4 Курс / СЭП / 2 семестр / Экзамен СЭП / 21-30
.pdf
30. Статические и динамические нагрузки электропривода механизма поворота крана и выбор электродвигателя.
Силы трения возникают в двух подшипниках и в подпятнике.
Эти силы определяются значением реакций, зависящих от веса крана и груза, а также от ветровой нагрузки. Работа крана ограничивается углом крена 5º. Расчет выполняется для
наиболее тяжелого случая |
– максимального вылета стрелы и груза, считая, что все силы |
||||||||||||||||
действуют в одной плоскости и не изменяются. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
1) Значения реакций в |
опорах (рис. 5.1) |
можно |
определить |
на основании равновесия |
|||||||||||||
сил и моментов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G cos lc G sin Hc Gkp cos l |
|
Gkp sin H |
x Ha |
0 |
|||||||||||||
Значение реакции в верхнем подшипнике: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
G l |
G |
l |
cos |
|
G H |
c |
G |
H |
|
sin |
|
|
|||
x |
c |
kp |
|
|
|
|
|
kp |
|
|
. |
|
|||||
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В нижнем подшипнике x1 x G Gkp sin . |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
В подпятнике y G Gkp cos .
Моменты трения в опорах:
а) в верхнем подшипнике |
M1 x r |
|||
б) в нижнем M2 x1 r2 |
|
|||
в) в подпятнике M3 |
2 |
y r2 |
||
3 |
||||
|
|
|
||
где r 1 – радиус верхнего подшипника, м; r 2 – радиус нижнего подшипника, м; μ – коэффициент трения подшипников.
Для подшипников скольжения μ = 0,08-0,1. Для подшипников качения μ = 0,015-0,02. Полный момент трения: Mmp M1 M2 M3 2) Ветровая нагрузка.
Действие ветра принимается горизонтальным.
Точка приложения силы ветра совмещается с центром тяжести крана «Д» (рис. 5.2). Удельное давление ветра принимают Р в = 400 Па. За расчетную площадь парусности Sкр принимается площадь, ограниченная контуром конструкции крана за вычетом
проемов между элементами конструкции. Поскольку направление ветра принято горизонтально, то при крене судна сила будет FВ cosγ.
F P |
S |
кp |
sin S |
гp |
. |
|
в |
в |
|
|
|
||
Sгруза принимают
M |
в |
F |
|
|
в |
|
2 м2/Т при
cos sin
грузоподъёмности
l |
P |
|
|
S |
кp |
|
в |
|
|
2т и
sin
1м2/Т
S
при грузоподъёмности 10 т.
гp |
l |
cos sin . |
|
|
3) Нагрузка, обусловленная креном судна.
При повороте крана, работающего с креном, происходит поднятие нока стрелы «С», а также центра тяжести «Д». Нагрузки по поднятию веса груза и крана создают дополнительный момент сопротивления:
M |
гp.крен |
|
|
G l |
G |
l |
cos sin , |
|
|
c |
кp |
|
|
где γ = 5˚, а β – угол поворота.
При обратном повороте без груза Мкрен. уменьшается.
4) Динамические нагрузки. Динамические нагрузки электропривода поворота связаны с необходимостью разгона и торможения крана. При заданном ускорении ξ доп
динамический момент двигателя –
d dt
: M uH jΣ don
где jΣ – суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции; ξ доп = 1,0 рад/с2 для механизма поворота ( для стрелы - а доп. = 0,7м/с2).
Суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции движущихся масс для механизма поворота намного больше собственного момента инерции двигателя.
Приведенный динамический момент для разгона:
M |
|
j |
|
|
j |
|
|
|
доп |
. |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
дин. paзг |
дв |
|
доп |
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для торможения: Mдин.торм. jдв дon jM доп M
Суммарные нагрузочные получены по выражению:
характеристики для прямого и обратного поворотов крана
M |
б |
M |
mp |
M |
M |
гp |
M |
дин |
|
|
в |
|
|
Статический |
момент сопротивления на баллере |
крана, приведенный |
к |
валу |
||||||||
|
|
M |
|
|
M |
б |
M |
|
|
|
|
|
электродвигателя поворота, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
c |
|
i |
|
|
|
дв |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
n, м |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
При выборе |
электродвигателя |
|
определяется его |
номинальный момент, |
для |
чего |
||||||
принимается перегрузочная способность λ м и наибольший момент по нагрузочной диаграмме.
M |
|
(1, 2 1,5) |
M |
max |
. |
|
|
|
|||||
н |
|
|||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
M |
|
|
Номинальная скорость принимается ω н =(0,1÷0,3)i |
рад/с, nн = (1÷3)i об/мин. |
|
||
Нагрузочная диаграмма двигателя поворота |
крана представлена на рис. 5.4: t 1 |
– |
||
поворот с грузом на максимальный угол; t 2 |
– |
обратный поворот без груза; tп1 |
– |
|
разгон по установившейся скорости; |
|
|
|
|
t 01 |
– пауза (спуск груза, растропка, подъем гака; |
|
|
|
t 02 |
– пауза (спуск груза, застропка, подъем груза); |
|
|
|
tп2 – разгон без груза.
Проверка электродвигателя по условиям допустимого нагрева производится так же, как и для двигателя грузовой лебедки. Проверка на перегрузку производится из условия:
M |
max |
M |
cm.max |
M |
дuн |
M |
дon |
, |
|
|
|
|
|
где М мах – максимальный возможный момент при повороте; М ст.мах –
максимальный статический момент сопротивления |
при β = 90˚; М доп – допустимый |
||||
момент кратковременной нагрузки. |
|
|
|
|
|
Для ДПТ: |
M |
доп |
|
M |
н |
|
м |
|
|||
где λ м – перегрузочная способность двигателя по каталогу.
Для АД необходимо учитывать возможность снижения напряжения на 10%.
|
|
|
|
U |
2 |
|
|
Mдоп |
н |
Mн |
|
|
0,81 н Mн |
||
|
|||||||
|
|
|
Uн |
|
|||
Кроме того, АД с короткозамкнутым ротором таким же путем надо проверять по пусковому моменту.