9.4. Вопросы для самопроверки

1. Что такое привод ГП машины? Обозначить факторы, влияющие на его выбор.

2. Какие бывают приводы и в чем их отличия?

3. Как работает и где используется ручной привод?

4. По каким показателям рассчитывается ручной привод?

5. Из каких узлов состоит гидравлический привод и каким требованиям они должны отвечать?

6. Какие бывают схемы включения гидронасоса?

7. Как рассчитываются конструктивные параметры гидроцилиндра?

Раздел 10. Механический привод

10.1. Электрический привод

В грузоподъемных машинах в основном распространен электрический привод благодаря его преимуществам:

1) постоянной готовности к действию;

2) возможности отдельной установки для каждого механизма гру­зоподъемной машины, что значительно упрощает конструкцию и управле­ние механизмами;

3) высокой экономичности по сравнению с другими видами приво­дов;

4) легкости регулирования скорости в значительных пределах и удобству реверсирования механизмов;

5) безопасности работ, простоте устройства и надежности работ предохранительных устройств;

6) возможности работы со значительными кратковременными перегрузками.

Привод подъемно-транспортных и промысловых машин и ме­ханизмов может осуществляться с помощью различных типов электродвигателей постоянного и переменного тока. Для кранов и лебедок (в том числе и промысловых) используют специаль­ные с повышенной прочностью крановые (металлургические) двигатели, предназначенные для частых пусков и перегрузок: серии МТ (МТВ), МТК (МТКВ) — переменного тока и серии МП, КПДН, ДП — постоянного тока. Требования, предъявляемые к этим двигателям, а также их основные пара­метры стандартизованы.

Применяют электродвигатели с естественной вентиляцией, с самовентиляцией (с вентилятором на валу ротора), закры­тые — для работы на открытом воздухе, водозащищенные и гер­метические, а также морские крановые двигатели, в необходи­мых случаях используют взрывобезопасные двигатели.

Преимущественное применение получили асинхронные элек­тродвигатели трехфазного тока с фазовым ротором и (при не­напряженной работе) с короткозамкнутым ротором. Их досто­инствами по сравнению с двигателями постоянного тока являют­ся: меньшие стоимость, габариты и масса; более высокий к п. д.

Электродвигатели постоянного тока обеспечивают возмож­ность плавного регулирования скорости в широких пределах, чего нельзя сказать о двигателях переменного тока. Учитывая это, а также большую перегрузочную способность двигателей постоянного тока, рекуперацию (возвращение в сеть) энергии при спуске груза механизмом с приводом от двигателя по­стоянного тока, применять их рационально при необходимости устойчивого плавного регулирования скорости в широких пре­делах и тяжелом режиме работе.

Для грузоподъемных машин характерен режим работы, при котором периодически повторяются этапы работы: пуск (разгон), равномерное установившееся движение, торможение (остановка). В периоды пуска и торможения движение не установившееся. При пуске необходима добавочная затрата работы для преодоления инерции покоя масс механизмов и груза. В период торможение и остановки добавочную работу движущихся масс поглощает тормоз.

При установившемся движении статический момент па валу двигателя,

или , (10.1)

где D_б — диаметр барабана, м;

m— кратность полиспаста;

i— передаточное отношение механизма;

η₀ — к.п.д. механизма;

S_max — максимальное натяжение каната на барабане, Н;

a_б – число канатов, навиваемых на барабан.

Мощность двигателя (кВт) при установившемся движении

(10.2)

где Q — масса поднимаемого груза, Н;

v_г — скорость подъема груза, м/с

Электродвигатель выбирают по статическому моменту с по­следующей поверкой выбранного двигатели на перегрузку в пе­риод пуска. По выбранной мощности двигателя определяют номинальный момент

(10.3)

Перегрузка двигателя характеризуется коэффициентом пере­грузки:

(10.4)

Допустимое значение |ψ| приведено в каталогах на электро­двигатели, обычно |ψ| = 1,5 ...3.

Наряду с поверкой электродвигателя на перегрузку необхо­димо учитывать возможность перегрева двигателя, которая за­висит от интенсивности его работы. Интенсивность работы дви­гателя характеризуется относительной продолжительностью вклю­чения.

В грузоподъемных машинах применяют двухскоростные двигатели с отношением большой номинальной скорости к меньшей номинальной скорости, равным 2,8/3,3; 10/3,4.

Применение в грузоподъемных машинах привода с двухскоростными двигателями целесообразно в тех случаях, когда для получения остановки механизма крана или машины необходимо снижение скорости перед остановкой.

Асинхронный двигатель с фазовым ротором - наиболее распространенный в кранах.

Электродвигатель, выбранный для механизма грузоподъемной машины, должен удовлетворять следующим требованиям:

1) при неограниченно длительной работе в повторно-кратковременном режиме с заданной продолжительностью включения двигатель не должен нагреваться сверх допустимого предела, определяемого свойствами изоляционного материала, примененного в двигателе;

2) момент двигателя должен быть достаточен для обеспечения разгона механизма с заданным ускорением. В то же время не следует чрезмерно завышать мощность двигателя.

Для грузоподъёмных машин наиболее характерным является работа двигателя в повторно-кратковременном режиме, для которого в каталогах для нескольких номинальных значений относительной продолжительности включения (ПВ=15,25,40 и 60%) приведены соответствующие значения номинальных мощностей для цикла продолжительностью не более 10 мин. При большой продолжительности цикла режим работы считается продолжительным (ПВ=100%). С увеличением относительной продолжительности включения номинальная мощность, номинальный момент и номинальный ток одного и того же двигателя уменьшаются.

Если фактическая продолжительность включения соответствует одному из номинальных режимов и если нагрузка остаётся неизменной, то по каталогу выбирается двигатель при заданном значении ПВ с номинальной мощностью, не меньшей величины расчетной мощности. Если фактическое значение ПВ_ф не равно номинальному значению, то пересчет требуемой мощности N_ф на ближайшее номинальное значение для асинхронных двигателей и двигателей параллельного возбуждения производиться по зависимости

(10.5)

Возможность нормальной работы двигателя в условиях крат­ковременных перегрузок, свойственных исполнительному меха­низму, проверяют по условию

где М_СТмакс — кратковременный максимальный статический мо­мент, приведенный к валу двигателя;

ψ_макс— краткость максимального момента двигателя от­носительно номинального момента при ПВ=25%, характеризующая перегрузочную способность двигателя (значения ψ_макс приводятся в каталогах);

k_H— коэффициент, учитывающий снижение макси­мального момента двигателя при падении напряжения в сети до 0,85% номинального, (k_H=0,7-0,8)

Подбор двигателя производится в такой последовательности:

1. По заданному графику работы механизма определяется фактическое значение ПВ_ф (продолжительность включения, фактическая).

2. Определяется статическая мощность двигателя при работе двигателя с номинальным грузом в соответствии с указаниями, приведенными в главах, где рассматриваются отдельные механизмы грузоподъёмных машин. Статическая мощность пересчитывается с фактического значения ПВф на номинальное значение ПВ_ном по уравнению (6.31) и по этой мощности производится предварительный выбор двигателя по каталогу.

3. Для выбранного двигаля определяется величина среднего пускового момента Мпуск.

4. В соответствии с графиком работы механизма опрделяется статический момент Мс, а также время пуска τ_п (см. уравнения в соответствующих главах для отдельных механизмов) и время установившегося движения τ_у при работе с различными нагрузками.

5. По уравнению (6.30) или (6.31) определяют среднеквадратический момент, а по уравнению (6.32) определяется среднеквадратическая мощность. По этой среднеквадратической мощности производится окончательный подбор двигателя по каталогу.