3 Проектирование электропривода якорно- швартового устройства

3.1 Выбор основных параметров якорно-швартовного устройства

;

где, D - весовое водоизмещение судна при осадке по летнюю грузовую ватерлинию, тс;

- ширина судна, м;

- условная высота от летней грузовой ватерлинии до верхней кромки настила палубы;

- площадь парусности в пределах длины судна, считая от летней грузовой ватерлинии, м².

Якорное вооружение выбираем по табл. 8.1-8.2 [8] по характеристике якорного снабжения N_c:

• Количество якорей - 2

• Масса якоря m_a = 300 кг.

• Длина якорных цепей = 280 м.

• Калибр якорной цепи d= 17 мм.

• Категория цепи - 1

• Разрывное усилие цепи Q_разр= 119,6 кН.

• Пробная нагрузка цепи – 79,3 кН.

• Масса одного метра цепи m_ц = 6,03 кг/м

• Используя данные табл. 8.3 [8], установим группу якорных механизмов и диаметр цепной звездочки D_зв = 13,7*d мм = 232,9 мм.

• Глубина якорной стоянки Н=65 м.

Номинальное тяговое усилие при выбирании якорной цепи со средней скоростью

Н.

Где a = 36,8-цепь категории 1;

d – калибр цепи, мм.

Н

Характеристики швартовного снабжения:

• разрывное усилие троса в целом F_p= 64,5 кН;

• диаметр расчетного швартовного стального каната = 13,5 мм;

• для соответствия заданным скоростям вращения, принимаем диаметр швартовного барабана = 245 мм;

Номинальное тяговое усилие на швартовом барабане

кН

Средняя скорость подъёма якоря после отрыва с номинальной глубины

Таблица 3.1 – Зависимость скорости выбирания от номинального тягового усилия

VШН, м/с	0,25	0,2	0,16	0,13
FШН, кН	До 80	81-160	161-250	Более 250

3.2 Предварительный расчет мощности электродвигателя

При выбирании якорной цепи

, Вт.

где, - КПД передачи (для механизмов с зубчатыми редукторами

=0,750,77; для механизмов с червячными передачами =0,50,62).

При выбирании нагруженного швартовного каната

, Вт.

3.3 Предварительный выбор электродвигателя

Пусковой момент электродвигателя в соответствии с п. 1.1:

;

, Нм,

В случае судовых сетей переменного тока для всех типов брашпилей и шпилей в пределах калибров цепи 100 мм наиболее целесообразно применение электродвигателей серии МАП.

Данные электродвигателей серии МАП приведены в таблице 2.12 [11].

Условие выбора электродвигателя

, и , Вт,

где, взято из п. 3.2

Данные выбранного электродвигателя заносим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Паспортные данные двигателя переменного тока

Тип электродвигателя	Число полюсов	Режим работы, мин	Мощность, кВт	Частота вращения, об/мин	Время стоянки под током, с	Номинальный ток при 380 ВА	Момент максимальный Нм	Момент пусковой, Нм	Пусковой ток при 380 В,А	Cosн
МАП 421-4/8	4	30	7,0	1400	15	16	145	130	96	0,84
	8	30	5,6	650	40	17,9	200	195	56	0,75

Дисковый тормоз выбираем ТМТ-72. Тормозной момент 90 Нм.

Для выбранного электродвигателя необходимо определить передаточное число механизма:

где, - номинальная частота вращения электродвигателя, об/мин (для электродвигателя серии МАП частота вращения на основной обмотке).

3.4 Расчет механических и скоростных характеристик электродвигателя

Машина переменного тока.

Приведем выражения, позволяющие рассчитать параметры асинхронных короткозамкнутых электродвигателей по каталожным данным и построить характеристики: и .

Номинальный момент с числом полюсов 4/8/16:

Критическое скольжение:

где,

,

Задаваясь значениями скольжений , определите соответствующие значения частоты вращения электродвигателя, момента, тока, потребляемого из сети.

Ток, потребляемый электродвигателем из сети, находим по формуле:

где, - пусковой ток электродвигателя, А.

Проводим расчет для других скоростей электродвигателя и полученные значения заносим в таблицу 3.3

Таблица 3.3 – Характеристики электродвигателя

4р				8p
S		М	I		S		M	I
1	0	130	96		1	0	195	56
0,489	80,309	145	5,22		0,593	31,944	200	8,496
0,067	146,608	47,746	16		0,133	68,068	102,839	17,9
0	157,08	0	0		0	78,54	0	0

По данным табл. 3.3 построим характеристики и

Рисунок 3.1 – Механическая характеристика электродвигателя

Рисунок 3.2 – Электромеханическая характеристика электродвигателя

3.5 Расчет и построение нагрузочной диаграммы электродвигателя при выбирании одного якоря

Определение силы сопротивления создаваемой ветром:

H,

Где = 0,21 – коэффициент ветрового давления;

= 10 – скорость ветра;

= 12,17 – площадь надводной части судна.

Определение силы сопротивления, создаваемой течением воды, осуществляется по формуле:

Где = 1,04 – поправочный коэффициент на влияние кривизны корпуса.

= 3,84*10^-3 – поправка на шероховатость корпуса;

= 1,2*10^-3 – коэффициент трения о воду;

– смоченная поверхность судна;

Коэффициент полноты водоизмещения:

Н

Длина провисающей части цепи определяется по формуле:

F = + = 0,776 = 256,336 Н.

q= Н/м;

Длина цепи лежащей на грунте:

Усилие на звёздочке при отрыве якоря от грунта

F_кл = 1,23 коэффициент потерь на трение;

Отрыв якорей от грунта

Усилие на звездочке при отрыве якоря от грунта определяется по формуле:

Где = 9,8*m_a

= 0,87 – коэффициент потери веса в морской воде.

На втором этапе работы механизма при выбирании провисающей цепи до момента отрыва якорей от грунта усилие на звездочке принимается линейно возрастающим от значения до значения .

Четвертый этап (подъем двух якорей от грунта) с расчетной глубины якорной стоянки характеризуется усилием на звездочке в начале этапа, определяемом по формуле:

И в конце этапа:

Моменты на валу электродвигателя:

3,704

Время работы электродвигателя на отдельных стадиях съёмки с якоря:

, с;

– суммарное время работы ЭП<1800 c.

По расчетным значениям M на основной механической характеристике найденные значения частот вращения электродвигателя. По характеристике для полученных значений частот вращения электродвигателя определите токи, потребляемые электродвигателем из сети. Полученные данные занесем в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 – Таблица с полученными данными

М, Нм	5.982
, р/с					156,2
I, А	2,329	3,778	5,715	2,981	0,988

Построим диаграмму

Рисунок 3.3 – Нагрузочная диаграмма электропривода

3.6 Расчет и построение нагрузочной диаграммы электродвигателя при выбирании двух якорей.

Момент на валу электродвигателя.

- в начале подъема:

- в конце подъема

3.6.2 По расчетным значениям определите и I_i на основных характеристиках, и . Полученные данные занесите в табл.

Таблица 3.5 – Расчётных данных при выборе двух якорей

, Нм		I, A
	154,358	4,560
	155,61	2,27

Время подъема двух якорей.

По полученным данным строим характеристику

Рисунок 3.4 – Нагрузочная диаграмма электропривода при выбирании двух якорей

3.7 Расчет и построение нагрузочной диаграммы при аварийном режиме работы.

Усилие на звездочке в начале подъема.

Усилие на звездочке в конце подъема.

Моменты на валу электродвигателя в начале и конце подъема.

По расчетным значениям определите и I_i на основных характеристиках , Полученные данные занесите в табл. 3.6.

Таблица 3.6 – Таблица расчётных значений аварийного режима работы

, Нм		I, A
	154,445	4
	156,044	1,5