2. Спеціальна частина

2.1 Розрахунок потужності і вибір двигуна механізму підйому

Вхідні дані

Таблиця 2.1

номінальна вантажопідйомність mн, т.	6
маса холостого гаку m0, кг.	60
розрахунковий діаметр вантажного барабана Dб.	0.5
передавальне число ( і)	64
загальний ККД	0.83
швидкість підйому номінального вантажу V, м/хв	35
посадочна швидкість Vпос, м/хв.	8
частота мережі f, Гц	50
напруга U, В	380
висота підйому Н, м	18

Попередній вибір електродвигуна

Момент на валу електродвигуна при підйомі номінального вантажу

(2.1)

M_1ст=(G_н+G₀)*D_б/2*i*ŋ

М_1ст=9,81*(6000+60)*0,6/2*64*0,82=340 Нм

Момент на валу електродвигуна при спуску номінального вантажу

(2.2)

М_2ст=((G_н+G₀)*D_б/2*i)*(2-1/ŋ)

М_2ст=(9,81*(6000+60)*0,6/2*64)*(2-1/0,82)=232 Нм

Швидкість електродвигуна (на швидкохідній обмотці), необхідна для забезпечення ладанної швидкості підйому номінального вантажу

(2.3)

w=v*i/30D_б

w=40*64/30*0,6=142 рад/с

або частоти обертання

(2.4)

n=30*w/π

n=30*142/3,14=1360 об/хв.

Швидкість електродвигуна (на тихохідній обмотці), необхідна для забезпечення посадкової швидкості вантажу

(2.5)

w_noc=v_noc*i/30*D_б

w_noc=8*64/30*0,6=28,4 рад/с

або частоти обертання

(2.6)

n_noc=30*w_noc/π

n_noc=30*28,4/3,14=271 об/хв

Потужність електродвигуна при підйомі номінального вантажу на швидкохідній обмотці

(2.7)

P_1ст = M_1ст*w*10^-3

P_1ст=340*142*10^-3=48,3 кВт

Потужність електродвигуна при посадці вантажу на тихохідній обмотці

(2.8)

P_noc=M_2ст*w_noc*10^-3

P_noc=232*28,4*10^-3=6,59 кВт

Вибираємо електродвигун типу МАП-622-4/6-12ОМ1 з параметрами:

Число полюсів	4	6	12
Потужність Р, кВт	52	40	­­­­­­­­­­­­-
Частота обертання nн, об/хв	1380	890	430
Кутова швидкість wн, рад/с	145	93,5	45,1
Номінальний струм Iн, А	102	87	70
Пусковий струм Iп, А	550	330	205
Максимальний момент Мкр, Нм	883	883	1280
Пусковий момент Мп, Нм	785	834	1280
Коефіцієнт потужності	0,93	0,88	0,64
Режим роботи (ПВ, %)	40	25	25
Момент інерції jдв, кг*м2	-	1,68	-
Напруга U, B	-	380	-

Таблиця 2.2

Визначаємо номінальний момент двигуна

(2.9)

М_н=Р_н/w_н

М_н=(52/145)*10³=359 Нм

Таким чином, працюючи з М_1ст=340 Нм двигун не буде перевантажуватись.

1. Підйом номінального вантажу.

Зведений до валу двигуна момент інерції

(2.10)

j_пр=К*j_дв+j_мех*v²/m_o²*w²

j_пр=1,2*1,68+6060*50²/60²*145²=2,22 кг*м²

Динамічний момент при спуску на обмотці середньої швидкості

(2.11)

М_1дин=М_п-М_1ст

М_1дин=785-340=445 Нм

Час розгону

(2.12)

t_1п= j_пр*w₁/М_1дин

t_1п=2,22*144/445=0,72 с

де кутова швидкість w₁ визначена по механічній характеристиці двигуна і відповідає М_1ст.

Розрахунковий гальмівний момент

(2.13)

М_т.р=(Р_н*ŋ²/w_н)*10³

М_т.р=(48,3*082²/142)*10³=228 Нм

де Р_н та w_н – номінальні значення потужності і швидкості механізму

Момент гальма

(2.14)

М_т=k*М_т.р

М_т=2*228=456 Нм

де k – коефіцієнт запасу; вибирається в межах 1,5 – 2,0

ККД двигуна при номінальному навантаженню

(2.15)

ŋ_н=Р_н/ 3*U*I*cosφ

ŋ_н=52*10³/1,73*380*102*0,93=0,83

Постійні втрати в електродвигуні

(2.16)

ΔР_пост=(Р_н/2)*(1/ŋ_н – 1)

ΔР_пост=52/2*(1/0,83 – 1)=5,33 кВт

Гальмівний момент, обумовлений постійними втратами в електродвигуні

(2.17)

М_т.дв= ΔР_пост/w₁

М_т.дв=5,33*10³/144=37 Hм

Сумарний гальмівний момент

(2.18)

М_1т=М_1ст+М_т+М_т.дв

М_1т=340+456+37=833 Нм

Час зупинки підйомного вантажу при відключенні двигуна

(2.19)

t_1т= j_пр*( w₁/М_1т)

t_1т=2,22*(144/833)=0,38 c

Встановлена швидкість підйому номінального вантажу

(2.20)

v₁=(30D_б* w₁)/i

v₁=(30*0,6*144)/64=40,5 м/хв

Шлях, пройдений вантажем при розгоні та гальмуванні

(2.21)

Н₁=(v₁/2)*( t_1п+t_1т)

Н₁=(40,5/2*60)*(0,73+0,4)=0,37 м

Час підйому вантажу при сталому режимі

(2.22)

t_1y=(H-Н₁)/ v₁

t_1y=[(20-0,37)/40,5)]*60=29,1 c

Cтрум, споживаний двигуном

(2.23)

I₁= I_п*( М_1ст/М_н)

I₁=102*(340/359)=96,6 А

2. Гальмівний спуск вантажу.

Швидкість рекуперативного гальмування

(2.24)

w₂=2*w_c-w_2cт

w₂=2*157-147=167 рад/с

де w_2cт=147 рад/с – швидкість двигуневого режиму, відповідна значенню М_2ст

Якщо струм гальмівного режиму I₂ прийняти рівним струму двигуна, працюючого з моментом M_2ст

(2.25)

I₂=I_н*(М_2ст/М_н)

I₂=102*(232/359)=65,9 А

Час розгону при опусканні вантажу з включеним двигуном

(2.26)

t_2п= j_пр*[w₂/(М_п+М_2ст)]

t_2п=2,22*[167/(785+232)]=0,36 c

Гальмівний момент при відключенні двигуна від мережі

(2.27)

М_2т=М_т+М_т.дв-М_2ст

М_2т=456+37-232=261 Нм

Час зупинки опускає мого вантажу

(2.28)

t_2т= j_пр*(w₂/М_2т)

t_2т=2,22*(167/261)=1,42 с

Швидкість опускає мого вантажу

(2.29)

v₂=(30D_б*w₂)/i

v₂=(30*0,6*167)/64=47 м/хв

Шлях, пройдений вантажем при розгоні та гальмуванні

(2.30)

Н₂=(v₂/2)*( t_2п+t_2т)

Н₂=(47/2*60)*(0,36+1,42)=0,7 м

Час опускання вантажу при сталому режимі

(2.30)

t_2y=(H-Н₂)/ v₂

t_2y=[(20-0,7)/47]*60=24,6 c

3. Підйом холостого гаку.

Момент на валу електродвигуна при підйомі холостого гаку

(2.31)

M_1ст=G₀*D_б/2*i*ŋ₀

M_1ст=60*9,81*0,6/2*64*0,13=21,2 Нм

де ŋ₀ – ККД при G₀/G_н=60/6000=0,01

Моменту М_3ст=21,2 Нм відповідає швидкість і струм

w₃=156 рад/с; I₃=6,02 A

Зведений до валу двигуна момент інерції електродвигуна

(без вантажу)

(2.32)

j_о.пр=k*j_дв

j_о.пр=1,2*1,68=2,02 кг*м²

Час розгону при підйомі холостого гаку

(2.33)

t_3п= j_о.пр*w₃/(М_п-М_3ст)

t_3п=2,02*156/(785-21,2)=0,41 с

Гальмівний момент при відключені двигуна в кінці підйому гака

(2.34)

М_3т=М_3ст+М_т+М_т.дв

М_3т=21,2+456+37=515 Нм

Час зупинки підйомного гака

(2.35)

t_3т= j_о.пр*(w₃/М_3т)

t_3т=2,02*156/515=0,61 с

Швидкість підйому холостого гаку

(2.36)

v₃=(30D_б*w₃)/i

v₃=(30*0,6*156)/64=43,9 м/хв

Шлях, пройдений вантажем при розгоні та гальмуванні

(2.37)

Н₃=(v₃/2)*( t_3п+t_3т)

Н₃=(43,9/2*60)*(0,41+0,61)=0,37 м

Час сталого руху при підйомі холостого гаку

(2.38)

t_3y=(H-Н₃)/ v₃

t_3y=[(20-0,37)/43,9]*60=26,8 с

4. Силовий спуск холостого гаку

Момент на валу електродвигуна при спуску холостого гаку

(2.39)

М₄=(G₀*D_б/2*i)*(2-1/ŋ₀)

М₄=(9,81*60*0,6/2*64)*(2-1/0,13)=-15,7 Нм

Моменту М₄=15,7 Нм відповідає швидкість двигуна w₄=156,3 рад/с та струм I₄=4,46 A

Час розгону при спуску холостого гаку

(2.40)

t_4п= j_о.пр*w₄/(М_п-М_4ст)

t_4п=2,02*156,3/(785-15,7)=0,41 c

Гальмівний момент при відключені двигуна

(2.41)

М_4т=М_4ст+М_т+М_т.дв

М_4т=15,7+456+37=509 Нм

Час зупинки спускового гаку

(2.41)

t_4т= j_о.пр*(w₄/М_4т)

t_4т=2,02*156,3/509=0,62 с

Швидкість спуску холостого гаку

(2.42)

v₄=(30D_б*w₄)/i

v₄=(30*0,6*156,3)/64=44 м/хв.

Шлях пройдений гаком при розгоні та гальмуванні

(2.43)

Н₄=(v₄/2)*( t_4п+t_4т)

Н₄=(44/2*60)*(0,41+0,62)=0,38 м

Час сталого руху при спуску холостого гаку

(2.44)

t_4y=(H-Н₄)/v₄

t_4y=[(20-0,38)/44]*60=26,8 с