30. Статические и динамические нагрузки электропривода механизма поворота крана и выбор электродвигателя.

С илы трения возникают в двух подшипниках и в подпятнике. Эти силы определяется значением реакций, зависящих от веса крана и груза, а также от ветровой нагрузки. Работа крана ограничивается углом крена 5º.

Расчет выполняется для наиболее тяжелого случая – максимального вылета стрелы и груза, считая, что все силы действуют в одной плоскости и не изменяются.

1) значения реакций в опорах можно определить на основании равновесия сил и моментов.

Gcosγl_c + GsinγH_c + G_крcosγl_д + G_крsinγН_д – хН_а = 0

Значение реакции в верхнем подшипнике:

. (1.1.1)

В нижнем подшипнике:

х₁ = х – (G+Gкр) sinγ. (1.1.2)

В подпятнике:

у= (G+G_кр) cosγ. (1.1.3)

Моменты трения в опорах:

в верхнем подшипнике

М₁ = хμr₁; (1.1.4)

в нижнем подшипнике

М₂ = х₁ μr₂; (1.1.5)

в подпятнике

М₃ = r₂, (1.1.6)

где r₁ – радиус верхнего подшипника, м;

r₂ - радиус нижнего подшипника, м;

μ – коэффициент трения подшипников.

Для подшипников скольжения μ=0,08-0,1.

Д ля подшипников качения μ=0,015-0,02

Полный момент трения: М_тр=М₁+М₂+М₃.

2) ветровая нагрузка.

Действие ветра принимается горизонтальным.

Точка приложения силы ветра совмещается с центром тяжести крана «Д» (рис.1.1.2).

Удельное давление ветра Р_в = принимают 400Па.

За расчетную площадь парусности S_кр принимается площадь, ограниченная контуром конструкции крана за вычетом проемов между элементами конструкции. Поскольку направление ветра принято горизонтально, то при крене судна сила будет F_В cosγ.

Рисунок 1.1.2 – Разложение силы ветровой

нагрузки в плоскости поворота крана.

F_в = Р_в(S_кр sinβ + S_гр).

S_груза принимают 2м²/т при грузоподъемности 2 т и 1м²/т при грузоподъемности 10 т.

М_в = F_вcosγ sinβl_д = Р_в(S_кр sinβ + S_гр) l_д cosγ sinβ. (1.1.7)

3) нагрузка, обусловленная креном судна.

При повороте крана, работающего с креном, происходит поднятие нока стрелы «С», а также центра тяжести «Д». Нагрузки по поднятию веса груза и крана создают дополнительный момент сопротивления

М_{гр.крен} = (Gl_c+ G_кр l_д) sinγ sinβ,

где γ = 5˚, а β – угол поворота.

При обратном повороте без груза М_крен уменьшается.

4) динамические нагрузки.

Динамические нагрузки электропривода поворота связаны с необходимостью разгона и торможения крана. При заданном ускорении ξ_доп динамический момент двигателя -

М_дин = j_Σ ξ_доп, где j_Σ – суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции.

ξ_доп = 1,0 рад/с² для механизма поворота ( для стрелы а_доп = 0,7м/с²)

Суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции движущихся масс для механизма поворота намного больше собственного момента инерции двигателя.

Приведенный динамический момент для разгона:

М_{дин разг.} = j_дв. ξ_доп + j_{м .} (1.1.8)

Для торможения:

М_{дин торм.} = j_дв. ξ_доп + j_м ξ_допη_м

31. Нагрузочные диаграммы механизма поворота крана и выбор электродвигателя.

1.Суммарные нагрузочные характеристики для прямого и обратного поворотов крана получены по выражению:

М_б = М_тр + М_в + М_гр + М_дин. (1.2.1)

Рисунок 1.2.1 – Нагрузочные характеристики механизма поворота крана..

Статический момент сопротивления на баллере крана, приведенный к валу электродвигателя поворота:

(1.2.2)

При выборе электродвигателя определяется его номинальный момент, для чего принимается перегрузочная способность λ_м и наибольший момент по нагрузочной диаграмме.

М_н=(1,2÷1,5) (1.2.3)

Н оминальная скорость принимается ω_н=(0,1÷0,3)i рад/с,

n_н= (1÷3)i об/мин.

Нагрузочная диаграмма двигателя поворота крана (рис. 1.2.2):

t₁ – поворот с грузом на максимальный угол;

t₂ – обратный поворот без груза;

t_п1 – разгон по установившейся скорости;

t₀₁ – пауза (спуск груза, растропка, подъем гака;

t₀₂ – пауза (спуск груза, застропка, подъем груза.);

t_п2 – разгон без груза.

Рисунок 1.2.2 – Нагрузочная диаграмма двигателя

механизма поворота крана.

Проверка электродвигателя по условиям допустимого нагрева производится так же, как и для двигателя грузовой лебедки.

Проверка на перегрузку производится из условия:

М_мах=М_ст.мах+ М_дин ≤ М_доп, (1.2.4)

где М_мах – максимальный возможный момент при повороте;

М_ст.мах – максимальный статический момент сопротивления при β=90˚;

М_доп – допустимый момент кратковременной нагрузки.

Для ДПТ:

М_доп = λ_м М_н,

где λ_м -перегрузочная способность двигателя по каталогу.

Для АД необходимо учитывать возможность снижения напряжения на 10%.

М_доп = · λ_м М_н = 0,81 λ_м М_н (1.2.5)

Кроме того АД с короткозамкнутым ротором таким же путем надо проверять по пусковому моменту.