Розрахунок потужності двигуна привода механізму переміщення крана

Задано: вантажопідйомність m = т; вага механізму m_к =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 Р_ван – 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 = m_к∙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 М_с – статичний момент, Нм;

R – радіус ходового колеса, м;

V_пр – швидкість переміщення, м/с;

i_р – 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 ПВ_у

,

де - час паузи.

8. Перераховуємо потужність двигуна на стандартне ПВ_ст., з умови до стандартного 15%; 25%; 40%; 60%; 100%.

Вибираємо двигун типу з технічними даними: P_ном= кВт; U_н= B; η_н = %; cos φ =; U₂ = В; І₂ = А; М_мах = 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 Р_пв, кВт,.

де Р_пв – потужність при підніманні вантажу, кВт;

G = m · g – сила ваги вантажу, що піднімається краном

G₀ = m₀· g – сила ваги пристрою захвату, кН;

V_п – швидкість піднімання вантажу, м/сек;

- К.К.Д механізму підйому - 0.8.

кВт.

2. Потужність приводу при підйомі захвату без вантажу Р_пз, кВт

де Р_пз – потужність при підніманні захвату, кВт;

G₀ – вага пустого захвату - кН;

V_п – швидкість піднімання, м/с;

- К.К.Д холостому ході вибираємо = 0,35 згідно [ 2 ]

Потужність двигуна при опусканні вантажу, кВт.

де Р_пв – потужність при опусканні вантажу, кВт;

V_c – швидкість спуску, рівна швидкості підйому, м/с;

Р_сз = (196,2 + 0,981) ∙ 0,8 ∙ 0,18 = 28,39 кВт

Потужність двигуна при опусканні захвату, кВт.

де Р_пв – потужність при підніманні вантажу, кВт;

Р_сз = 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.

n_ц – число циклів – 4.

виходячи з цього, тривалість кожної з чотирьох пауз дорівнює

t_{0 =}

Визначаємо статистичний момент навантаження при підніманні вантажу

де М_с - момент навантаження при підніманні вантажу, Нм.;

Р_с - статистична потужність механізму при підйомі вантажу, кВт;

R - радіус барабана піднімальної лебідки, м;

і - передаточне число редуктора - 36,5;

і_п - 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 Р_екв – еквівалентна потужність, кВт.

Рисунок 6 - Навантажувальна діаграма двигуна механізму підйому

Визначаємо дійсне значення тривалості включення ПВ_д, %

де ПВ_д – повторність включень %

Т - тривалість циклу – 15хв

t_п – час піднімання, хв..

t_о – час опускання, хв..

Перерахуємо потужність двигуна на стандартні тривалості включень ПВ_СТ 15%, 25%, 40%, 60%, 100%. Щоб стандартна ПВ була близькою до дійсного

Робочого значення ПВ_Д , вибираємо ПВ_СТ вибираємо 40%.

де Р_дв.р – робоча потужність двигуна, кВт;

Р_екв – еквівалентна потужність, кВт.

Вибираємо згідно [ 3 ] двигун типу МТF 412-6 з технічними даними:

ПВ = 40 %; Р_н = 30кВт; n_н = 970об/ хв; І_i = 75А; соs φ = 0,71; η = 85.5%;

І_2Н = 73 A; U₂ = 255В; М_мах = 932 Н·м; GD2 =26,50 Нм²;

Перевіряємо вибір двигуна за умовами допустимого перенавантаження

0,8 М_{мах дв} ≥ М_{стат.мах}

де М _{стат.мах} = 474 Н·м

0,8 М_мах.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 Р_п.в – потужність двигуна при піднімання вантажу, кВт;

С_н - маса вантажу, що піднімають, кг;

G_о- маса захоплюючого пристрою, кг;

V_n - швидкість піднімання м/с;

η_п - ККД піднімального механізму.

Потужність електродвигуна при опусканні вантажу, кВт:

де V_о - швидкість опускання вантажу.

при η_п > 0,5 - гальмівний спуск (генераторний режим двигуна).

при η_п < 0,5 - силовий спуск (двигунний режим двигуна).

Потужність електродвигуна горизонтального переміщення крана, кВт

,

де Р_п.в – потужність двигуна при переміщенні крана, кВт;

k = 1,2......1,4 - коефіцієнт, що враховує тертя реборд об рейки при перекосах;

G_М - власна маса механізму, кг;

μ - коефіцієнт тертя ковзання; (табл.2)

r - радіус шийки вісі коліс, см.

f - коефіцієнт тертя кочення; (табл.3)

V_г - швидкість горизонтального переміщення;

R - радіус колеса, см;

η_п- 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