Исходные данные для выполнения курсового проекта на тему: «Расчет электропривода брашпиля»

Курсанту (студенту) . . . . . . . . . . . . . . . . курса . . . . . . . . . . . . . . . группы

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Вариант № . . . . . .

1. Характеристика якорного снабжения . . . . . . . . N_c . . . . . . .

2. Количество обслуживаемых якорей . . . . . . . . n . . . . . . . . шт

3. Вес каждого якоря . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G_я . . . . . . . кГ

4. Калибр якорной цепи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . d­_я . . . . . . . мм

5. Длина цепи одного якоря . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L_ц . . . . . . . м

6. Вес погонного метра якорной цепи . . . . . . . . . . . . P_я . . . . . . . кГ/м

7. Равнодействующая внешних сил,

действующих на судно . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F_∑ . . . . . . .кГ

8. Длина вытравленной части цепи на клюзе . . . . . . . L₀ . . . . . . . м

9. Номинальная глубина стоянки на якоре . . . . . . . . . h₀ . . . . . . . м

10. Диаметр цепной звездочки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D_зв . . . . . . .м

11. К.П.Д. механизма якорно-швартовой лебедки . . . . ŋ_пер . . . . . . .

12. К.П.Д. клюза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ŋ_кл . . . . . . .

13. Передаточное число механизма брашпиля . . . . . . . i_н . . . . . . . .

14. Аварийное передаточное число . . . . . . . . . . . . . . . . i_ав . . . . . . . .

15. Род тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . переменный, трехфазный

16. Напряжение судовой сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . U . . . . . . . . .В

17. Исполнение двигателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .водозащищенное

Содержание

Введение 4

1 Общие сведения 6

1.1 Назначение электропривода 6

1.2 Назначение и размещение брашпиля 6

1.3 Требования Российского морского регистра судоходства к якорно-швартовым электроприводам и режимам работы 7

2 Расчетная часть 9

2.1 Предварительный расчет 9

2.2 Расчет усилий и моментов на клюзе в нормальном режиме 9

2.3 Расчет усилий и моментов на клюзе в аварийном режиме 11

2.4 Расчет усилий и моментов в режиме подъема двух якорей 12

2.5 Выбор исполнительного двигателя 13

2.6 Расчет параметров для быстроходного и тихоходного режимов 13

2.7 Расчет скорости для нормального режима 16

2.8 Расчет скорости для аварийного режима 17

2.9 Расчет скорости для режима подъема двух якорей одновременно 17

2.10 Расчет времени работы электродвигателя 17

2.11 Проверка на скорость выбирания якорной цепи 18

2.12 Проверка двигателя на нагрев 19

3 Описание электрической схемы управления электропривода брашпиля 20

4 Описание кинематической схемы электропривода 22

5 Заключение 23

Список информационных источников 25

Приложение А - Эскиз съемки судна с якоря с номинальной глубины якорной стоянки

Приложение Б - Механическая характеристика выбранного электродвигателя

Приложение В - Нагрузочная диаграмм электропривода

Приложение Г - Электрическая схема управления электропривода брашпиля

Приложение Д - Спецификация электрической схемы

Приложение Е - Кинематическая схема электропривода

Введение Якорно-швартовное устройство должно обеспечить надежную стоянку судна и операции по швартовке судов у причалов или на рейде. Якорное устройство состоит из комплекта якорей с якорными цепями, стопоров, узлов пропуска цепи через борт судна, элементов крепления цепей и механизма для подъема и спуска цели. Якорно-швартовные механизмы, выполняющие такие операции, подразделяют на шпили и брашпили. Первые имеют вертикальную ось вращения тяговых органов, вторые — горизонтальную. У шпиля — одна звездочка и один швартовный барабан (если шпиль звездочки не имеет, его называют швартовным). У брашпиля обычно две звездочки и два швартовных барабана. Шпили и брашпили, входящие в состав якорных и швартовных устройств, подразделяют на малые (с цепями калибров до 28 мм и тяговым усилием до 15 кН), средние (с цепями калибров 29—46 мм и тяговым усилием 16—50 кН) и крупные (с цепями калибров более 46 мм и тяговым усилием более 50 кН). По роду используемой энергии якорно-швартовные механизмы могут быть ручными, электрическими и гидравлическими. Ручные шпили и брашпили применяют в основном на несамоходных судах с якорями массой до 400 кг и калибром якорных цепей до 19 мм. Наиболее распространенным приводом якорно-швартовных механизмов является электрический, небольшая часть судов эксплуатируется с паровыми шпилями и брашпилями, в последнее время внедряется и гидравлический привод. На вал электродвигателей якорно-швартовных механизмов устанавливают тормоз, предназначенный для удерживания тяговых органов от вращения под нагрузкой, превышающей на 50% номинальную. Мощность шпилей (брашпилей) по правилам Речного Регистра РСФСР должна быть достаточной для подтягивания судна к якорю, отрыва и подъема якоря со скоростью не менее 0,12 м/с при номинальном тяговом усилии на звездочке. Шпили должны выбирать канаты при номинальном тяговом усилии с установленной скоростью (не более 0,3 м/с) и при необходимости создавать двукратное усилие на швартовном барабане в течение 15 с. Якорно-швартовные механизмы выполняют следующие операции:  отдачу якоря посредством привода или свободным травлением якорь-цепи с подтормаживанием тормозом цепной звездочки. У ряда моделей механизмов предусматривается дистанционное управление тормозами цепных звездочек и автоматическое подтормаживание якорь-цепи. Для контроля за выполнением операции устанавливаются указатели скорости и счетчика длины вытравленной цепи;  съемку с якоря, состоящую из подтягивания судна к якорю, отрыва якоря от грунта, подъема якоря и втягивания его в клюз. Для выполнения этих операций возможна установка элементов автоматики, обеспечивающих автоматическую остановку механизма при вытравливании всей длины якорной цепи, автоматическое снижение скорости при подходе якоря к клюзу, автоматическую остановку при входе якоря в клюз;  стоянку судна на якоре на тормозе цепной звездочки. В этом случае тормоз выполняет роль Предохранительного устройства. При рывках на волнении тормозной шкив проскальзывает относительно ленты, уменьшая нагрузку на цепь;  подтягивание судна к причалу с помощью турачки [5].

1 Общие сведения

1.1 Назначение электропривода

  Электропривод служит для преобразования энергии, поступающей от внешней сети энергоснабжения в энергию движения рабочего органа (РО). Непосредственное преобразование электрической энергии в механическую производится электрической машиной — ЭМП электромеханическим преобразователем переменного или постоянного тока. Для передачи движения от электродвигателя к рабочему органу машины служит передача, канатная передача, кривошипно-шатунный механизм, передача винт гайка и др., но обычно приводят параметры нагрузки РО к валу машины и в дальнейшем систему передач не рассматривают как отдельное звено. Для сети(род тока, питающего напряжения или частоты тока) служит преобразователь тока [ 3 ] .

1.2 Назначение и размещение брашпиля

Брашпиль предназначен для постановки судна на якорь и для снятия с якоря, а также для швартовки. В отличие от шпиля брашпиль имеет горизонтальное расположение на палубе и находится в носовой части судна, см. рисунок 1 [3].

Рисунок 1 - Расположение брашпиля на судне

1.3 Требования Российского морского регистра судоходства к якорно-швартовым электроприводам и режимам работы

Якорные механизмы предназначаются для перемещения якорной цепи при отдаче и выбирания якоря. К якорно-швартовым устройствам и их электроприводам предъявляют следующие требования [1]:

• При применении электродвигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором электропривод якорно-швартового устройства после 30-ти минутного режима работы при номинальной нагрузке должен обеспечивать стоянку под током в течении не менее 30-ти секунд - для якорных механизмов и 15-ти секунд для швартовых. Для асинхронного двигателя с переключаемыми полюсами это требование действительно для работы электродвигателя с обмоткой, создающей наибольший пусковой момент. Электродвигатели постоянного и переменного тока с фазным ротором должны выдерживать такой режим стоянки под током при моменте, в два раза превышающем номинальный, причем напряжение ниже номинального. После стоянки под током температура должна быть не более 130% допустимой в соответствии с действующими нормативами.

• У якорно-швартовых шпилей и лебедок по ступеням скоростей, предназначенных только для швартовых операций, должна быть предусмотрена защита от перегрузки.

• На посту дистанционного управления якорным устройством должны быть предусмотрены указатели длины вытравленной якорной цепи.

• Системы и органы дистанционного управления каждым якорным устройством и должны быть независимы друг от друга.

• Мощность приводного электродвигателя должна обеспечивать выбирание якоря со средней скоростью не менее 0,15 м/сек в течении 30 минут непрерывной работы.

• При подходе якоря к клюзу привод должен обеспечивать скорость выбирания не более 0,17 м/с.

• При отрыве якоря от грунта привод должен обеспечить в течении 2-х минут тяговое усилие на одной звездочке не менее 1,5 расчетного.

• Электропривод должен быть оборудован автоматическим тормозным устройством, срабатывающим при исчезновении питания.

• Скорость выбирания троса при слое набивки должна быть не более 0,3 м/с при номинальном тяговом усилии.

• Механический тормоз должен обеспечивать тормозной момент, необходимый для удержания свободно висящего якоря.