5 Исследование динамики грузоподъемного механизма (часть 1)

Лабораторная работа № 5

Цель работы: Изучить динамику грузоподъемного механизма.

5.1 Основные теоретические положения

При расчете динамических нагрузок в механизмах грузоподъемных машин принимают движение при пуске равноускоренным и при торможении равнозамедленным. Сила инерции поступательно-движущейся массы

, (5.1)

где G − вес движущейся массы груза или крана, Н; g − ускорение свободного падения, м∙с²; v − скорость поступательного движения, м/мин; t − время неустановившегося движения, с.

Момент сил инерции вращающейся массы

, (5.2)

где J − момент инерции массы, кг∙м², Н; ε − угловое ускорение, с⁻²; GD² − маховый момент вращающейся массы относительно оси ее вращения, Н∙м²; n_i − частота вращения массы, об/мин.

Маховый момент, приведенный к быстроходному валу с частотой вращения n:

− для поступательно движущейся массы

, (5.3)

− для вращающейся массы

. (5.4)

где n_i − частота вращения массы на тихоходном валу привода, об/мин; n − частота вращения быстроходного вала привода, об/мин; u − передаточное отношение, между тихоходным и быстроходным валом.

Общий маховый момент вращающихся и поступательно движущихся масс механизма (груза − в механизме подъема, тележки − в механизме передвижения тележки, моста − в механизме передвижения крана, вращающихся масс − в поворотной части крана), приведенный к валу электродвигателя

, (5.5)

где − суммарный маховый момент всех стандартных деталей привода, располагаемых сразу после вала электродвигателя до входного вала редуктора (в него могут входить: − маховый момент ротора электродвигателя, − маховый момент муфт, соединяющих валы электродвигателя и редуктора; − маховый момент редуктора, − маховый момент тормозного шкива и т.д.), Н∙м²; − маховый момент всех частей располагаемых после выходного вала редуктора, приведенный к валу электродвигателя соответствующего механизма подъема, передвижения или поворота (в него могут входить маховый момент от груз, тележки, моста, поворотной или другой вращающейся части крана, Н∙м²); δ − коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс деталей трансмиссии механизма (валов, зубчатых колес, барабана, ходовых колес, подшипников и т.д.), расположенных после вала электродвигателя и неучтенных расчетом (рекомендуется принимать в пределах 1,1...1,25).

5.2 Установка для исследования динамики грузоподъемного механизма

Схема установки для исследования динамики механизма (рисунок 5.1) состоит из электродвигателя 1, вал которого соединен упругой муфтой 2 с валом 3, опирающимся на подшипники 4 и несущим тормозной шкив 6 и инерционные диски 7. На тормозном шкиве 6 установлен нормально-замкнутый стопорный короткоходовый двухколодочный тормоз 5 автоматического действия с пружинным замыканием. Необходимые для исследования динамики механизма данные электродвигателя, тормоза и инерционных дисков приведены в технической характеристике установки (таблица 5.1).

Таблица 5.1 − Технические характеристики установки для исследования динамики механизма

Характеристика	Размерность	Величина
Электродвигатель типа АОЛ2-31-6/4
Мощность	кВт	0,75/1,1
Частота вращения ротора	об/мин	955/1440
Маховый момент ротора	Н∙м2	0,4
Напряжение	В	380
Частота тока	Гц	50
Тормоз колодочный электромагнитный короткоходовый ТКТ-100
Диаметр тормозного шкива	мм	100
Тормозной момент − начальный	Н∙м	5
Тормозной момент − максимальный	Н∙м	20
Маховый момент шкива	Н∙м2	0,48
Напряжение	В	380
Частота тока	Гц	50
Инерционные диски
Маховый момент одного диска	Н∙м2	2,7
Количество инерционных дисков	шт.	3

В ступице муфты 2, соединяющей валы электродвигателя и тормозного шкива, предусмотрено отверстие с резьбой, позволяющее ввернуть стержень с нарезанным концом. При выключенном электродвигателе и ввернутом в ступицу муфты 2 стержне с помощью динамометра определяются моменты сопротивления движению механизма.

Момент сопротивления движению механизма при свободном выбеге, т.е. при выключенном электродвигателе и расторможенном тормозе, Н∙м

, (5.6)

где l − длина плеча замера усилия динамометром, равная расстоянию от точки подсоединения динамометра к стержню до оси вала, м; Р₁ − показание динамометра при замере расторможенной установки, Н.

Момент сопротивления движению механизма при торможении, т.е. при выключенном электродвигателе и заторможенном тормозе, Н∙м

, (5.7)

где Р₂ − показание динамометра при замере заторможенной установки, Н.

Измеренные значения моментов сопротивления должны иметь следующее соотношение:

M_с2 >> M_с1.