1.Попередный вибір двигуна

Момент на валу електродвигуна при підйомі номінального вантажу

M_1cт= (1)

M_1cт= =96.36Нм

Момент на валу електродвигуна при спуску номінального вантажу

M_2cт= (2)

M_2cт= =59.74Нм

Швидкість електродвигуна (на швидкісній обмотці), яка необхідна для забезпечення заданої швидкості підйому номінального вантажу

= (3)

= =138.13 1/с

або частота обертання

n= (4) n= =1319.7 об/хв.

Швидкість електродвигуна (на тихохідній обмотці), яка необхідна для забезпечення посадочної швидкості вантажу.

_пос= (5)

_пос= =53.13 1/с

або частоти обертання

n_пос = (6)

n_пос= =507.6 об/хв

Потужність електродвигуна при підйомі номінального вантажу на швидкісній обмотці

P_icт=M_1cт* *10^-3 (7)

P_icт=96.36 *138.13 *10^-3=13.3 кВт

Потужність електродвигуна при посадці вантажа на тихоходній обмотці

P_пос=M_2cт* _{пос *}10^-3 (8) P_пос=59.74*53.13*10^-3=3.17 кВт

Вибираємо електродвигун типу МАП -521- 4/8/16 з параметрами :

Кількість полюсів 4 8 16

Потужність Р, кВт 15 15 4.2

Частота обертання n_нз, об/хв. 1410 650 310

Номінальний струм І_н, А 30.5 40 21

Пусковий струм І_н, А 200 133 42.5

Максимальний момент М_кр, кгсм 34 50 27

Пусковий момент Мп, кгсм 30 50 27

cosφ 0.93 0.74 0.56

Режим роботи (ПВ, %) 40 40 15

Виконання 1р56 (водозахисне)

Визначаємо номінальний момент двигуна

2.Побудова механічної характеристики при роботі на високій швидкості при 2p=4. [6]

3. Побудова навантажувальної діаграми

3.1 Підйом номінального вантажу. Зведений до валу двигуна момент інерції електропроводу на підйом вантажу за формулою [5,с.15].

J_3в=1.2 * j_дв. +(m_H+m₀) V^2/60² _* ² _H2 (10)

J_3в=1.2 * 1.34 +(3000+60) 51²/36²*148.05^{2 =}1.89кгм²

Динамічний момент при пуску на обмотці середньої швидкості (припускаємо M_n=const.)

M₁­_дин=M_П-M_1CT (11)

M₁­_дин =294-96.36=197.64Hм

Час розгону

t_1п =J_3в =1.32с. (12)

де кутова швидкість ₁ визначена з механічної характеристики двигуна і відповідає М_1ст

Розрахунковий гальмівний момент

M_Г.Р. = *10³

M_Г.Р. = =71Нм (13)

Де Р_Н і _Н= номінальні значення потужності та швидкості механізму.

Момент гальма

M_Г=К*М_Г.Р.

М_Г=2*71=142 Нм (14)

Де К- коефіцієнт запаса вибирати в межах 1.5 – 2.0.

ККД двигуна при номінальному навантаженні

_Н=

_Н= (15)

Постійні втрати в електродвигуні (∆Р_пост.=∆Р _нзм.)

Рпост=

Рпост= =5.21кВт (16)

Гальмівний момент, обумовлений постійними втратами в двигуні

Мг.дв. =

Мг.дв. = =37.72Нм (17)

Сумарний гальмівний момент

M_1г=M_1CT+Мг+Мг.дв.

M_1г=37.72+142+96.36=276.08 Нм (18)

Час зупинки вантажу, який підіймається при відключенні двигуна

t_1Г=J_зв.*(

t_1Г =1.89*( = 0.95 с. (19)

Усталена швидкість підйому номінального вантажу

V₁=

V₁= =24.38 м/хв (20)

Шлях, який проходить вантаж при розгоні та гальмуванні

H₁=( (t_1П+t­_1Г)

H₁=( (1.32+0.95)=0.46 м (21)

Час підйому вантажу в усталеному режимі

t_1у=

t_1у= *60=33.32 с (22)

Струм, який вживає двигун в межах допустимих навантажень пропорційний моменту на валу і може бути знайдений в усталеному режимі

I₁=I_Н

I₁=30.5 =29.01А (23)

3.2 Гальмівний спуск вантажу

В зв’язку з тим, що в межах допустимих навантажень механічну характеристику для генераторного та двигунового режимів можна представити однією лінією, швидкість рекуперативного гальмування визначається за формулою

₂=2 c- _2cт

₂=2*157-152 =162 1/c (24)

Де _2ст=162 1/c – швидкість машини в режимі двигуна, яка відповідає значенню М_2ст і знайдена з механічної характеристики.

Якщо струм гальмівного режиму I₂ прийняти рівним струму двигуна, який працює з моментом М_2ст , то

I₂=Iн

I₂=30.5 (25)

Час розгону при спуску вантажу з включеним двигуном

t_2П=j_зв.

t_2n=1.89 (26)

Гальмівний момент при відключенні двигуна від мережі

M_2Г =M_г+M_дв.-M_2CT

M_2Г=142+37.72-59.74=119.98Нм (27)

Час зупинки спускаємого вантажу

t_2Г= j_зв.

t_2Г= 1.89* с. (28)

Швидкість спуску вантажу

V₂=

V₂ =28.59 м/хв (29)

Шлях, який проходить ватаж при розгоні та гальмуванні

Н₂= _2n+t_2г)

Н₂= (30)

Час спуску вантажу в усталеному режимі

t_2у=

t_2у= (31)

3.3 Підйом холостого гака. Момент на валу електродвигуна при підйомі холостого гака

M_3CT= = (32)

Моменту М_3СТ=12.31Нм відповідає швидкість двигуна та струм ­_3­=156 1/с і I₃=3.71A

Зведений до валу двигуна момент інерції електропривода (без вантажу)

j_0.ЗВ.=k*j_дв.=1.2*1.34=2.15 кг*м² ( 33)

Час розгону при підйомі холостого гака

t_3п=j_0.ЗВ.

t_3п=2.15 (34)

Гальмівний момент при відключенні двигуна в кінці підйому гака

M_3r=M_3CT+M_r+M_г.дв

M_3r=12.31+141+37.72=192.03 Нм (35)

Час зупинки гака, який підіймається

t_3Г=J_О.ЗВ

t_3Г=2.15 (36)

Швидкість підйому холостого гака

V₃=

V₃= (37)

Шлях, який проходить гак при розгоні та гальмуванні

H₃= (t_3п+t_3г)

H₃= (38)

Час усталеного руху при підйомі холостого гака

t_3у=

t_3у= *60=29 c (39)

3.4 Силовий спуск холостого хода. Момент на валу електродвигуна при спуску холостого гака

M_4ст=

M_4ст= =-8.79 Hм (40)

Моменту М_4cт=8.79 Нм відповідає швидкість двигуна _н=156 1/c

та струм I₄=2.65A.

Час розгону при спуску холостого гака

t_4п=j_о.зв

t_4n=2.15 (41)

Гальмівний момент при відключенні двигуна

M_4г=М _4cт+М_г+М_п.дв.=8.79+142+37.72=188.51 Нм

Час зупинки гака, який спускається

t_4г=j_озв

t_4г=2.15 (42)

Швидкість спуску холостого гака

V₄=

V₄= (43)

Шлях, пройдений гаком при розгоні та гальмуванні

H₄=

H₄= (44)

Час усталеного руху при спуску холостого гака

t_4у=

t_4у= (45)

Дані розрахунку роботи двигуна зводимо у таблицю, на підставі цих даних можна побудувати навантажувальну діаграму

Режим роботи	Струм, А	Час, с
Підйом номінального вантажу
Розгін	In=200	t1n=1.32
Усталений режим	I1=29.01	t1у=33.32
Гальмування	-	t1г=0.95
Гальмівний спуск вантажу
Розгін	In=200	t2n=0.87
Усталений режим	I2=17.99	t2у=27.68
Гальмування	-	t2г=2.55
Підйом холостого гака
Розгін	In=200	t3n=1.19
Усталений режим	I3=3.71	t3у=29
Гальмування	-	t3г =1.84
Силовий спуск холостого гака
Розгін	In=200	t4n=1.17
Усталений режим	I4=2.65	t4у=28.94
Гальмування	-	t4г=1.78

4.Перевірка вибраного двигуна на забезпечення заданої виробності лебідки

Повна тривалість циклу (дані з таблиці)

T= _роб+ ₀

T=68.03+163.14=231.17 c (46)

Кількість циклів за годину

Z_розр=

Z_розр=

Z_розр=15.6; Z₃=15; (47)

Z_розр>Z₃, тобто двигун забезпечує задану виробність

5.Перевірка вибраного двигуна на нагрів

Розрахункова тривалість включення

TB=

TB= (48)

Еквівалентний струм при повторно-короткочасному режимі, відповідаючи розрахунковій ТВ%

I = (49)

=

27.6A

Еквівалентний струм при повторно-короткочасному режимі, перерахований на стандартну тривалість включення ТВ% вибраного двигуна за [5,с.129]

I _H=27.6 =24.28 A (50)

Таким чином I _H=24.28 <I_H=30.5 А, тобто в заданому режимі роботи вибраний двигун перегріватися не буде.

Приклад розрахунку потужності і вибору двигуна механізму повороту суднового крану.