2 Расчет и проектирование элементов судовых электротехнических комплексов
2.1 Расчет и проектирование электроприводов судовых механизмов
Задачей проектирования является расчет характеристик рабочих механизмов, выбор электродвигателя, разработка электрической схемы электропривода.
Вкачестве объекта проектирования рассматриваются судовые механизмы:
рулевой электропривод с гидравлической передачей;
электропривод якорно-швартовного устройства;
электропривод грузоподъемного механизма.
Исходными данными для проектирования являются:
наименование электропривода;
технические данные судна и механизма.
2.1.1 Проектирование электропривода рулевого устройства
2.1.1.1 Исходные данные для расчета
Исходными данными для расчета электропривода рулевого устройства являются:
длина судна по конструктивной ватерлинии Lквл (м),
ширина судна наибольшая Bнб (м),
осадка в грузу носом TН (м),
осадка в грузу кормой TК (м),
весовое водоизмещение Dmax (т),
максимальная скорость на переднем ходу VS (уз),
тип руля.
При выполнении курсового проекта предлагается использовать исходные данные, приведенные в таблицах А.1 А.3 приложения А.
2.1.1.2 Определение геометрических характеристик пера руля, гидродинамических сил и моментов, действующих на перо руля
Определение геометрических характеристик пера руля. К основным гео-
метрическим характеристикам пера руля относят: высоту пера руля h, площадь пера руля S, относительное удлинение λ, среднюю ширину пера руля bcp (рису-
нок 2.1).
84
h bср
S
Рисунок 2.1 - Геометрические характеристики пера руля
Высота руля h определяется из условия расположения руля в кормовом подзоре [64]
|
|
|
|
h |
Tср 0, 25 |
, м, |
(2.1) |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
1, 25 |
|
|
|
где T |
|
|
TН TК |
– средняя осадка судна в грузу, м. |
|
||
ср |
2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
Площадь пера руля S определяется в зависимости от типа и размерений судна |
|||||||
[64] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S LквлTср , м2, |
(2.2) |
||
где |
Lквл – длина судна по конструктивной ватерлинии, м, |
=0,033÷0,044 – для |
|||||
судов типа БМРТ, ПСТ, СРТ; =0,017÷0,022 – для плавбаз, транспортных ре-
фрижераторов. |
|
|
|
|
|
|
Относительное удлинение пера руля рассчитывается по формуле [64] |
|
|||||
|
h2 |
. |
|
(2.3) |
||
|
|
|
||||
|
S |
|
|
|||
Средняя ширина руля [64] |
|
|
|
|
|
|
b |
S |
|
, м. |
(2.4) |
||
|
||||||
cp |
|
h |
|
|
||
|
|
|
|
|||
Для определения площади балансирной части необходимо использовать вы- |
||||||
ражение [64] |
|
|
|
|
|
|
Sx kS , |
(2.5) |
|||||
где k = 0,15-0,35 – степень компенсации.
Гидродинамический расчет руля. После установления геометрических характеристик руля следует выполнить гидродинамический расчет руля с целью определения расчетных значений гидродинамических силы и момента на баллере руля, необходимых для выбора рулевой машины на переднем ходу судна.
85
Для расчета момента на баллере руля определяется скорость обтекания руля при его работе в потоке винта по формуле [64]
|
|
|
|
|
Vp 0,515Vs (1 ) , м/с |
|
|
|
|
(2.6) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где 0,165 Z |
|
|
– коэффициент попутного потока, здесь |
|
|
|
|
– ко- |
|||||
h |
|
|
|||||||||||
|
L |
В |
Т |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
ср |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
квл |
нб |
|
|||
эффициент общей полноты водоизмещения судна, |
Dmax |
– объемное водоиз- |
|||||||||||
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
мещение судна, м3, = 1,025 – массовая плотность морской воды, т/м3, z – показатель степени (для среднего руля z=1, для бортовых рулей z=2).
Сила нормального давления [64]
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N C |
|
V 2S , Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n 2 p |
||
где Cn |
2 |
|
|
|
|
|
4 |
– безразмерный коэффициент нормальной силы, |
|||
1 |
2 |
|
1 |
2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
– угол перекладки, рад.
Гидродинамический момент относительно передней кромки руля [64]
Mnk Cт 2 Vp2S bcp , Н м,
(2.7)
здесь
(2.8)
где Cm |
0,5 |
|
0,6 |
2 |
|
0,25 |
4 – безразмерный коэффициент момента отно- |
||||||||
1 |
2 |
|
|
1 |
2 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
сительно передней кромки руля. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Момент гидродинамической нагрузки на баллере балансирного руля |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
М |
|
М |
nk |
N X , Н м, |
(2.9) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где X Shx – ширина компенсационной части руля, м.
Расчет сил и моментов на баллере руля заканчивается построением диаграммы моментов в функции угла перекладки руля с шагом 50. Результаты расчета заносятся в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Данные для диаграммы моментов
«0»0 |
C |
n |
C |
m |
N, H |
M , Н м |
М , Н м |
|
|
|
|
nk |
|
||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
35 |
|
|
|
|
|
|
|
По |
данным таблицы строится зависимость М f . |
|
|||||
|
|
|
|
|
86 |
|
|
2.1.1.3 Определение диаметра баллера руля
Гидродинамический расчет, в результате которого определяются значения крутящего момента на баллере руля, является предварительным и не учитывает некоторых возможных в эксплуатации дополнительных внешних нагрузок. Поэтому при определении диаметра баллера руля рекомендуется принимать [64]
Мкр 1,1 1,2 М мах , Н м, |
(2.10) |
где М мах – максимальный момент на баллере, Н м, определяемый как наибольшее
значение соответствующего столбца таблицы 2.1.
Расчет диаметр баллера производится по формуле [52]
d 0,261 |
3 |
|
M кр |
, м, |
(2.11) |
|
|
Rен |
|
|
|
|
|
|
|
|
где Мкр – расчетный крутящий момент, кН м, Rен – предел текучести материала баллера, МПа (для сталей, применяемых для изготовления баллера руля Rен 390 МПа).
По полученному значению d из рекомендуемого ряда диаметров баллера руля (таблица 2.2) выбирается ближайшее большее значение.
Таблица 2.2 - Стандартный ряд диаметров баллера
0,08; 0,95; 0,105; 0,115; 0,125; 0,135; 0,145; d , м 0,16; 0,17; 0,185; 0,2; 0,22; 0,235; 0,25; 0,27;
0,31; 0,34; 0,37; 0,38; 0,4; 0,42; 0,46; 0,48; 0,51
2.1.1.4 Расчет электрогидравлического рулевого привода
Выбор стандартной рулевой гидравлической машины. По наибольшему значению вращающего момента на баллере руля на переднем ходу при max=35О по техническим данным рулевых гидравлических машин [70] (таблица 2.3) выбирается рулевая электрогидравлическая машина с указанием следующих ее характеристик:
тип рулевой машины;
число цилиндров, m;
число насосов;
тип гидравлического насоса;
давление в цилиндрах PN.KAT., Н/м2.
87
Таблица 2.3 Основные технические характеристики рулевых гидравлических машин
|
|
Момент на баллере |
Число цилин- |
Давление в цилиндрах, |
||
Тип машины |
|
(номинальный), |
||||
Число рулей |
дров рулевой |
10 |
4 |
2 |
||
рулевой |
104 Н м |
|
Н/м |
|||
|
машины |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Р01 |
1 |
0,62 |
2 |
686 |
||
Р02 |
2 |
0,62 |
2 |
980 |
||
Р0З |
1 |
0,98 |
2 |
686 |
||
Р04 |
2 |
0,98 |
2 |
980 |
||
Р05 |
1 |
1,57 |
2 |
686 |
||
Р06 |
2 |
1,57 |
2 |
980 |
||
Р07 |
1 |
2,45 |
2 |
686 |
||
Р08 |
2 |
2,45 |
2 |
980 |
||
Р09 |
1 |
3,92 |
2 |
686 |
||
Р10 |
2 |
3,92 |
2 |
980 |
||
Р11 |
1 |
6,18 |
2 |
980 |
||
Р12 |
2 |
6,18 |
2 |
980 |
||
Р13 |
1 |
9,8 |
2 |
980 |
||
Р14 |
2 |
9,8 |
2 |
980 |
||
Р15 |
1 |
15,7 |
4 |
980 |
||
P16 |
1 |
24,5 |
4 |
980 |
||
Р17 |
1 |
39,2 |
4 |
980 |
||
P18 |
1 |
62 |
4 |
980 |
||
Р21 |
1 |
122 |
4 |
980 |
||
Р22 |
1 |
157 |
4 |
980 |
||
Определение основных параметров электрогидравлической рулевой машины.
Радиус румпеля
|
|
|
|
R0 1,1 1, 6 d , м. |
(2.12) |
||
Максимальный ход плунжеров |
|
||||||
|
|
|
|
Hmax R0 tg max , м. |
(2.13) |
||
Диаметр цилиндров [68] |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
4 |
|
1,27 M КР |
cos2 max 1,5 f sin 2 max , м, |
(2.14) |
|
PH .KAT . |
|
||||||
|
|
mR0 |
|
||||
где m – число пар цилиндров, f = 0,1 – коэффициент трения.
Определение параметров гидравлического насоса и выбор его по катало-
гу.
Объем перекачиваемой насосом рабочей жидкости при перекладке руля с борта на борт [68]
V m |
D2 |
H |
|
3 |
(2.15) |
|
max |
, м , |
|||
max |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наибольшая теоретическая производительность насоса [68]
88
|
|
|
Vmax |
|
3 |
|
|
QT max |
|
|
, м |
/с, |
(2.16) |
||
T 2 3 |
|||||||
|
|
|
|
Vcp |
|
|
|
где Vср = 0,7 ÷ 0,85 – средний объемный КПД насоса. Номинальная производительность насоса [68]
Qн k0k рез |
QT max |
, м3/с, |
(2.17) |
|
|||
|
kn |
|
|
где k0 = 1,11 ÷ 1,25 – коэффициент неравномерности передачи; kрез = 1 или 0,5 – коэффициент резервирования (100% или 50%);
kn = 0,7 ÷ 0,6 – скоростной коэффициент (рекомендуется для повышения ресурса насоса уменьшать частоту вращения насоса на 30-40%).
Максимальное давление в цилиндрах [68]
Рмах |
1,27М мах |
, Н/м2. |
(2.18) |
|
|||
|
2Vmax Vcp |
|
|
По значению QH из каталожных данных (таблица 2.4) [70] выбирается гидравлический насос с указанием его характеристик:
тип гидравлического насоса;
наибольшая теоретическая производительность QТ КАТ;
максимальное давление в цилиндрах PNKAT.;
частота вращения приводного вала nнас, об/мин;
При выборе насоса необходимо обеспечить выполнение условий:
РNКАТ Рмах ,
QTKAT QН .
Таблица 2.4 Основные технические характеристики насосов типа ПД
насоса№ |
Максимальнаяподача насоса оборотодинзавала, 10 |
м |
вращенияЧастотапри- ,валаводногооб/мин |
подачаНаибольшаятеорети10,ческая |
Минимальноевремя изподачимененияот нуля до максимальногозначения, с |
троганияМоментвалика Н,управлениям |
Максимально |
инерцииМоментвращачастейющихся, кг м |
Рекомендуемый |
Масса |
|||||
управленияваликена |
вогосиловалуна управления |
ногомагистральтру- |
бопровода |
датрубопровоот по- |
полнительногобака |
жидкостьюрабочейс |
жидкостирабочейбез |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
допустимый |
|
внутренний |
насоса, |
|||||
|
6 - |
|
|
|
|
|
момент, Н м |
|
диаметр, мм |
кг |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/об |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
3 |
|
2950 |
0,15 |
0,1 |
1,5 |
0,8 |
— |
0,1 10-3 |
|
7 |
|
6 |
11,5 |
10 |
1,5 |
9 |
|
2950 |
0,44 |
0,12 |
2,0 |
29,4 |
— |
0,4 10-3 |
|
13 |
|
6 |
20 |
17,5 |
2,5 |
16 |
|
2950 |
0,78 |
0,15 |
2,5 |
39,2 |
— |
0,1 10-2 |
|
16 |
|
8 |
34 |
29 |
5 |
71 |
|
1440 |
1,7 |
0,2 |
0,034 |
0,98 |
49 |
0,6 10-2 |
|
23 |
|
13 |
115 |
95 |
10 |
142 |
|
1440 |
3,4 |
0,3 |
0,069 |
0,98 |
98 |
0,0193 |
|
34 |
|
13 |
190 |
160 |
20 |
251 |
|
1440 |
6,0 |
0,35 |
0,088 |
0,98 |
196 |
0,047 |
|
46 |
|
15 |
288 |
238 |
30 |
501 |
|
980 |
6,5 |
0,4 |
0,12 |
0,98 |
245 |
0,16 |
|
56 |
|
18 |
480 |
410 |
50 |
790 |
|
980 |
12,9 |
0,5 |
0,15 |
0,98 |
490 |
0,416 |
|
61 |
|
18 |
680 |
580 |
|
|
|
|
|
|
|
89 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Предварительное определение номинальных параметров электродвигателя гидравлического насоса.
Для привода гидравлического насоса в проектах рекомендуется применять асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серий 4АМ, АОМ (Таблица
2.5) [70, 65].
Таблица 2.5 Каталожные данные электродвигателей переменного тока
|
Марка двигателя |
-Мощ ,ность кВт |
Скольжение % |
|
КПД % |
-Коэффи циент мощности |
М |
М |
М |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
М/ |
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/M |
/М |
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
макс |
п |
мин |
/I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Синхронная частота вращения 3000 об/мин |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4АА56А2 У3 |
|
4ААМ56А2 |
0,18 |
8 |
|
66 |
0,76 |
2,2 |
2 |
1,2 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4АА56В2 У3 |
|
4ААМ56В2 |
0,25 |
8 |
|
68 |
0,77 |
2,2 |
2 |
1,2 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А63А2 У3 |
|
4АМ63А2 |
0,37 |
8,3 |
|
70 |
0,86 |
2,2 |
2 |
1,2 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А63В2 У3 |
|
4АМ63В2 |
0,55 |
8,5 |
|
73 |
0,86 |
2,2 |
2 |
1,2 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А71А2 У3 |
|
4АМ71А2 |
0,75 |
5,3 |
|
77 |
0,87 |
2,2 |
2 |
1,2 |
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А71В2 У3 |
|
4АМ71В2 |
1,1 |
6,3 |
|
77,5 |
0,87 |
2,2 |
2 |
1,2 |
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А80А2 У3 |
|
4АМ80А2 |
1,5 |
5 |
|
81 |
0,85 |
2,2 |
2 |
1,2 |
6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А80В2 У3 |
|
4АМ80В2 |
2,2 |
5 |
|
83 |
0,87 |
2,2 |
2 |
1,2 |
6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А90L2 У3 |
|
4АМ90L2 |
3 |
5,4 |
|
84,5 |
0,88 |
2,2 |
2 |
1,2 |
6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А100S2 У3 |
|
4АМ100S2 |
4 |
4 |
|
86,5 |
0,89 |
2,2 |
2 |
1,2 |
7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А100L2 У3 |
|
4АМ100L2 |
5,5 |
4 |
|
87,5 |
0,91 |
2,2 |
2 |
1,2 |
7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А112М2 У3 |
|
4АМ112М2 |
7,5 |
2,6/2,5 |
|
87,5 |
0,88 |
2,2 |
2/2,1 |
1 |
7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А132М2 У3 |
|
4АМ132М2 |
11 |
3,1/2,3 |
|
88 |
0,9 |
2,2 |
1,6/1,8 |
1 |
7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А160S2 У3 |
|
4АМ160S2 |
15 кВт |
2,3/3 |
|
88 |
0,91/0,9 |
2,2/2,7 |
1,4/1,6 |
1/1,3 |
7,5/7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А160М2 У3 |
|
4АМ160М2 |
18,5 кВт |
2,3/3 |
|
88,5/89 |
0,92/0,9 |
2,2/2,7 |
1,4/1,6 |
1/1,3 |
7,5/7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А180S2 У3 |
|
4АМ180S2 |
22 кВт |
2/2,5 |
|
88,5 |
0,91/0,89 |
2,2/2,7 |
1,4/1,5 |
1/1,3 |
7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А180М2 У3 |
|
4АМ180М2 |
30 кВт |
1,9/2 |
|
90,5/91 |
0,9/0,89 |
2,2/2,7 |
1,4/1,5 |
1/1,3 |
7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А200М2 У3 |
|
4АМ200М2 |
37 кВт |
1,9/2 |
|
90/91 |
0,89 |
2,2/2,8 |
1,4 |
1/1,2 |
7,5/7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А200L2 У3 |
|
4АМ200L2 |
45 кВт |
1,8/2 |
|
91 |
0,9/0,89 |
2,2/2,8 |
1,4 |
1/1,2 |
7,5/7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А225М2 У3 |
|
4АМ225М2 |
55 кВт |
2,1/2 |
|
91 |
0,92 |
2,2/2,8 |
1,2/1,4 |
1/1,2 |
7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А250S2 У3 |
|
4АМ250S2 |
75 кВт |
1,4/2 |
|
91 |
0,89 |
2,2/2,8 |
1,2/1,4 |
1/1,2 |
7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А250М2 У3 |
|
4АМ250М2 |
90 кВт |
1,4/2 |
|
92 |
0,9 |
2,2/2,8 |
1,2/1,4 |
1/1,2 |
7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А280S2 У3 |
|
4АМ280S2 |
110 кВт |
2 |
|
91 |
0,89 |
2,2 |
1,2 |
1 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А280М2 У3 |
|
4АМ280М2 |
132 кВт |
2 |
|
91,5 |
0,89 |
2,2 |
1,2 |
1 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А315S2 У3 |
|
4АМ315S2 |
160 кВт |
1,9 |
|
92 |
0,9 |
1,9 |
1 |
0,9 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90 |
|
|
|
|
|
|
продолжение таблицы 2.5
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А315М2 У3 |
|
4АМ315М2 |
200 кВт |
1,9 |
|
92,5 |
0,9 |
1,9 |
1 |
0,9 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А355S2 У3 |
|
4АМ355S2 |
250 кВт |
1,9 |
|
92,5 |
0,9 |
1,9 |
1 |
0,9 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А355М2 У3 |
|
4АМ355М2 |
315 кВт |
2 |
|
93 |
0,91 |
1,9 |
1 |
0,9 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Синхронная частота вращения 1500 об/мин |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4АА56А4 У3 |
|
4ААМ56А4 |
0,12 |
8 |
|
63 |
0,66 |
2,2 |
2 |
1,2 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4АА56В4 У3 |
|
4ААМ56В4 |
0,18 |
8,7 |
|
64 |
0,64 |
2,2 |
2 |
1,2 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4АА63А4 У3 |
|
4ААМ63А4 |
0,25 |
8 |
|
68 |
0,65 |
2,2 |
2 |
1,2 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4АА63В4 У3 |
|
4ААМ63В4 |
0,37 |
9 |
|
68 |
0,69 |
2,2 |
2 |
1,2 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А71А4 У3 |
|
4АМ71А4 |
0,55 |
8,7 |
|
70,5 |
0,7 |
2,2 |
2 |
1,6 |
4,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А71В4 У3 |
|
4АМ71В4 |
0,75 |
8,7 |
|
72 |
0,73 |
2,2 |
2 |
1,6 |
4,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А80А4 У3 |
|
4АМ80А4 |
1,1 |
6,7 |
|
75 |
81 |
2,2 |
2 |
1,6 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А80В4 У3 |
|
4АМ80В4 |
1,5 |
6,7 |
|
77 |
0,83 |
2,2 |
2 |
1,6 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А90L4 У3 |
|
4АМ90L4 |
2,2 |
5,4 |
|
80 |
83 |
2,2 |
2 |
1,6 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А100S4 У3 |
|
4АМ100S4 |
3 |
5,3 |
|
82 |
0,83 |
2,2 |
2 |
1,6 |
6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А100L4 У3 |
|
4АМ100L4 |
4 |
5,3 |
|
84 |
0,84 |
2,2 |
2 |
1,6 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А112М4 У3 |
|
4АМ112М4 |
5,5 |
5 |
|
85,5 |
0,86 |
2,2 |
2 |
1,6 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А132S4 У3 |
|
4АМ132S4 |
7,5 |
3 |
|
87,5 |
0,86 |
2,2 |
2 |
1,6 |
7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А132М4 У3 |
|
4АМ132М4 |
11 |
2,8 |
|
87,5 |
0,86 |
2,2 |
2 |
1,6 |
7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А160S4 У3 |
|
4АМ160S4 |
15 |
2,7/2,5 |
|
89 |
0,88 |
2,2/2,6 |
1,4/1,6 |
1/1,3 |
7/7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А160М4 У3 |
|
4АМ160М4 |
18,5 |
2,7/2 |
|
90 |
0,88 |
2,2/2,6 |
1,4/1,6 |
1/1,3 |
7/7,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А180S4 У3 |
|
4АМ180S4 |
22 |
2 |
|
90/90,5 |
0,9/0,89 |
2,2/2,5 |
1,4/1,6 |
1/1,3 |
7/6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А180М4 У3 |
|
4АМ180М4 |
30 |
2 |
|
91 |
0,89 |
2,2/2,5 |
1,4/1,5 |
1/1,3 |
7/6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А200М4 У3 |
|
4АМ200М4 |
37 |
1,7/2 |
|
91,5 |
0,9/0,89 |
2,2/2,4 |
1,4/1,5 |
1/1,2 |
7/6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А200L4 У3 |
|
4АМ200L4 |
45 |
1,8/2 |
|
92 |
0,9/0,89 |
2,2/2,4 |
1,4/1,5 |
1/1,2 |
7/6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А225М4 У3 |
|
4АМ225М4 |
55 |
2 |
|
92,5 |
0,9/0,89 |
2,2 |
1,2/1,4 |
1/1,2 |
7/6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А250S4 У3 |
|
4АМ250S4 |
75 |
1,4 |
|
93 |
0,9 |
2,2 |
1,2/1,3 |
1/1,2 |
7/6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А250М4 У3 |
|
4АМ250М4 |
90 |
1,3 |
|
93 |
0,91 |
2,2 |
1,2/1,3 |
1/1,2 |
7/6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А280S4 У3 |
|
4АМ280S4 |
110 |
2,3 |
|
92,5 |
0,9 |
2 |
1,2 |
1 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А280М4 У3 |
|
4АМ280М4 |
132 |
2,3 |
|
93 |
0,9 |
2 |
1,2 |
1 |
6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А315S4 У3 |
|
4АМ315S4 |
160 |
2 |
|
93,5 |
0,91 |
1,9 |
1 |
0,9 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А315М4 У3 |
|
4АМ315М4 |
200 |
1,7 |
|
94 |
0,92 |
1,9 |
1 |
0,9 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А355S4 У3 |
|
4АМ355S4 |
250 |
1,7 |
|
94,5 |
0,92 |
1,9 |
1 |
0,9 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А355М4 У3 |
|
4АМ355М4 |
315 |
1,7 |
|
94,5 |
0,92 |
1,9 |
1 |
0,9 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
91 |
|
|
|
|
|
|
продолжение таблицы 2.5
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Синхронная частота вращения 1000 об/мин |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4АА63А6 У3 |
|
4ААМ63А6 |
0,18 |
11,5 |
56 |
0,62 |
2,2 |
2 |
1,2 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4АА63В6 У3 |
|
4ААМ63В6 |
0,25 |
10,8 |
59 |
0,62 |
2,2 |
2 |
1,2 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А71А6 У3 |
|
4АМ71А6 |
0,37 |
8 |
64,5 |
0,69 |
2,2 |
2 |
1,6 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А71В6 У3 |
|
4АМ71В6 |
0,55 |
8 |
67,5 |
0,71 |
2,2 |
2 |
1,6 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А80А6 У3 |
|
4АМ80А6 |
0,75 |
8 |
69 |
0,74 |
2,2 |
2 |
1,6 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А80В6 У3 |
|
4АМ80В6 |
1,1 |
8 |
74 |
0,74 |
2,2 |
2 |
1,6 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А90L6 У3 |
|
4АМ90L6 |
1,5 |
6,4 |
75 |
0,74 |
2,2 |
2 |
1,6 |
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А100L6 У3 |
|
4АМ100L6 |
2,2 |
5,1 |
81 |
0,73 |
2,2 |
2 |
1,6 |
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А112МА6 У3 |
|
4АМ112МА6 |
3 |
5,5 |
81 |
0,76 |
2,2 |
2 |
1,6 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А112МВ6 У3 |
|
4АМ112МВ6 |
4 |
5,1 |
82 |
0,81 |
2,2 |
2 |
1,6 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А132S6 У3 |
|
4АМ132S6 |
5,5 |
4,1 |
85 |
0,8 |
2,2 |
2 |
1,6 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А132М6 У3 |
|
4АМ132М6 |
7,5 |
3,2 |
85,5 |
0,81 |
2,2 |
2 |
1,6 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А160S6 У3 |
|
4АМ160S6 |
11 |
3/2,5 |
86/86,5 |
0,86/0,82 |
2/2,5 |
1,2/1,5 |
1/1,3 |
6/6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А160М6 У3 |
|
4АМ160М6 |
15 |
3/2,5 |
87,5/88 |
0,87/0,82 |
2/2,5 |
1,2/1,5 |
1/1,3 |
6/6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А180М6 У3 |
|
4АМ180М6 |
18,5 |
2,7/2,5 |
88 |
0,87/0,85 |
2 |
1,2/1,5 |
1/1,3 |
6/6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А200М6 У3 |
|
4АМ200М6 |
22 |
2,5/2 |
90 |
0,9/0,86 |
2/2,3 |
1,2/1,5 |
1/1,3 |
6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А200L6 У3 |
|
4АМ200L6 |
30 |
2,3/2 |
90,5 |
0,9/0,86 |
2/2,3 |
1,2/1,5 |
1/1,3 |
6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А225М6 У3 |
|
4АМ225М6 |
37 |
2 |
91 |
0,89/0,86 |
2 |
1,2/1,5 |
1/1,2 |
6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А250S6 У3 |
|
4АМ250S6 |
45 |
1,5 |
91,5 |
0,89/0,85 |
2 |
1,2/1,3 |
1/1,1 |
7/6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А250М6 У3 |
|
4АМ250М6 |
55 |
1,5 |
92 |
0,88/0,85 |
2 |
1,2/1,3 |
1/1,1 |
7/6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А280S6 У3 |
|
4АМ280S6 |
75 |
2 |
92 |
0,89 |
1,9 |
1,2 |
1 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А280М6 У3 |
|
4АМ280М6 |
90 |
2 |
92,5 |
0,89 |
1,9 |
1,2 |
1 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А315S6 У3 |
|
4АМ315S6 |
110 |
2 |
93 |
0,9 |
1,9 |
1 |
0,9 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А315М6 У3 |
|
4АМ315М6 |
132 |
2 |
93,5 |
0,9 |
1,9 |
1 |
0,9 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А355S6 У3 |
|
4АМ355S6 |
160 |
1,8 |
93,5 |
0,9 |
1,9 |
1 |
0,9 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4А355М6 У3 |
|
4АМ355М6 |
200 |
1,8 |
94 |
0,9 |
1,9 |
1 |
0,9 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частота вращения электродвигателя выбирается по номинальной частоте вращения приводного вала насоса с учетом принятого запаса для повышения его ресурса
nH 70-60% nHАС.. |
(2.19) |
Мощность, необходимую для вращения насоса при номинальном давлении PNKAT. и max = 0,9÷0,95, определяют по формуле
92
|
Q |
P |
10 3 |
|
|
PИД |
H |
NКAТ |
|
, кВт . |
(2.20) |
|
мех |
|
|||
|
|
|
|
|
|
По известной из курса «Электрические машины» методике следует произвести расчет механической характеристики =f(M) асинхронного двигателя и построить ее на отдельном листе.
Проверка электродвигателя на продолжительность перекладки руля.
При максимальной скорости переднего хода судна руль должен перекладываться с 350 одного борта на 300 другого не более чем за 28 с.
Для проверки выбранного электродвигателя по указанному критерию необходимо построить зависимость производительности насоса от угла перекладки руля. Для этого определяется рабочее давление насоса [68]
|
|
|
4 |
|
1, 27 M |
|
|
|
|
|
Pраб Р |
Ртр |
|
|
|
|
|
cos2 1,5 f sin 2 |
0,1 0, 2 PNКAТ |
, Н/м2 , (2.21) |
|
D |
2 |
mR0 |
|
|||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где РС давление масла, создаваемое насосом, кг/м2, Ртр потери давления на
трение масла в трубопроводе, кг/м2.
Используя данные таблицы 2.1 и подставляя их в уравнение (2.21) строится зависимость Pраб . Полученные значения заносятся в соответствующую строку таблицы 2.4.
Определяется момент сопротивления на валу МС=f( ) [68] |
|
||||
MC |
Qуст |
Pраб |
, Н м, |
(2.22) |
|
H |
мех |
||||
|
|
|
|||
где Qуст = QТ КАТ, м3/с, Н – номинальная частота вращения электродвигателя, рад/с, МЕХ=0,97÷0,98 – механический КПД насоса.
Полученные данные заносятся в соответствующую строку таблицы 2.4 Используя механическую характеристику электродвигателя = f(М) и зави-
симость момента сопротивления на валу от угла перекладки МС=f( ) необходимо определить зависимость частоты вращения электродвигателя от значения угла перекладки руля = f(α).
Полученные данные заносятся в соответствующую строку таблицы 2.4 Определение зависимости производительности насоса от угла перекладки ру-
ля осуществляется по выражению [68]
Q Qуст |
|
V |
, м3/с, |
(2.23) |
|
|
|||||
н |
|||||
Д |
|
|
|
||
|
|
|
|
где V – объемный КПД насоса (см. рисунок 2.2) [70].
93
Рисунок 2.2 Зависимость объемного КПД насосов типа ПД и ПР №5-50 от подачи и давления
Полученные данные заносятся в соответствующую строку таблицы 2.6
Таблица 2.6 – Действительная производительность насоса
|
|
-35 |
-30 |
|
-20 |
-10 |
-5 |
|
0 |
|
5 |
|
10 |
|
15 |
|
20 |
25 |
30 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
, Н/м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
раб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
MC , Н м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= f(α), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рад/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
, м3/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
По данным таблицы 2.6 строится зависимость QД = f( ). Примерный вид ука- |
||||||||||||||||||||||||||
занной зависимости приведен на рисунке 2.3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,62 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
1,56 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
1,52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,46 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
-40 |
-30 |
-20 |
-10 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2.3 – Зависимость действительной производительности насоса от угла поворота руля
Далее необходимо произвести расчет объема рабочей жидкости, перекачиваемой гидравлическим насосом в диапазоне угла перекладки руля. Для этого на каждом интервале (таблица 2.6) угла определяется ход плунжеров насоса при перекладке руля от положения i до i+1, результаты расчета заносятся в таблицу
2.7.
94
|
Hi=R0 (tg i - tg i+1 ),м. |
|
|
(2.24) |
|||||
Таблица 2.7 Результаты расчета объема рабочей жидкости |
|
|
|||||||
Диапазон угла |
Ход плунже- |
|
Объем |
рабочей жид- |
Время перекладки руля |
||||
|
ра Hi, м |
|
кости, |
V |
, м3 |
в диапазоне t |
i |
, с |
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
-350 ; -300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-300 ; -200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-200 ; -100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-100 ; -50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-50 ; 00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
00 ; 50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 ; 100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 ; 150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 ; 200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 ; 250 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
250 ; 300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение объема рабочей жидкости, перекачиваемой гидравлическим |
|||||||||
насосом в диапазоне угла перекладки руля осуществляется по формуле |
|
||||||||
|
Vi |
|
|
D2 |
|
м3 , |
|
|
|
|
m |
Hi |
|
|
(2.25) |
||||
|
|
|
|
4 |
|
, |
|
|
|
Результаты расчета заносятся в таблицу 2.7.
Время перекладки руля в диапазоне угла перекладки руля осуществляется по формуле
|
|
|
ti |
|
Vi |
, с, |
(2.26) |
|
|
|
|
Q |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Д .ср .i |
|
|
|
где Q |
|
Q Д .ср.i Q Д .ср.i 1 |
– среднее значение |
производительности насоса в диапа- |
||||
2 |
||||||||
Д .ср.i |
|
|
|
|
|
|
||
зоне перекладки руля, м3/с.
Результаты расчета заносятся в таблицу 2.7.
Условие проверки двигателя на продолжительность перекладки руля [70]
k |
|
|
tP ti T 2 |
3 , с. |
(2.27) |
1 |
|
|
Проверка электродвигателя на нагрев производится для режима маневри-
рования.
Определение число перекладок руля в час
95
|
|
|
|
|
|
|
z |
3600 |
, |
(2.28) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
tP |
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
где tP |
ti |
– время работы электродвигателя (2.27), с. |
|
|||||||
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Далее необходимо произвести расчет мощности электродвигателя в каждом |
||||||||||
диапазоне угла перекладки руля |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
P M |
с.ср |
n 10 4 , кВт |
(2.29) |
||
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
где M |
с.ср |
|
Мсi Мсi 1 |
– среднее значение момента сопротивления на валу на диапа- |
||||||
|
||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зоне угла перекладки руля, Н м.
Результаты расчета заносятся в таблицу 2.8.
Таблица 2.8 Результаты расчета мощности электродвигателя
Диапазон угла |
Мощность электродвига- |
|
Потери мощности электро- |
||||
|
|
|
теля Pi , кВт |
|
|
|
двигателя Pi , кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
-350 |
; -300 |
|
|
|
|
|
|
-300 |
; -200 |
|
|
|
|
|
|
-200 |
; -100 |
|
|
|
|
|
|
-100 |
; -50 |
|
|
|
|
|
|
-50 ; 00 |
|
|
|
|
|
||
00 ; 50 |
|
|
|
|
|
||
50 ; 100 |
|
|
|
|
|
||
100 |
; 150 |
|
|
|
|
|
|
150 |
; 200 |
|
|
|
|
|
|
200 |
; 250 |
|
|
|
|
|
|
250 |
; 300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для расчета потерь мощности электродвигателя используется выражение |
|||||
|
|
|
P |
1 i |
P , кВт, |
(2.30) |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
i |
|
i |
|
|
|
|
|
|
i |
|
||
96