Лекция №16. ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА И ПЕРЕДВИЖЕНИЯ (2 часа)

Цель занятия: занятия направлены на формирование компетенций

ПК-1. Способен осуществлять безопасное техническое использование, техническое обслуживание, диагностирование и ремонт судового электрооборудования и средств автоматики в соответствии с международными и национальными требованиями в части знания устройства и принципа работы элементов судовых электроприводов (З-2.1, З-2.2).

ПК-7. Способен осуществлять безопасное техническое использование, техническое обслуживание, диагностирование и ремонт электрооборудования и средств автоматики судовых палубных механизмов и грузоподъемных устройств в соответствии с международными и национальными требованиями (З-3.5)

ПК-10. Способен осуществлять наблюдение за эксплуатацией электрических и электронных систем, а также систем управления (З-4.1).

Результаты обучения по дисциплине должны обеспечить достижение обучающимися требуемой в соответствии с Таблицей A-III/6 Кодекса ПДНВ компетентности в сфере:

Наблюдение за эксплуатацией электрических и электронных систем, а также систем управления (Судовые электроприводы).

Методические материалы:

1.Савенко А.Е. Судовые электроприводы: учебное пособие для курсантов специальности

26.05.07Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики и направления подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника / А.Е. Савенко - Керчь: ФГБОУ ВО КГМТУ, 2019.- 208 с.

2.Набор слайдов с иллюстрациями по теме лекции.

Учебное оборудование:

Аудитория, комплектованная учебной мебелью, доской и видеопроекционным оборудованием для презентаций, средствами звуковоспроизведения, экраном.

Последовательность изложения учебного материала:

Электроприводы механизмов поворота и передвижения

Общая характеристика. Электроприводы поворота работают в повторнократковременном режиме. Цикл их работы органически связан с циклом работы электропривода механизма подъема и имеет с ним общий период. При грузовых операциях механизм поворота принимает участие в каждом цикле, выполняя горизонтальное перемещение груза. За каждый период цикла механизм дважды разгоняется и дважды тормозится, выполняя прямой поворот крана с грузом и обратный холостой поворот к месту последующей погрузки.

В процессе поворота осуществляется разгон поворотной платформы со стрелой и грузом, который висит на длинной гибкой подвеске (тросе). При разгоне груз отстает от носа стрелы, а при торможении опережает его, т.е. происходит раскачивание груза на тросе, что затрудняет погрузочно-разгрузочные операции и снижает производительность крана. Поэтому важное требование, предъявляемое к электроприводу механизма поворота, – это автоматическое гашение колебаний груза.

Работа механизма поворота является сравнительно легким режимом. Поскольку в процессе цикла движения поворот и подъем могут быть совмещены лишь на малых участках пути, механизмы поворота в течение цикла имеют сравнительно продолжительные паузы, складывающиеся из времени застропки и расстройки груза и времени работы подъемного механизма.

127

Относительная продолжительность включения электроприводов механизма поворота составляет ПВ-20–35 %.

Характерной особенностью судовых кранов является возможность их работы при наличии крена и дифферента у судна во время грузовых операций. Поворот системы происходит при этом не в горизонтальной плоскости и поворотному механизму приходится преодолевать дополнительную нагрузку, связанную с поднятием груза. Поэтому нагрузка на привод механизма поворота складывается из трех факторов: трения в опорах механизма, ветровой нагрузки и нагрузки, связанной с креном судна.

Для привода механизма поворота применяют двух- и трехступенчатое регулирование скорости (1:2 и 1:2:3). Число ступеней выбирают в основном в зависимости от требуемых параметров механизма и условий его работы. Если нет специальных требований относительно минимальной скорости перемещения груза, то при скоростях точки подвеса 1,6–2 м/с и ниже применяют двухступенчатое, а при скорости точки подвеса больше 2 м/с – трехступенчатое регулирование скорости. Односкоростные системы привода не используются.

Важнейшей особенностью механизма поворота является большая механическая инерция, определяемая весом поворотной конструкции с подвешенным на ноке стрелы грузом и скоростью поворота.

Статические нагрузки, преодолеваемые механизмами поворота, как правило, симметричны, т.е. не зависят от направления вращения крана. Поэтому в электроприводах механизмов поворота применяются симметричные схемы управления.

Механизмы изменения вылета стрелы судовых кранов по условиям работы весьма близки к механизмам поворота. Ограничение раскачивания груза в процессе изменения вылета стрелы осуществляется так же, как и для механизмов поворота. Поэтому требования к скоростным характеристикам механизмов изменения вылета стрелы и поворота аналогичные.

Статические и динамические нагрузки электропривода механизма поворота. Основными статическими нагрузками электропривода механизма поворота являются сопротивление трения в опорах механизма; ветровое сопротивление; нагрузка, обусловленная креном судна.

Статические и динамические нагрузки электропривода механизма поворота

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.

Значения реакций в опорах (рис. 16.1) можно определить на основании равновесия сил и моментов.

128

Рисунок 16.1 - Схема механизма поворота

Моменты трения в опорах: а) в верхнем подшипнике

M1 x r1 ;

б) в нижнем подшипнике

2) Ветровая нагрузка.

Действие ветра принимается горизонтальным.

Точка приложения силы ветра совмещается с центром тяжести крана «Д» (рис. 16.2). Удельное давление ветра принимают Рв = 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.

129

Рисунок 16.2 - Разложение силы ветровой нагрузки в плоскости поворота крана

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:

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

Mдин j доп ,

где jΣ – суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции; ξдоп = 1,0 рад/с2 для механизма поворота ( для стрелы адоп = 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

130

принимается перегрузочная способность λм и наибольший момент по нагрузочной диаграмме.

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:

β = 90˚; Мдоп – допустимый момент кратковременной нагрузки. Для ДПТ:

где λм – перегрузочная способность двигателя по каталогу.

Для АД необходимо учитывать возможность снижения напряжения на 10%.

M доп н М н ( U )2 0,81 н М н .

Uн

131

Кроме того, АД с короткозамкнутым ротором таким же путем надо проверять по пусковому моменту.

Особенности работы механизмов передвижения кранов

В связи со строительством ряда специализированных судов в настоящее время появилось большое многообразие продольно перемещающихся кранов. Установка на судне таких кранов позволяет сократить их количество, а при необходимости имеется возможность работать двумя кранами на один люк.

Общей отличительной особенностью перемещающихся кранов является наличие подкрановых путей. В болышинстве случаев направляющие продольно перемещающихся кранов устанавливают на палубе судна на небольшом расстоянии от продольных комингсов люков. Опорная рама (портал), на которой монтируется кран, перекрывает люк по ширине. На рис. 16.5 показан общий вид продольно перемещающегося крана.

Рисунок 16.5 – Схема продольно перемещающегося крана: 1-портал; 2-полноповоротный; 3-тележка.

Следует отметить, что перемещающийся полноповоротный кран любого типа и его элементы, т. е. корпус, стрела, оснастка и т. п., практически не отличаются от стационарного судового полноповоротного крана.

Для механизмов передвижения, работающих на горизонтальном пути, силу сопротивления движению, обусловленную трением FТР, можно вычислить по формуле

где G — вес перемещаемого полезного груза, Н; G1, — собственный вес мехаиизма перемещения, Н;

kp — коэффициеит, учитывающий трение реборд колес о рельсы, возникающее вследствие возможиого перекоса конструкции портала, моста или тележки;

μ— коэффициент трения подшипников в опорах ходовых колес; dЦ— диаметр цапф (подшипников) колес, м;

f— коэффициент трения качения ходовых колес, м; DК— диаметр ходового колеса, м.

Сила ветрового сопротивления определяется из выражения

FВ pB SB pB (kСП SК SГР )

где рв — удельное давление ветра, Па;

Sв — площадь парусности сооружения, м;

kсп — коэффициент сплошности конструкции, численно равный 0,3—0,6 для решетчатых форм и 0,7—0,8 для механизмов;

Sк — площадь, ограниченная контуром конструкции, м2;

132

Sгр — площадь парусности груза, м.

Статическая нагрузка существенно меняется при наличии крена (дифферента) судна. Схема распределения усилий в тележке крана при крене судна показана на рис. 16.6. В общем случае сила сопротивления движению для механизма передвижения должна быть представлена как алгебраическая сумма силы тяжести Ро, силы сопротивления движению, обусловленной трением Fтр и силы ветрового сопротивления

где β — угол крена судна.

В большинстве расчетов моменты от внешних сил принимают для механизмов передвижения, находящихся горизонтально, без учета крена, а момент массы конструкции — с учетом возможного крена судна до 5°, т. е. берут наиболее неблагоприятное сочетание нагрузок.

Для механизмов передвижения приведенный к валу двигателя суммарный статический момент, в случае когда результирующая сила направлена против движения, т. е. является тормозной, следует определять по формуле

Рисунок 16.6 – Схема усилий на тележке крана при крене судна Механизмы передвижения тележек и мостов кранов, представляющие собой механизмы

горизонтального перемещения груза, во многом сходны с механизмами поворота кранов. Приведенный динамический момент механизма перемещения может быть определен по формулам, находящимся в разделе, где рассматривается работа механизмов поворота кранов.

Выбор электродвигателя для механизма передвижения и проверка выбранного двигателя по условию допустимого нагрева и на перегрузочную способность производятся так же, как для механизмов поворота крана.

Контрольные материалы для проверки усвоения учебного материала:

133

134

135