54

Электрический расчет механизма подъема мостового крана.

4.1. В состав механизма подъема мостового крана входят : электродвигатель, соединительная муфта, электромагнитный тормоз, редуктор, барабан лебедки, грузовые канаты и грузозахватное устройство.

Для того, чтобы рассчитать и правильно выбрать тяговый ЭД необходимо определить силы и моменты, возникающие в элементах кинематической схемы механизма подъема.

Рассмотрим кинематическую схему механизма крана на рис.4.1.

Рис. 4.1.

Баланс мощностей

а) При подъеме груза:

где η_П – общий механический КПД всей кинематической схемы;

ρ – радиус приведения.

б) При опускании груза:

М_с – статический момент.

Если исполнительный механизм совершает вращательное движения со скоростью ω_и и создает момент нагрузки М_и, то приведенный к валу ЭД момент нагрузки определяется:

а) при подъеме груза: б) при опускании груза:

Алгоритм расчета и выбора электропривода механизма подъема мостового крана включает в себя:

1. Выбор схемы полиспаста и расчет тягового органа, расчет основных размеров блоков и барабана..

2. Расчет грузозахватного устройства.

3. Определение статической мощности и выбор ЭД по каталогу.

4. Выбор схемы редуктора и его расчет.

5. Определение мощности ЭД в период пуска и торможения и определение необходимого тормозного момента.

6. Расчет и выбор тормоза.

Характеристики грузоподъемных машин:

• грузоподъемность;

• скорость подъема груза;

• режим работы механизма.

В величину грузоподъемности включается вес груза, вес сменных грузозахватных устройств, вес всех вспомогательных устройств, подвешенных к грузозахватному органу.

Скорость подъема груза в мостовых кранах примерно 25 – 30 м/мин. При массовых перегрузочных работах допускается примерно 90 – 120 м/мин. Режим работы повторно-кратковременный. Более подробно о режимах работы кранов в «задании на практическое занятие по расчету мостового крана».

2. Силы и моменты.

Так как мостовой кран – механизм, работающий в ПВ режиме, то важно четко представлять какие силы и моменты возникают в динамических режимах работы, т.е. при пуске и торможении на подъем и опускание груза.

(+ при торможении опускаемого груза, - при торможении поднимаемого груза)

Общее выражение для М_дин:

(4.1.)

при пуске

при торможении

где - маховый момент всех вращающихся и поступательно движущихся масс, приведенный к валу ЭД.

Общий динамический момент при работе системы:

(4.2.)

При торможении системы:

(4.3.)

Задаваясь временем τ_П и τ_Т можно по формулам (4.2) и (4.3) определить динамические моменты при пуске и торможении.

Время пуска механизма подъема:

(4.4)

D_б – диаметр барабана;

т – кратность полиспаста;

i₀ – полное передаточное число;

η₀ – результирующий КПД;

(+) – пуск механизма на подъем;

(-) – пуск механизма на опускание.

Время торможения:

(4.5)

(-) – торможение механизма на подъем;

(+) – торможение механизма на опускание.

4.3. Расчет механизма подъема

Статическая мощность электродвигателя:

(4.6)

где Q – вес груза в кг;

υ – скорость подъема, м/с;

η_под – общий КПД механизма подъема.

Статический крутящий момент, на валу барабана при подъеме груза, вызывающего натяжение каната δ_б :

(4.7.)

где а_к – число ветвей каната, закрепленных на барабане;

η_б – КПД, учитывающий потери в опорах вала барабана при подшипниках - качения равный 0,85 – 0,97; скольжения равный 0,93 – 0,95.

Число оборотов барабана п_б :

(4.8)

Крутящий момент и число оборотов ротора ЭД:

(4.9)

По выбранному из каталога электродвигателю уточняют число оборотов его и общее передаточное число i₀:

где п_ЭД – число оборотов ЭД при фактической нагрузке.

Для двигателей постоянного тока (ДПТ) число оборотов определяется по характеристикам двигателя.

Для электродвигателей переменного тока число оборотов принимают при номинальной нагрузке.