1.3.2 Розрахунок навантажувальної діаграми привода

1.3.2.1 Визначаємо статичні моменти, приведені до вала двигуна, Нм

При підйомі номінального вантажу :

М_пв =10³ ( m_в + m_o) × 9,81 ×Д_б / (2 i × h_м) ; (1.9)

М_пв =10³ × ( 16+0,5)×9,81×0,6 / ( 2×178,82×0,75 )=362,07 Нм .

де i - передаточне відношення редуктора і поліспаста :

і = w_н × Д_б / (2V_п) ; (1.10)

і =101,33×0,6/ (2×0,17)=178,82.

При опускнанні вантажів енергія спрямовується з вала механізму до двигуна, так як Мв > Мг (гальмівний спуск). Визначаємо статичний момент при гальмівному спуску вантажу:

М_св =10³ (m_{в +} m_o) × 9,81 × Д_б × h_н / (2 і); (1.11)

М_св =10³ (16+0,5)×9,81×0,6×0,75/ (2×178,82)=203,6 Нм .

Визначаємо статичний момент при підйомі ненавантаженого вантажозахоплюючого пристрою

М_по = 10³× m_o × 9,81 × Д_б / ( 2 і×h_о) ; (1.12)

М_по =10³ × 0,5×9,81×0,6 / (2×178,82×0,86)=9,57 Нм .

де h_о – ККД механізму при даному навантаженні, визначається за кривими

η _о = f (К₃), що приведені в [1], К₃ – коефіцієнт завантаження

К_З = (m_{о +} m_в)/(Q+ m_о ) ; (1.13)

К_З =(0,5+16)/ (16+0,5)= 1 ;

η _о = 0,86.

При спуску ненавантаженого вантажозахоплюючого пристрою

М_со = 10³ × m_o × 9.81× Д_б×( 2h_о-1) / (2 і) (1.14)

М_со = 10³ × 0,5×9,81×0,6×(2×0,86-1) / (2×178,82)= 5,93 Нм

2. Визначаємо динамічні моменти, приведені до вала двигуна, Нм

М_дин = J_е×dw/dt (1.15)

де dw/dt - прискорення або сповільнення ротора двигуна, 1/с²;

J_е - приведений до вала двигуна еквівалентний момент інерції системи, кгײ, визначається при роботі з вантажем J_ев та без вантажу J_ео.

Визначаємо приведений до вала двигуна еквівалентний момент інерції системи при роботі з вантажем:

J_ев = К₂ (J_дв + J_ш + J_м) + J_{пд в,} (1.16)

де К₂ = 1,15 коефіцієнт, який враховує приблизно момент інерції редуктора та барабана;

J_ш - момент інерції гальмівного шківа, кг×м²;

J_ш = 0,3 J_дв (1.17)

J_ш = 0,3×0,675 =0,2025 кг×м²

J_м - момент інерції муфти та швидкохідного вала редуктора, кг*м²;

J_м = 0,15 J_дв (1.18)

J_м = 0,15×0,675=0,101 кг×м²

J_пдв – момент інерції елементів системи, що поступово рухаються, приведений до вала двигуна

J_пдв =10³ (m_{в +} m_o) * Vп² / ω_н ² (1.19)

J_пдв =10³ (16+0,5)×0,17² /101,33²=0,046 кг×м²;

J_ев =1,15×(0,675+0,2025+0,10125)+0,046= 1,17 кг×м²;

При роботі без вантажу:

J_ео = К₂ (J_дв + J_ш + J_м) + J_пдо (1.20)

де J_пдо – момент інерції елементів системи без урахування ваги вантажу, приведений до вала двигуна.

J_пдо = 10³ × m_o × Vп² /ω_н ² (1.21)

J_пдо = 10³ ×0,5×0,17²/ 101,33²= 0,0014 кг×м²

J_ео = 1,15×(0,675+0,2025+0,10125)+0,0014= 1,13 кг×м²

Гранично допустиме прискорення двигуна 1/с²

dw/dt=2× i× а_доп / Д_б (1.22)

dw/dt = 2×178,82×0,2/0,6=119,22 ¹/с²

де а_доп – максимально допустиме лінійне прискорення вантажу, м/с², приймаємо за табл.13.3 [2] а_доп =0,2 м/с²

Визначаємо динамічний момент системи при підйомі вантажу, Нм

М_динв= J_ев × dw/dt

М_динв= 1,17×119,22=139,48 Нм

М_дино= J_ео × dw/dt

М_дино= 1,13×119,22=134,72 Нм

Середній пусковий момент, який розвиває двигун при підйомі вантажу

М_ср.пв=М_пв+М_динв; (1.23)

М_ср.пв=362,07+139,48=501,55 Нм

Середній пусковий момент, який розвиває двигун при спуску вантажу:

М_ср.св=М_св+М_динв;

М_ср.св=203,6+139,48=343,08 Нм

Середній пусковий момент, який розвиває двигун при підйомі ненавантаженого вантажозахоплюючого пристрою:

М_ср.по=М_по+М_дино;

М_ср.по=9,57+134,72=144,29 Нм

Середній пусковий момент, який розвиває двигун при спуску ненавантаженого вантажозахоплюючого пристрою:

М_ср.со=М_со+М_дино;

М_ср.со=5,93+134,72=140,65 Нм

2. Час розгону механізму, с;

При підйомі вантажу

t_р.пв = J_ев× ω_н /( М_ср.пв - М_пв) (1.24)

t_р.пв =1,17×101,33/ (501,55- 362,07) =0,85 с

При гальмівному спуску вантажу

t_р.св = J_ев × ω_н / М_св (1.25)

t_р.св = 1,17×101,33/ 203,6=0,58 с

При підійманні вантажозахоплюючого пристрою.

t_р.по = J_ео × ω_н / (М_ср.по – М_по) (1.26)

t_р.по = 1,13×101,33/ (144,29-9,57)=0,85 с

При спуску вантажозахоплюючого пристрою:

t_р.со = J_ео × ω_н / (М_ср.со - М_со) (1.27)

t_р.со = 1,13×101,33/ (140,35-5,93)=0,85 с

2. Час гальмування механізму, с

Схеми керування двигунами механізмів підйому передбачають екстрене накладання механічних гальм при відключенні статора двигуна від мережі. У зв’язку з цим для механізмів підйому електричне гальмування двигунів можна не враховувати .

Час гальмування для різноманітних режимів визначається з урахуванням моменту, який розвивається тільки механічним гальмуванням.

Момент гальмування М_г, Нм, визначається:

М_г = К_г × М_смакс (1.28)

М_г =1,75×203,6=356,3 Нм

де М_смакс – максимальний статичний крутячий момент на гальмовому валу;

М_смакс = М_сг = 203,6 Нм

К_г - коефіцієнт запасу, має наступне значення для середнього режиму роботи = 1,75

Час гальмування:

При підйомі вантажу:

t_г.пв = J_єв × ω_н / (М_г + М_св) (1.29)

t_г.пв =1,17×101,33/ (356,3+203,6)=0,21 с

При спуску вантажу:

t_г.св = J_єв × ω_н / (М_г - М_св) (1.30)

t_г.св = 1,17×101,33/ (356,3-203,6)= 0,776 с.

При підйомі вантажозахоплюючого пристрою:

t_г.по = J_ео × ω_н / (М_г + М_со) (1.31)

t_г.по =1,17×101,33/ (356,3+5,93)=0,33 с

При спуску вантажозахоплюючого пристрою:

t_г.со = J_єо × ω_н / (М_г - М_со) (1.32)

t_г.со =1,17×101,33/ (356,3-5,93)=0,34 с

1.3.2.6 Шляхи, пройдені вантажем або вантажозахоплюючим пристроєм за час пуску та гальмування, м:

При підйомі вантажу

S_рпв = 0,5× V_п × t_{р пв} ; S_г.пв = 0,5×V_п × t_г.пв ; (1.33)

S_рпв = 0,5×0,17×0,85=0,072 м S_г.пв = 0,5×0,17×0,21=0,0178 м

При спуску вантажу

S_рсв = 0,5× V_п × t_рсв ; S_г.св = 0,5× V_п × t_гсв; (1.34)

S_рсв = 0,5×0,17×0,58=0,05 м S_г.св = 0,5×0,17×0,776=0,066 м

При підйомі вантажозахоплюючого пристрою

S_рпо = 0,5× V_п × t_рпо ; S_г.по = 0,5×V_п × t_г.по; (1.35)

S_рпо = 0,5×0,4×0,85=0,072 м S_г.по = 0,5×0,4×0,33=0,028 м

При спуску вантажозахоплюючого пристрою

S_рсо = 0,5× V_п × t_рсо ; S_г.со = 0,5×V_п × t_г.со; (1.36)

S_рсо = 0,5×0,4×0,85=0,072 м S_г.со = 0,5×0,4×0,85=0,029 м

1.3.2.7 Шляхи, що проходить вантаж або вантажозахоплюючий пристрій з усталеною швидкістю, м.

При підйомі вантажу

S_упв = Н – S_рпв – S_г.пв (1.37)

S_упв = 6-0,072-0,0178=5,9 м

Під час спуску вантажу

S_усв = Н – S_рсв – S_г.св (1.38)

S_усв =6-0,05-0,066= 5,88 м

При підйомі вантажозахоплюючого пристрою

S_упо = Н – S_рпо – S_г.по (1.39)

S_упо =6-0,072-0,028= 5,9 м

Під час спуску вантажозахоплюючого пристрою

S_усо = Н – S_рсо – S_г.со (1.40)

S_усо =6-0,072-0,029= 5,89 м

8. Час роботи з усталеною швидкістю, с:

При підйомі вантажу

t_упв = S_упв / V_п (1.41)

t_упв =5,9/ 0,17= 34,7 с

Під час спуску вантажу

t_усв = S_усв / V_п (1.42)

t_усв =5,88/ 0,17= 34,58 с

Під підйомі вантажозахоплюючого пристрою

t_упо = S_упо / V_п (1.43)

t_упо =5,9/ 0,17= 34,72 с.

Під час спуску вантажозахоплюючого пристрою

t_усо = S_усо / V_п (1.44)

t_усо =5,89/ 0,17= 34,65 с

Результати розрахунків заносимо до таблиці 1.2

Таблиця 1.2 – Розрахунок навантажувальної діаграми

Вид операції	розгін			Сталий режим			гальмування
	М	t	S	M	t	S	M	t	S
Підйом з /в	501,55	0,85	0,072	362,07	34,7	5,9	--	0,21	0,0178
Спусу з/в	343,08	0,58	0,05	203,6	34,58	5,88	--	0,776	0,066
Підйом б/в	144,29	0,85	0,072	9,57	34,72	5,9	--	0,33	0,028
Спуск б/в	140,65	0,85	0,072	5,93	34,65	5,89	--	0,34	0,029

8. Сумарний час роботи, с

Σt = t_р.пв + t_у.пв + t_г.пв + t_р.св + t_у.св + t_г.св + t_р.по + t_у.по + t_г.по + t_р.со + t_у.со + t_г.со (1.45)

Σt =0,85+ 0,58+ 0,85+ 0,85+ 34,7+ 34,58+ 34,72+ 34,65+ 0,21+ 0,776+ 0,33+ 0,34=

= 143,436 c

8. Час перерви, с

t_п = ( Т_ц - åt ) / 4 (1.46)

t_п = (514,29-143,436)/ 4=92,72 c

Будуємо швидкісну та навантажувальну діаграми привода ( рисунок )