2. Определение тормозного момента.

Все механизмы подъема должны быть снабжены автоматически действующим тормозом нормально замкнутого типа (с электромагнитным приводом).

Расчет тормоза производят по тормозному моменту, обеспечивающему удержание груза в статическом состоянии на весу с определенным коэффициентом запаса торможения к_Т :

к _Т = М_Т + М₁

где М_Т – момент, создаваемый тормозом;

М₁ – момент, создаваемый грузом на тормозном валу и определенный с учетом потерь в механизме.

Статический момент при торможении М₁ :

где - момент на валу барабана от груза, удерживаемого тормозом в подвешенном состоянии.

определяют из расчета равномерного распределения нагрузки между всеми ветвями полиспаста без учета потерь в блоках.

(4.10)

η₀, i₀ - КПД и передаточное число механизма от вала барабана до тормозного вала (вала ЭД).

4.5. Электропривод подъемного механизма.

В грузоподъемных механизмах применяют специальные ЭД переменного тока серии МТ и МТК и ЭД постоянного тока серии МП (см. приложение).

По способу возбуждения ЭД постоянного тока подразделяют на ЭД с параллельным, независимым, последовательным и емкостным возбуждением.

Э Д постоянного тока позволяют регулировать скорость вращения механизма в широких пределах.

n/n_ном

М/М_ном

Рис. 4.2. Характеристика ЭД Рис. 4.3. Характеристика ЭД

постоянного тока: переменного тока:

1. С последовательным возбуждением 1. С к.з. ротором (МТК)

2. Со смешанным возбуждением 2. С фазным ротором (МТ)

3. С параллельным возбуждением

Из рис. 4.2 наиболее «мягкая» характеристика (1) у электродвигателя с последовательным возбуждением, что позволяет перемещать малые грузы с повышенной скоростью. Кроме того, при опускании груза электроприводом с ЭД постоянного тока возможно возвращение ЭЭ в сеть за счет рекуперации, что является преимуществом серийного электродвигателя. Однако, в этом случае необходим отдельный источник постоянного тока (преобразователь и т.п.).

Чаще в крановых установках применяют ЭД переменного тока серии МТ и МТК. Так как крановое оборудование рассчитывают на обеспечение надежной работы при снижении напряжения сети до 85 % от номинального, то средний пусковой момент для МТК округляют из зависимости:

(4.11)

где К_П , К_М - кратности пускового и максимального моментов.

Таблица 4.1.

Исполнение АД
АД с короткозамкнутым ротором ротор нормального исполнения АОС (повышенного скольжения) АОП (с повышенным МП) краново-металлургический (МТК) АД с фазным ротором единой серии АК краново-металлургической (МТ)	1,7 – 2,2 1,8 – 2,4 2,2 2,6 – 3,6 1,7 – 2.0 2,3 – 3,0	1,0 – 1,9 1,7 – 2,2 1,7 – 1,8 2,5 – 3,3 - -

Формула (4.11) справедлива для всех серии АД с к.з. ротором (см. таблицу 4.1.)

Для ЭД постоянного тока и АД с фазным ротором максимальный пусковой момент ограничен реостатными характеристиками.

Как правило, для построения пусковых характеристик М_П максимальное выбирают по каталогу 1,8 – 2,5 М_ном, а М_П минимальное равным 1,1 М_Н. Тогда средний М_П за период пуска будет:

• (4.11,а)

В крановых механизмах кроме АД серии МТ и МТК возможно использование АД серии АОС – ( с повышенным скольжением).

Выбранный ЭД должен удовлетворять двум требованиям:

• при работе в ПВ режиме с заданной продолжительностью включения в течении неограниченного времени ЭД не должен перегреваться сверх допустимой температуры;

• мощность ЭД должна быть достаточной для обеспечения разгона с заданным ускорением.

Чтобы ЭД не перегревался его среднеквадратичная мощность N_ср, развиваемая за весь период работы в ПВ режиме, не должна превышать номинальном мощности при заданной продолжительности включения (ПВ%).

Неизменный момент, эквивалентный по величине потерь действительной переменной нагрузке в течение цикла, называют среднеквадратичным и определяют из выражения:

(4.12)

где ∑t_n – сумма времени пуска в различные периоды работы с различной нагрузкой;

∑М_с² t_у – сумма произведений квадрата момента статического сопротивления на время установившегося движения при этой нагрузке;

М_пуск – средний пусковой момент ЭД;

∑t – общая сумма времени включения ЭД за один полный цикл, включающий в себя время работы в период неустановившегося и установившегося движения.

(4.13)

По значению N_ср выбирают ЭД по каталогу.

В зависимости от режима работы один и тот же ЭД может развивать различную мощность.

В каталогах на крановые ЭД приведены N_ном, соответствующие всем номинальным значениям ПВ, т.е. 15, 25, 40, 60 и 100%.

Если ПВ_факт, при которой работает кран, отличается от ПВ_ном, то необходимо N_ср привести к N_ном при ПВ_ном.

(4.14)

Для обеспечения нормальной работы электропривода выбранный ЭД должен иметь N_ном при заданной ПВ не менее величины N_ср .

Максимальный пусковой момент (4.11) выбранного ЭД должен быть не менее пускового момента сопротивления, определенного для самого тяжелого случая работы механизма с номинальным грузом и включающим в себя как М_с статического сопротивления, так и динамические моменты вращающихся и поступательно движущихся масс механизма и груза.

При выборе ЭД по приведенной методике обеспечиваются допустимые пределы его нагрева и ускорения при его пуске.

6. Последовательность выбора ЭД механизма подъема.

1. Определяют N_ст при подъеме номинального груза (4.6).

(4.15)

2. По каталогу выбирают ЭД (при соответствующей величине ПВ) так, чтобы его N_ном была равна или несколько меньше N_ст. Если ПВ не совпадает , по (4.14) статическую N_ст пересчитывают на ближайшую стандартную величину ПВ и по ней производят выбор ЭД из каталога.

3. Производят проверку выбранного ЭД на нагрев по среднеквадратичной N_ст. Для этого определяют:

а) Моменты развиваемые ЭД при установившемся движении при работе с различными грузами

Момент ЭД при подъеме:

(4.16)

где η₀ – КПД механизма.

Значение η₀ зависит от величины Q. С уменьшением Q значение η₀ уменьшается, так как при уменьшении Q момент потерь составляет значительную часть общего момента сопротивления. СИ рис. 4.5.

М омент ЭД при опускании груза:

(4.17)

S_П, S_ОП – натяжение каната при подъеме и опускании груза .

б) Средний пусковой момент ЭД в процессе пуска

-для АЭ с КЗР определяют по (4.11)

-для АД с ФЗР и ЭД постоянного тока по (4.11,а).

Значение М_ном ЭД, входящего в эти формулы, определяют из:

Рис. 4.5. Зависимость КПД от вели - чины Q

(4.18)

Пусковой момент ЭД – постоянный, поэтому с изменением Q изменяется только время τ_П, τ_Т , так при подъеме груза с уменьшением Q τ_П, уменьшается, а при опускании груза с уменьшением Q τ_П увеличивается.

в) Время пуска в различные периоды работы механизма:

(4.19)

в формулу (4.19) подставляют значения маховых моментов, моментов сопротивления, веса груза, КПД – η₀ и т.п., соответствующие тому грузу, для которого определяется время пуска - τ_П .

На практике τ_П при опускании Q_ном равно нулю. При подъеме Q_ном τ_П должно быть таким, чтобы среднее ускорение при пуске было в пределах:

• для монтажных кранов примерно 0,1;

• для кранов машиностроительных заводов примерно 0,2;

• для кранов с грейфером не более 0,8 м/сек².

г) Время движения с установившейся скоростью.

Для АД с к КЗР скорость постоянна, для ЭД постоянного тока скорость уменьшается с увеличением Q, поэтому скорость надо выбирать по механической характеристике.

д) Среднеквадратичный М_ср, эквивалентный переменной нагрузке, определяют по (4.12), а среднеквадратичный N_ср по (4.13).