Пример выполнения курсовой работы

Согласно варианту А-35 задания на курсовую работу (в действительности, не существующий вариант) определены следующие исходные данные для расчета и выбора электродвигателя и аппаратов управления электропривода строительного башенного крана:

• Электродвигатель серии 4MTF или 4МТН.

• Продолжительность включения расчетная ПВ_Р = 40%.

• Номинальная грузоподъемность крана Q_ном = 16 т = 16000 кг.

• Номинальная скорость подъема груза v_г,ном = 0,25 м/с.

• Кратность полиспаста i_п = 4.

• Диаметр барабана лебедки со стальным канатом, намотанным в один слой, D_б = 0,4 м.

• Суммарный КПД механизма  = 0,8.

В расчетах используются исходные данные и данные промежуточных результатов, получаемые в ходе выполнения работы.

1. Выбор электродвигателя механизма подъема груза

1. Расчет натяжения S_б ветви каната, идущей на канатный барабан лебедки при подъеме номинального груза:

(1.1)

где k = 1,05− коэффициент, учитывающий массу подвесных приспособлений и вертикальных ветвей каната; g = 9,81 м/с²− ускорение свободного падения;

Q_ном = 16000 кг – заданная номинальная грузоподъемность крана;

 = 0,8 – заданный суммарный КПД механизма подъемного крана;

i_п = 4 заданная кратность полиспаста.

η_п − КПД полиспаста, определяемый по формуле:

(1.2)

где _тм = 0,9 – КПД трансмиссии для крановых лебедок с валами редуктора и барабана, выполненными на подшипниках качения.

2. Определение скорости навивки каната на барабан:

vк = vг.ном iп = 0,254 = 1,0 м/с.

(1.3)

где v_г,ном = 0,25 м/с – заданная номинальная скорость подъема груза.

3. Расчетная (требуемая) мощность приводного электродвигателя:

(1.4)

где К_н = 1,1 – коэффициент, учитывающий динамическую составляющую нагрузки.

4. Определение частоты вращения барабана:

(1.5)

где D_б = 0,4 м – диаметр барабана лебедки со стальным канатом, намотанным в один слой.

Примечание. Окончательный выбор конкретного двигателя по каталогу (прил. 1 или прил. 2) в соответствии с полученным значением Р_р и заданным ПВр может быть осуществлен после определения величины статического момента сопротивления движению, приведенного к валу электродвигателя.

5. Расчет статического момента сопротивления на валу канатного барабана М_сб при подъеме (спуске) номинального груза:

Мсб= S6(Dб/2) = 46356,89(0,4/2) = 9271,378 Нм.

(1.6)

6. Расчет статического момента сопротивления движению, приведенного к валу электродвигателя:

(1.7)

где i_р – передаточное число редуктора:

i_p = n_ном/n_б = 580/47,77 = 12,14;

n_ном = 580 об/мин – номинальная скорость предварительно выбираемого электродвигателя 4МТН280М10 (см. прил. 2).

Примечание. Для определения n_ном необходимо сделать предварительный выбор двигателя по двум первым условиям ПВ_ном = ПВ_Р; Р_ном > Р_р, причем, выбор должен быть уточнен по условию достаточной перегрузочной способности по моменту.

При выборе электродвигателя должны быть соблюдены три условия:

1. ПВ_ном = ПВ_Р;

2. Р_ном > Р_р;

3. М_макс > 2,5М_с;

где Р_ном – номинальная мощность двигателя (кВт), приведенная в каталоге для соответствующего значения ПВ_ном%;

М_макс – максимальный момент электродвигателя, приведенный в каталоге.

В результате выбирается электродвигатель 4МТН280М10, удовлетворяющий всем трем условиям (предварительный выбор в данном случае является окончательным):

ПВ_ном = 40% = ПВ_р;

Р_ном = 60 кВт > 56,66 кВт = Р_р (см. ф-лу (1.3));

М_макс = 2670 Нм = 3,15М_с .

Паспортные данные выбранного двигателя:

U_1ном = 380 В – номинальное линейное питающее напряжение, подводимое к статору;

f₁ = 50 Гц – частота питающего напряжения;

Р_ном = 60 кВт – номинальная мощность электродвигателя;

n_ном = 580 об/мин – номинальная частота вращения ротора;

I_1ном = 124 А – номинальный ток статора;

I_2ном = 135 А – номинальный ток ротора;

М_макс = 2670 Н м – максимальный (критический) момент вращения двигателя;

Е_2н = 239 В – номинальная ЭДС между кольцами неподвижного ротора;

cosφ_ном = 0,76 – коэффициент мощности двигателя в номинальном режиме;

р = 5 – количество пар полюсов двигателя.