2 Расчёт мощности и выбор двигателя

2.1 Расчёт статических моментов

Необходимо рассчитать статический момент на валу двигателя для наиболее сложного, с точки зрения нагрузки, режима работы. Таким режимом является подъём ковша, заполненного жидкой сталью.

Вес полного стальковша вместе с грузозахватным устройством:

,

где g - ускорение свободного падения тел в поле тяжести земли.

Общее передаточное число лебёдочного механизма:

Статический момент при подъёме полного ковша, приходящийся на один двигатель:

Угловая скорость вращения двигателя при подъёме полного ковша для привода барабана че­рез понижающий редуктор находится по выражению:

Необходимая мощность электродвигателя для статического момента :

2.2 Предварительный выбор двигателя

Необходимо выбрать электродвигатели с номинальным моментом Мн > Мсп и номинальной мощностью Рн > Рдв. При этом следует учесть, что двигатели должны иметь запас по мощности для обеспечения пускового режима работы механизма или для завершения цикла работы при ра­боте одним двигателем в аварийных ситуациях.

Для привода механизма подъёма выбираются два электродвигателя постоянного тока неза­висимого возбуждения экскаваторной серии типа МПЭ-450-900-1УЗ номинальной мощностью 300 кВт, номинальной скоростью 1000 об/мин на номинальное напряжение 440 В. Данные двигатели специально изготовлены для работы в металлургических цехах при высоких температурах и повышенной запылённости. Двигатели имеют принудительную вентиляцию. Технические данные выбранного двигателя приведены в таблице 1.2 .

Таблица 1.2 – Технические данные двигателя МПЭ-450-900-1УЗ

Параметр и обозначение	Ед. изм.	Значение
Номинальная мощность, Рн Номинальное напряжение, Uн Номинальный якорный ток, Iн Номинальная частота вращения, nн Номинальное напряжение возбуждения, Uвн Номинальный ток возбуждения, Iвн Число полюсов (главных, добавочных), 2р Число параллельных ветвей якоря, 2а Сопротивление обмотки якоря, rя Сопротивление обмотки добавочных полюсов и компенсационной обмотки, rдп+rко Сопротивление обмотки возбуждения, rв Перегрузочная способность по якорному току, i Перегрузочная отключающая способность по якорному току,i0 Момент инерции якоря,	кВт В А об/мин В А - - Ом Ом Ом - -	300 440 725 1000 110 16,3 4 2 0,00561 0,00459 3,63 2,5 2,75 30

Сопротивления всех обмоток даны при С.

2.3 Расчёт и построение тахограммы и упрощенной нагрузочной диаграммы

Для проверки выбранного двигателя по перегрузке и перегреву необходимо рассчитать и по­строить нагрузочную диаграмму и тахограмму работы электропривода механизма главного 450-тонного подъёма разливочного крана. Цикл работы механизма приведён в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Цикл работы механизма подъёма разливочного крана ККЦ

мин (сек)

Наименование

Величина

1.Зацепление и подъем полного ковша с сталевоза: - захват полного ковша на сталевозе - подъем ковша со сталью с отметки +5 м на отметку +18 м 2. Переезд крана от сталевоза к поворотному стенду 3. Установка ковша со сталью и подъем пустого ковша: - опускание и установка ковша со сталью на поворотный стенд (на +12м) - вывод крюков главной траверсы из зацепления - перемещение главной тележки в крайнее положение - разворот разливочного стенда на 180 - возврат главной тележки в исходное положение - зацепление пустого ковша - подъем пустого ковша на отметку +18 м 4. Возврат крана к сталевозу 5. Опускание пустого ковша и его установка на сталевоз: - опускание пустого ковша с отметки +18 м на отметку +5 м - вывод крюков из зацепления - подъём пустых крюков с отметки +5 м на отметку +10 м - перемещение главной тележки к новому полному ковшу на сталевозе - опускание пустой траверсы для захвата полного ковша на отметку +5 м

2,5 (150) 0,5 (30) 20 (120) 1,0 (60) 4,0 (240) 0,7 (42) 0,5 (30) 0,5 (30) 0,3 (18) 0,5 (30) 0,5 (30) 1,0 (60) 1,0 (60) 3,85 (231) 1,6 (96) 0,5 (30) 0,75 (45) 0,4 (24) 0,6 (36)

Суммарный момент инерции механизма, приведённого к валу одного двигателя, зависит от массы груза. Так для пустой траверсы момент инерции составит:

;

для пустого ковша момент инерции будет:

,

для ковша с металлом:

.

Расчёт моментов для пустой траверсы:

Статический момент, приходящийся на один двигатель, при спуске пустой траверсы при ра­боте двигателя в генераторном режиме:

Пусковой момент, приходящийся на один двигатель, при спуске пустой траверсы:

.

Время разгона (торможения) до рабочей скорости (до нуля) при спуске:

Время работы на постоянной скорости при спуске пустой траверсы с отметки +10 м на от­метку +5 метров составит величину:

=36-1,4-1,4 = 33,2 с.

Тормозной момент, приходящийся на один двигатель, при спуске пустой траверсы:

Статический момент, приходящийся на один двигатель, при подъёме пустой траверсы:

Пусковой момент, приходящийся на один двигатель, при подъёме пустой траверсы:

Тормозной момент, приходящийся на один двигатель, при подъёме пустой траверсы:

Время разгона (торможения) до рабочей скорости (до нуля) при подъёме:

Время работы на постоянной скорости при подъёме пустой траверсы с отметки +5 м на от­метку+10 м составит величину:

=45-1-1 =43 с.

Время работы на постоянной скорости при подъёме полного ковша на отметку +18 метров и при его спуске на отметку +12 м:

с;

с.

Время работы на постоянной скорости при спуске пустого ковша с +18 м на +5 м, а также при его подъёме на отметку +18 м с отметки +12 м:

с;

с.

Расчёт моментов для полного ковша:

Статический момент, приходящийся на один двигатель, при спуске полного ковша при ра­боте двигателя в генераторном режиме:

Пусковой момент, приходящийся на один двигатель, при спуске полного ковша:

.

Тормозной момент, приходящийся на один двигатель, при спуске полного ковша:

Статический момент, приходящийся на один двигатель, при подъёме полного ковша:

Пусковой момент, приходящийся на один двигатель, при подъёме полного ковша:

Тормозной момент, приходящийся на один двигатель, при подъёме пустой траверсы:

Аналогично проводятся расчёты моментов и для других грузов. Результаты расчётов нагру­зочной диаграммы для одного двигателя сведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4 – Расчёт нагрузочной диаграммы электропривода подъёма разливочного крана

Параметр и обозначение	Паап Спуск			Подъём
	пустые крюки	пустой ковш	полный ковш	пустые крюки	пустой ковш	полный ковш
Момент при пуске, Статический момент, Момент при торможении,	-2633 198 3116	-2517 400 3317	-2025 1621,4 5268	3115 315 -2719	3552 635 -2282	6218 2572 -1074

Зависимости момента двигателя (нагрузочная диаграмма) и скорости подъёма (тахограмма) представлены на рисунке 1.2. На рисунке 1.3 представлены увеличенные фрагменты нагрузочной диа­граммы и тахограммы при подъёме и опускании ковша со сталью.

Время полного цикла (от подъёма ковша с металлом со сталевоза до следующего подъёма нового ковша с металлом) равно Т_ц = 741 с (12,35 мин).

Фактическая продолжительность включения электропривода подъёма:

где t_u - время цикла фактической работы привода (время общего цикла без пауз в работе).