3.3. Технологические требования, предъявляемые к электроприводу

Технологические требования к электроприводу механизмов крана составляются на основе конкретного технологического процесса, условий и режима работы крана.

В то же время - технологические требования определяют пра­вильный выбор системы электропривода механизмов крана. Электрооборудование крановых механизмов должно отвечать как общим, так и специальным технологическим требованиям. К общим требованиям относятся: надежность, бесперебойность, экономичность, безопасность эксплуатации; к специальным - диапазон и плавность регулирования угловой скорости двигателя; ускорение и замедление транспортируемого груза без раскачива­ния в минимально возможное время; обеспечение необходимой жесткости механических характеристик привода; большие пуско­вые моменты при трогании с места; большая частота включений в час, точность остановки, реверсирование двигателя и т.п.

Конкретные требования к электроприводу будут зависить прежде всего от назначения крана и его роли в технологическом процессе.

3.4. Обоснование и выбор системы электрического привода

Выбор системы электрического привода механизмов кранов проводится на основе конкретных технологических требований, сформулированных выше. Из всех существующих систем привода необходимо выбрать оптимальный вариант, т.е. такую систему, которая наиболее проста, дешева и в то же время обеспечивает технологические требования.

Для ответа на данный вопрос сначала необходимо указать все существующие системы электропривода, применяемые в крановом электрооборудовании. А затем, на основе технико-эконо­мического сравнения двигателей, переменного и постоянного тока, обосновать тип привода, т.е. обосновать применение в проекте двигателя переменного или постоянного тока. После обоснова­ния типа привода необходимо обосновать систему электроприво­да, т.е. ту систему, которая в полной мере удовлетворяет тех­нологическим требованиям.

3.5. Расчет мощности и выбор двигателя, но каталогу

Расчет необходимо начинать с обоснования метода расчета мощности двигателя, а точнее - метода проверки двигателя на нагрев.

В практике проектирования электроприводов крановых меха­низмов чаще используется метод эквивалентного момента или тока.

Студент должен обосновать выбранный метод проверки дви­гателя на нагрев.

В дальнейшем расчет ведется по одной из методик, изложенных в данных методических указаниях.

3.5.1. Расчет мощности двигателя переменного тока для механизма подъема мостового крана

1. Масса поднимаемого груза m_г, Т

2. Масса грузозахватного устройства m_0, T

3. Скорость подъема V_п, м / с

4. Диаметр барабана D_δ, м

5. Высота подъема Н, м

6. Число циклов в час N_ц

7. Коэффициент полезного действия η

8. Род тока переменный

Расчёт статической мощности

Максимальная статическая мощность двигателя, необходимая

для подъема номинального груза, находится по следующей формуле

кВт,

где m_г - масса поднимаемого груза, т (исходные данные);

m_о - масса грузозахватного устройства, т (исходные данные);

V_п - скорость подъема, м/с (исходные данные);

η - коэффициент полезного действия механизма (исходные данные).

Предварительная мощность двигателя

Р'_пред = K ∙ P_c, кВт

Где К - коэффициент, учитывающий цикличность работы механизма = 0,8.

Ориентировочная продолжительность включения

где К_I - количество операций в течение одного цикла = 4;

t_p - время одной операции (подъема или опускания)

где Н - высота подъема, м (исходные данные);

t_ц – время цикла.

где N_ц – Число циклов в час (исходные данные)

Находим окончательно предварительную мощность двигателя при каталожной продолжительности включения. Двигатели, предназначенные для работы в повторно – кратковременном режиме, выпускаются с ПВ_кат = 15, 25, 40, 60 %

, кВт

Частотой вращения двигателя η_н об/мин задаёмся по каталогу.

По значениям Р'_пред и n по каталогу выбираем двигатель типа MTF, MTH или ЧМТ, соблюдая условие, что номинальная мощность должна быть равна или несколько больше ( до 20% ) предварительной Р'_пред, т.е. Р_н ≥ Р'_пред.

Паспортные данные двигателя из каталога заносим в таблицу 4.

тип двигателя	кВт	об/мин	Рад/с	А	В	А	В		Н*м		ПВ %

Номинальный момент двигателя

где Р_н – мощность выбранного двигателя по каталогу, кВт;

ω_Н – Угловая скорость вращения выбранного двигателя, рад/с

где - частота вращения выбранного по каталогу двигателя, об/мин.

В каталогах часто приводится вместо M_max перегрузочная способность двигателя , а вместо момента инерции ротора I_дв приводится маховый момент ротора GД² . В этом случае M_max=λ∙M_н, а

3. Расчет нагрузочной диаграммы привода

Нагрузочная диаграмма двигателя строится на основании уравнения движения электропривода М = М_с + М_дин

Как видно из приведенного уравнения, для построения на­грузочной диаграммы двигателя М = f (t) необходимо иметь гра­фик изменения во времени приведенных статических моментов Мс = f(t) , т.е. нагрузочную диаграмму механизма подъема мостового крана и график изменения во времени динамического момента , для определения которого необхо­димо знать график изменения угловой скорости двигателя ω=f(t) и приведенный момент инерции привода I.

Алгебраическая сумма статических и динамических моментов дает график изменения суммарного момента на валу двигателя, т.е. нагрузочную диаграмму двигателя, рис 1.

3.1. Расчет статических моментов

Статические моменты, приведенные к валу двигателя:

а) При подъеме номинального груза

где m_г – масса груза

m_о – масса грузозахватного устройства, т;

D_б – диаметр барабана

η_м – коэффициент полезного действия механизма;

i – передаточное отношение редуктора и полиспаста

где ω_н – масса груза, т

V_п – скорость подъема, м/с

б) При тормозном спуске номинального груза

в) При подъёме пускового грузозахватного устройства

где η₀ – коэффициент полезного действия механизма при данной нагрузке. Определяется по кривым η₀ = f(К_з) приведенным на рисунке 2

Коэффициент загрузки определяется по формуле

г) При спуске пустого грузозахватного устройства

Значение М_со может быть как положительным, так и отрицательным. При М_со> 0 – силовой спуск, при М_со < 0 – тормозной спуск