5. Расчет мощности и выбор исполнительного электродвигателя
5.1. Значение вращающего момента на валу электродвигателя при возникновении опорного момента на баллере руля Н∙м
157
где 
давление
в цилиндре гидропресса от опорного
момента при
закрытии насоса, Па
1,4
∙ 5,37∙106 = 7,52∙106
0,874
– механическое КПД при
5.2. Расчетное значение номинального момента электродвигателя, Н∙м
98
где 
коэффициент
запаса по напряжению;
коэффициент запаса на механический
износ привода;
коэффициент кратковременной перегрузочной
способности
двигателя по моменту для ДПТ;
За
принимают
максимальный момент для заднего хода
по диаграмме
,
или опорный момент
157
5.1. Расчетная номинальная мощность электродвигателя насоса, кВт
10,3
где 
1000
– расчётная частота вращения
электродвигателя, равная частоте
вращения
ротора гидронасоса, об/мин.
5.4. Номинальная мощность электродвигателя определяется из условия
где 
номинальная
мощность длительного режима работы.
Степень защиты должна быть не ниже IP44.
Номинальные параметры выбранного электродвигателя выписываются из каталога,
при
этом
Выбранный электродвигатель
Тип электродви -гателя |
Мощность, кВт |
Ток, А |
Частота враще ния об/мин |
КПД, % |
Наибольшая частота вращения при ослаблении поля, об/мин |
Маховый момент, кг∙м2 |
ПР72М |
11 |
60 |
1000 |
84,5 |
2000 |
1,6 |
6. Проверка выбранного электродвигателя
6.1. Проверка по перегрузочной способности
Двигатель проходит проверку по перегрузочной способности, если выполняется условие:
Передний ход
210 ≥ 193
Левая часть
Для ДПТ значение максимального пускового момента, Н∙м
2
∙ 105 = 210
где 
105
– номинальный момент выбранного эл.
двигателя.
Правая часть
1,2
∙ 157 = 189
Задний ход
210 ≥ 133
Правая часть
1,2
∙ 111 = 133
Двигатель прошёл проверку по перегрузочной способности условие выполняется.
6.2. Работа электродвигателя в маневренном режиме
6.2.1. Для определения перекладки руля с борта на борт и проверки на нагрев рассчитывается и строятся нагрузочная диаграмма электродвигателя, для чего строятся графики зависимостей объёмного КПД насоса.
Время открытия насоса принималось при расчёте хода поршня в начале перекладки.
Время перекладки руля на других участках определяется на оснований уравнения равновесия расхода рабочей жидкости:
отсюда
(4)
где 
диаметр
плунжера, м;
теоретическая
подача насоса, м3/с;
число
пар цилиндров гидропривода;
приращение
хода поршня на рассматриваемом участке;
средний
объемный КПД насоса на рассматриваемом
участке.
Средний объемный КПД насоса на рассматриваемом участке может быть определён
по выражению:
Расчёты сведёны в таблицу для переднего и заднего хода.
Передний ход |
||||||
таблица 10 |
|
|
|
|||
точка |
ti |
∆Hi= Hi+1- Hi |
ην(ср) |
|||
t1 |
0,75 |
0,026 |
0,97 |
|||
t2 |
7,83 |
0,268 |
0,97 |
|||
t3 |
2,16 |
0,074 |
0,9675 |
|||
t4 |
4,21 |
0,141 |
0,9475 |
|||
t5 |
4,98 |
0,163 |
0,925 |
|||
tз.к. |
3,98 |
0,065 |
0,9175 |
|||
Задний ход |
|||
таблица 10.1 |
|
|
|
точка |
ti |
∆Hi= Hi+1- Hi |
ην(ср) |
t1 |
0,77 |
0,025 |
0,922 |
t2 |
4,66 |
0,152 |
0,922 |
t3 |
3,01 |
0,099 |
0,9285 |
t4 |
2,76 |
0,093 |
0,95 |
t5 |
0,54 |
0,018 |
0,9675 |
t6 |
8,32 |
0,285 |
0,97 |
tз.к. |
3,77 |
0,065 |
0,97 |
Примечание:
на участке закрытия насоса в выражении
(4) вместо
необходимо
принимать среднее значении подачи
насоса
957,9∙10-6
6.2.2. Проверка времени перекладки руля с борта на борт
Суммарное время перекладки руля с борта на борт на переднем ходу судна, сек.
0,75
+ 7,83 + 2,16 + 4,21 + 4,98+ 3,98 = 23,9
где 
расчётное
время перекладки руля на отдельных
участках на переднем ходу.
Требования
Правил Речного Регистра РФ выполняется
если
Суммарное время перекладки руля с борта на борт на заднем ходу судна, сек.
0,77
+ 4,66 + 3,01 + 2,76 + 0,54 +8,32 + 3,77 = 23,8
где расчётное время перекладки руля на отдельных участках на заднем ходу.
Время перекладки руля на заднем ходу Правилами РРР не оговаривается.
Тп.х.
рис. 10
Тз.х.
рис. 11
6.2.3. Проверка на нагрев.
Эквивалентный момент двигателя постоянного тока при переднем и заднем ходе судна определяется на основании диаграмм (см. рис. 10 и 11) по формуле.
где
для горизонтальных участков диаграмм
;
для наклонных участков диаграмм
;
значения моментов на границах участка.
Передний ход
12,42∙
(0,75 + 7,83) = 1320,6
(12,42
+ 12,4 ∙ 20,1 + 20,12) = 583
(20,12
+ 20,1 ∙ 61,8 + 61,82) = 7668,3
(61,82
+ 61,81 ∙ 112,4 + 112,42) = 38823,3
(112,42
+ 112,4 ∙ 12,4 + 12,42) = 18844,1
Эквивалентный момент двигателя.
53
Двигатель не перегревается, если выполняется условие:
53 ≤ 105
Задний ход
109,7
∙ 4,66 = 57284,7
11,1
∙ (8,32 + 3,77) = 1487
(11,12
+ 11,1 ∙ 109,7 + 109,72) = 3498,5
(109,72
+ 109,7 ∙ 82,4 ∙ 82,42) = 28289,3
(82,42
+ 82,4 ∙ 20,1 + 20,12) = 8148,9
(20,12
+ 20,1 + 11,1 + 11,12) = 134,4
Эквивалентный момент двигателя.
64,4
Двигатель не перегревается, если выполняется условие:
64,4 ≤ 105
6.3. Работа исполнительного двигателя в режиме удержания судна на курсе.
6.3.1. Расчёт и построение нагрузочной диаграммы
На
диаграммах зависимости момента на валу
двигателя и давления в цилиндрах от
хода поршня
:
(рис.9,1) откладывают значения
рассчитанные
по выражению:
0,526
∙tg4,5 = ± 0,042
Из
диаграмм определяют граничные значения
моментов
и
давления
.
Рассчитываем среднее значение момента при движении руля от диаметральной плоскости:
20,1
0,042
= 26,7
и к диаметральной плоскости:
20,1
(-0,042)
= 18
Тогда среднее значение момента за цикл:
22,3
где 
первое
расчётное значение момента при движений
руля от или к диаметральной
плоскости, Н∙м;
соответствующие
моментам
значение
хода поршня, м.
Рассчитываем среднее значение давления при движении руля от диаметральной плоскости:
Примечание:
можно значение
и
найти
графическим способом (рис.9,1).
0,6
0,042
= 0,93
где объёмный
КПД
0,96
к диаметральной плоскости:
0,6
(-0,042)
= 0,43
где объёмный
КПД
0,965
где 
первое
расчётное значение давления при движений
руля от или к диаметральной
плоскости, МПа;
соответствующие
давлениям
значение
хода поршня, м.
Рассчитываем среднее значение объёмного КПД насоса.
0,963
Среднее время работы электродвигателя при одном включении определяется
2,43 сек.
где 957,9∙10-6
Время
холостого хода
2,43
= 7,9 сек.
6.3.2. Согласно требованиям Правил Речного Регистра России при ходе по курсу рулевой привод должен обеспечивать 350 перекладок руля в час.
Данное
требование выполняется, если
.
Продолжительность нагрузки:
100
= 23,66
6.3.3. Проверка на нагрев.
Для электродвигателей с постоянным магнитным потоком производится по
эквивалентному моменту длительного режима, Н∙м:
где 
2,43
+ 7,9 = 10,29
15,34
Двигатель не перегревается, если выполняется условие:
15,34≤ 105
Строим нагрузочную диаграмму для исполнительного электродвигателя (рис. 12).
Тк
рис. 12
таблица 11 |
|||
t |
M |
||
tк |
0 |
Mcр |
22,3 |
2,43 |
22,3 |
||
t0 |
2,43 |
M0 |
12,4 |
7,9 |
12,4 |
||