К1 – коефіцієнт, що враховує збільшення опору руху через тертя ребер ходових коліс з рейками (k1=1.8 – 2.5), приймаємо:
G = m∙g сила ваги піднімального вантажу, Н
G0 = mк∙g сила ваги механізму, Н
ƒ - коефіцієнт тертя кочення (0,0005 – 0,0012)
r – радіус цапф, м;
μ – коефіцієнт тертя ковзання
2. Визначаємо статичну потужність двигуна при переміщенні механізму без вантажу:
де Р0– потужність при переміщенні візказ без вантажу, кВт;
3. Визначаємо статичний момент на валу двигуна при переміщенні з вантажем
,
де Мс – статичний момент, Нм;
R – радіус ходового колеса, м;
Vпр – швидкість переміщення, м/с;
iр – передаточне число редуктора.
4. Приймаємо, що час переміщення з вантажем рівний часу переміщення без вантажу:
,
де t – час переміщення, с;
L – шлях переміщення механізму, м;
V – швидкість переміщення, м/с;
За даними розрахунків будуємо навантажувальну діаграму, рисунок 5
 |
Рисунок 5 - Навантажувальна діаграма при переміщення візка
5. Визначаємо значення еквівалентної потужності:
6. Визначаємо розрахункову швидкість валу двигуна, виходячи з номінальної швидкості руху механізму:
,
7. Визначаємо дійсне ПВу
,
де 
- час паузи.
8. Перераховуємо потужність двигуна на стандартне ПВст., з умови до стандартного 15%; 25%; 40%; 60%; 100%.
Вибираємо двигун типу з технічними даними: Pном= кВт; Uн= B; ηн = %; cos φ =; U2 = В; І2 = А; Ммах = Н∙м; GD2 = Н∙м2
Приклад
Робота двигунів механізмів підйому кранів характеризується статичними навантаженнями, що діють в кранових механізмах, силами тяжіння і тертя.
Для вибору двигуна визначають значення статичної потужності на всіх робочих операцій згідно з завданням на проектування: маса вантажу 20 т; маса захвату 0,1 т; швидкість підйому 11м /хв. - 0,18 м/с; діаметр барабану 0,56 м; передаточне число редуктора 36,5; кратність поліспасту 4; К.К.Д. механізму 0,8; висота піднімання 16 м; число циклів 2.
1. Визначаємо потужність при підніманні вантажу Рпв, кВт,.
де Рпв – потужність при підніманні вантажу, кВт;
G = m · g – сила ваги вантажу, що піднімається краном
G0 = m0· g – сила ваги пристрою захвату, кН;
Vп – швидкість піднімання вантажу, м/сек;
- К.К.Д механізму підйому - 0.8.
кВт.
2. Потужність приводу при підйомі захвату без вантажу Рпз, кВт
де Рпз – потужність при підніманні захвату, кВт;
G0 – вага пустого захвату - кН;
Vп – швидкість піднімання, м/с;
- К.К.Д холостому ході вибираємо = 0,35 згідно [ 2 ]
Потужність двигуна при опусканні вантажу, кВт.
де Рпв – потужність при опусканні вантажу, кВт;
Vc – швидкість спуску, рівна швидкості підйому, м/с;
Рсз = (196,2 + 0,981) ∙ 0,8 ∙ 0,18 = 28,39 кВт
Потужність двигуна при опусканні захвату, кВт.
де Рпв – потужність при підніманні вантажу, кВт;
Рсз = 0,981 ∙0,18 ∙ 0,8 = 0,14 кВт.
Для побудови навантажувальної діаграми визначаємо час піднімання та опускання вантажу крановим механізмом, який дорівнює
де t – час піднімання та опускання, хв..
H - висота піднімання, опускання, м.
V – швидкість піднімання, опускання, м/хв.
Визначаємо час циклу
де Т – час циклу, хв.
nц – число циклів – 4.
виходячи з цього, тривалість кожної з чотирьох пауз дорівнює
t0 = 
Визначаємо статистичний момент навантаження при підніманні вантажу
де Мс - момент навантаження при підніманні вантажу, Нм.;
Рс - статистична потужність механізму при підйомі вантажу, кВт;
R - радіус барабана піднімальної лебідки, м;
і - передаточне число редуктора - 36,5;
іп - передаточне число поліспасту - 4.
Визначаємо частоту обертання валу двигуна
де n - частоту обертання валу двигуна, об/хв.;
V – швидкість піднімання, опускання, м/хв.
R - радіус барабана піднімальної лебідки, м;
і - передаточне число редуктора - 36,5;
Будуємо навантажувальну діаграму, рисунок 4, та визначаємо еквівалентну потужність
де Рекв – еквівалентна потужність, кВт.
 |
Рисунок 6 - Навантажувальна діаграма двигуна механізму підйому
Визначаємо дійсне значення тривалості включення ПВд, %
де ПВд – повторність включень %
Т - тривалість циклу – 15хв
tп – час піднімання, хв..
tо – час опускання, хв..
Перерахуємо потужність двигуна на стандартні тривалості включень ПВСТ 15%, 25%, 40%, 60%, 100%. Щоб стандартна ПВ була близькою до дійсного
Робочого значення ПВД , вибираємо ПВСТ вибираємо 40%.
де Рдв.р – робоча потужність двигуна, кВт;
Рекв – еквівалентна потужність, кВт.
Вибираємо згідно [ 3 ] двигун типу МТF 412-6 з технічними даними:
ПВ = 40 %; Рн = 30кВт; nн = 970об/ хв; Іi = 75А; соs φ = 0,71; η = 85.5%;
І2Н = 73 A; U2 = 255В; Ммах = 932 Н·м; GD2 =26,50 Нм2;
Перевіряємо вибір двигуна за умовами допустимого перенавантаження
0,8 Ммах дв ≥ Мстат.мах
де М стат.мах = 474 Н·м
0,8 Ммах.дв= 0,8· 932 = 746 Н·м,
що більше розрахункового значення, отже, двигун вибрано вірно.
Або потужність електродвигуна крану можна визначити, кВт при підніманні вантажу
де Рп.в – потужність двигуна при піднімання вантажу, кВт;
Сн - маса вантажу, що піднімають, кг;
Gо- маса захоплюючого пристрою, кг;
Vn - швидкість піднімання м/с;
ηп - ККД піднімального механізму.
Потужність електродвигуна при опусканні вантажу, кВт:
де Vо - швидкість опускання вантажу.
при ηп > 0,5 - гальмівний спуск (генераторний режим двигуна).
при ηп < 0,5 - силовий спуск (двигунний режим двигуна).
Потужність електродвигуна горизонтального переміщення крана, кВт
,
де Рп.в – потужність двигуна при переміщенні крана, кВт;
k = 1,2......1,4 - коефіцієнт, що враховує тертя реборд об рейки при перекосах;
GМ - власна маса механізму, кг;
μ - коефіцієнт тертя ковзання; (табл.2)
r - радіус шийки вісі коліс, см.
f - коефіцієнт тертя кочення; (табл.3)
Vг - швидкість горизонтального переміщення;
R - радіус колеса, см;
ηп- ККД механізму переміщення.
Таблиця 7-Значення коефіцієнтів тертя ковзання при спокої i переміщенні
| Матеріали, що труться | в спокої | при рухові | Матеріали що труться | в спокої | у русі | |
| μ | μ | |||||
| Чавун по чавуну | - | 0.21 | Ремінь по чавунному шківу | - | 0,3 | |
| Чавун по залізу | 0.33 | 0.18 | Сталь по льодові | 0.027 | 0.014 | |
| Залізо по залізу | 0.44 | Бронза по бронзі | - | 0.2 | ||
| Дуб по дубі: - паралельно волокнам - перпендикулярно до волокнам | 0.54 0.62 | 0.34 0.48 | М’яка сталь по бронзі Чавун по бронзі | - - | 0.18 0.21 | |
Таблиця 8 - Значення коефіцієнтів тертя кочення
| Матеріали | f, см |
| Дерево по дереву | 0.05-0.08 |
| Чавун по дереву | 0.046 |
| Залізо по залізу | 0.05 |
| Сталева кулька по сталі | 0.0005-0.001 |
| Сталеві колеса по рейках | 0.05 |
| Гумова шина по шосе | 0.24 |
