1. Цель работы

Целью работы является изучение механики электропривода грузовой лебедки и его расчёт. Основным содержанием расчета электропривода является определение типа и мощности его электродвигателя по заданным параметрам исполнительного механизма и режимам его работы, а также построение нагрузочной диаграммы.

2. Теоретическая часть

Одним из главных вопросов, решаемых при разработке электропривода, является выбор мощности электродвигателя с учетом выполнения следующих условий:

1) ограничение температуры нагрева (главным образом, изоляции обмоток) для обеспечения нормального срока эксплуатации электродвигателя;

2) определение максимальной загрузки электродвигателя для достижения наивысшей экономичности его работы;

3) обеспечение кратковременных перегрузок по моменту при случайных перегрузках исполнительного механизма.

Выбор электродвигателя по мощности Р, передаваемой исполнительному механизму с учетом режима его работы и потерь в промежуточных элементах, состоит в определении по каталогу типа электродвигателя, номинальная мощность которого Р_НОМ наиболее близка к мощности, передаваемой

механизму при соблюдении неравенства

. (2.1)

При этом тип электродвигателя и его номинальная частота вращения должны соответствовать условиям его эксплуатации и диапазону рабочих частот вращения исполнительного механизма. В длительном режиме работы с постоянной нагрузкой механизма (М_М=соnst, =соnst, Р_М=соnst) уравнение (2.1) приобретает вид

, (2.2)

где Р_М – мощность исполнительного механизма, М_М – механический момент исполнительного механизма,  - угловая скорость электропривода; η — КПД передачи.

В режимах с переменными циклическими графиками нагрузки (рис. 2.1), которые являются периодическими функциями времени периода Т_Ц, имеют место переменные во времени потери в электродвигателе ΔР(t), влияющие на температуру его нагрева. Во избежание недопустимых повышений температуры должны быть ограничены потери энергии в течение цикла, или среднее значение потерь

. (2.3)

В зависимости от условий выбора электродвигателя в качестве

Р исунок 2.1 – Нагрузочная диаграмма электропривода в течение одного цикла работы грузовой лебедки: а) момента нагрузки М; б) тока электродвигателя I.

ограничиваемой величины вместо ΔР_СР могут использоваться связанные с ней так называемые эквивалентные значения мощности Р_ЭКВ, тока I_ЭКВ или момента М_ЭКВ. Их значения определяются вытекающими из (2.3) равенствами

(2.4)

В графических расчетах уравнения (2.4) записывают для конечного числа интервалов t₁ цикла Т_Ц, на которых подынтегральные функции принимаются постоянными.

При выборе электродвигателя должно удовлетворяться предельное равенство

. (2.5)

В зависимости от выбора варианта формулы (2.4), соответствующий ему метод расчета называется методом эквивалентной мощности (или момента, или тока).

Принцип выбора электродвигателей, работающих в кратковременных и повторно-кратковременных режимах, аналогичен изложенному.

Проверка работоспособности электродвигателя в режимах перегрузки по моменту или току состоит в сопоставлении ожидаемых (заданных) предельных значений моментов М_тах и токов I_тах с номинальными значениями этих величин М_ном и I_ном, которые приводятся в каталогах электродвигателей:

и . (2.6)

В электроприводах с асинхронными двигателями обычно требуется, чтобы М_номх не превышал 70 % момента «опрокидывания» (максимального момента на механической характе-

р истике). В электроприводах с двигателями постоянного тока k_I, как правило, ограничивают значениями 2,5—3,0.

Рисунок 2.2 - График тока асинхронного двигателя грузовой лебедки во время подъема груза

Работа одной лебедки. Расчет электропривода циклически работающей лебедки (и в первую очередь режимов работы электродвигателя) должен охватывать все время цикла Т_Ц, которое будет включать восемь этапов (рис. 2.1). Примем, что цикл начинается подъемом груза, взятого с причала. Двигатель лебедки, поднимая груз в течение времени Т₁, развивает момент М₁. Поворачивая стрелу оттяжками, груз, поднятый над причалом, переводят на просвет люка (за время Т₂). Затем двигатель, включенный на тормозной спуск груза, работает в генераторном режиме с моментом М₂ в течение времени Т₃. В следующий промежуток времени Т₄ производится расстроповка опущенного в трюм груза. Далее следуют: подъем холостого гака (время Т₅), перевод стрелы за борт (время Т₆), опускание гака за новой партией груза (время Т₇) и застроповка нового груза в течение времени Т₈. Этим заканчивается один цикл работы электропривода.

На каждом из этих этапов имеют место режимы пуска t₁ (разгон), установившегося движения t₂, а также торможения электромагнитным тормозом при отключенном электродвигателе t₃ (рис. 2.2). Горизонтальное перемещение груза (гака) осуществляется электроприводом поворотного устройства.

При расчете электропривода рассматриваются следующие вопросы:

1. На основании заданных параметров механизма определяют статическую мощность подъема номинального груза, по которой производят предварительный подбор исполнительного двигателя. При этом для грузовых лебедок, работающих в напряженном режиме, обычно выбирают двигатели с ПВ = 40%, для менее напряженного режима - с ПВ = 25%, где ПВ – продолжительность включения двигателя (в процентах).

2. Для выбранного двигателя берут из каталога (или строят известными способами) механическую характеристику.

3. Рассчитывают и строят нагрузочную диаграмму двигателя, учитывая переходные процессы во всех операциях. Рас-

четные данные удобно свести в таблицу.

4. Проверяют выбранный двигатель на обеспечение заданной производительности грузовой лебедки в режиме, соответствующем расчетному значению ПВ.

Ниже приведен порядок расчета мощности и выбора двигателя электропривода грузовой лебедки с построением нагрузочной диаграммы электропривода.