3. Расчёт мощности и выбор электродвигателя

Начальные данные приведены в таблице 1.1.

Название	Значение
Масса механизма	56000 кг
Скорость передвижения	66 м/мин
Пониженная скорость	10 м/мин
Длина перемещения груза	50 м
Диаметр колеса	0.5 м
Диаметр цапфы ведущего вала	0.1 м
Масса груза	20000 кг
Передаточное отношение редуктора	21
Режим работы, ПВ	35 %
КПД передач:	0.9

Таблица 1.1.

Расчет нагрузочной диаграммы механизма.

Расчет проведен по [1].

Вес механизма с грузом определяется по формуле:

Вес механизма без груза определяется по формуле:

где m_м - масса механизма;

- Масса груза;

g - ускорение свободного падения.

Рассмотрим случай движения с грузом против ветра и на уклон. Сила сопротивления движению равна:

F_СП = F_ГР + F_ТР + F_В = G_мгsin + k_ТР G_мгcos + p_BS_B= ·sin 0,172⁰+9,18·10^-3· ·cos 0,172⁰+160·42.034=1.581·10⁴Н

где k_ТР = 2 k_P (d_Ц /2 + f)/ D_k =2·1,7·(0.015·0.1 /2 + 0,6·10^-3)/ 0.5=9,18·10^-3 – коэффициент трения;

- вес груза

D_k = 0.5 м – диаметр ходового колеса ;

 = 0,172⁰ – угол уклона путей;

р_В = 160 Па – максимальное ветровое давление;

– площадь парусности крана с грузом;

k_P = 1,7 – коэффициент, учитывающий трение реборд колёс опорных тележек о рельсы ;

 = 0,015 – коэффициент трения подшипников качения ходовых колес механизмов передвижения;

d_Ц = 0.1 м – диаметр цапфы;

f = 0,6·10^-3 м – коэффициент трения качения ходовых колёс

Статический момент определяется по формуле:

Нм,

где i_р- передаточное число редуктора;

 - КПД передач.

Т.к. двигателей два, то М_СП2=М_СП/2=209.127/2=104.564 Н·м

Рассмотрим движение без груза по ветру и под уклон. Сила сопротивления движению с учётом знаков в соответствии с рис.3. равна

F_CC = k_TPG_мcos - G_мsin - p_BS_B1 =

= 9,18·10^-3·54.94·10³·cos 0,172⁰-54.94·10³·sin 0,172⁰-160· =-4.527·10³ Н

где S_B1= - площадь парусности крана без груза

Статический момент в этом случае равен

М_СС2=М_СС/2=-59.881/2=-29.941 Н·м

Знак минус показывает , что в данном случае F_В >F_ТР и кран может двигаться под действием ветра . Анализируя полученные данные видно , что при движении с заданными условиями статический момент не меняет знак . Т.о. можно сделать вывод , что характер статического момента активный .

Расчет времени цикла.

Время движения с грузом и без груза примем равными:

c,

где S – длина перемещения груза;

V_к – скорость перемещения.

Общее время работы: c.

Исходя из того, что ПВ=35%, принимаем общее время цикла и общее время работы, соответственно 100% и 35%. Тогда:

c.

Общее время паузы: c.

Нагрузочная диаграмма представлена на рис. 1.3.

Рис. 1.3 Нагрузочная диаграмма

Эквивалентный момент:

76.91 Нм.

Предварительный выбор двигателя.

Номинальный расчетный момент двигателя:

Н,

где к_з=1.15 – коэффициент запаса.

Номинальная расчетная скорость двигателя:

1/с.

Номинальная расчетная частота вращения двигателя:

об/мин.

Номинальная расчетная мощность двигателя:

кВт.

По [3] выбираем двигатель MTF311-6 (ПВ 40%) с фазным ротором. Данные двигателя приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2.

Наименование	Обозначение	Значение
Число полюсов	p	6
Мощность, кВт	P	11
Частота вращения, об/мин	n	925
Ток статора, А	I1	37
Ток ротора, А	I2	56
Напряжение на роторе, В	U2	172
Момент инерции, кгм2	Jдв		0.9
Максимальный момент, Нм	Mmax	314
Активное сопротивление обмоток статора, Ом	r1	0.48
Активное сопротивление обмоток ротора, Ом	r2	0.111
Коэффициент рассеивания	1	1.073
Индуктивное сопротивление обмоток статора, Ом	х1	0.645
Индуктивное сопротивление обмоток ротора, Ом	х2		0.241
Коэффициент приведения сопротивлений	кпр	4.2

Расчет нагрузочной диаграммы.

Номинальная угловая скорость двигателя:

1/с.

Номинальный момент:

Нм.

Произведём проверку выбранного двигателя по нагреву. Общий момент инерции системы с учётом момента инерции двигателя равен

J_ = 1,2J_ДВ + J_{ПР МЕХ} ,

где J_{ПР МЕХ} – приведённый к валу двигателя момент инерции механизма.

J_{ПР МЕХ} = (m_м+m_гр) V_KP² / 2 ² = (m_м+m_гр) R_K² / 2i² =

=(56000+20000)·0,25 ² / 2·21² = 5,385 кг·м²,

Тогда общий момент инерции системы равен:

J_ = 1,2·0.9 + 5,385 = 6,465 кг·м².

Принимаем, что момент при пуске и при торможении 2М_Н . Рассчитаем время движения на пониженной скорости для предотвращения раскачивания подвешенного груза.

t₁ = T₁₂ / 2,

где Т₁₂ – период свободных колебаний груза,

Т₁₂ = 2 / _12.