Elektrotehnika_i_elektronika_2008
.pdfЭлектротехника и электроника |
272 |
15. Правильный выбор двигателей для конкретных строительных
механизмов и машин.
Несмотря на то, что значительная часть. строительных машин и механизмов поступает c заводов полностью готовой к работе, некоторые из них могут комплектоваться устройствами электропривода непосредственно на стройплощадках. При выходе двигателей из строя и отсутствии паспортных данных (такое особенно часто встречается у двигателей марок, выпускавшихся ранее) возникает необходимоcть их замены на электрические машины новых серий, а при постоянной загрузке строительных машин появляется потребность в смене приводного двигателя (см. далее).
Постановка задачи достаточно очевидна: двигатель, имеющий большую, чем требуется, мощность, преобразует энергию c высокими удельными потерями как в нем самом (работающем в этом слу_чае c низким КПД и cos ф), так и в подводящих проводах. Двигатель же заниженной мощности, перегружаясь, быстро выйдет .из строя.
2.4.24. Расчет мощности приводных
электродвигателей строительных механизмов
2.4.24.7. Гравитационные u роторные
бemoнocмecumeлu
Определение мощности приводных электродвигателей гравитационных электродвигателей
Для расчета мощности приводного электродвигателя гравитационногo бетоносмесителя (рис. 2.123) используется следующая методика.
1. Находим внутренний радиус цилиндрической части смесительного барабана:
R = (0,0825 -- 0, 0875)
где У3 -- вместимость бетоносмесителя по загрузке, л (1 м3 = 1000 л).
2. Рассчитываем частоту вращения барабана гравитационного бетономесителя.:
п |
к (о,25--0,з5) |
_t |
- |
,с . |
3. Определяем силу тяжести бетонной смеси:
Ссм — УзАукв' 10-3 , Н,
273 Глава 2. Электромагнитные устройства и электрические машины
7 |
8 |
Рис. 2.123. Гравитационный бетоносмеситель СБ-10В (C-302И):.
1— рама; 2' -- электрооборудование; 3 -- редуктор; 4— конечный выключа-
тель; S — планка; б смесительный барабан; 7— траверса; 8 — загрузочное устройство; 9— электродвигатель
где p — плотность бетонной смеси, кг/мз (для легких бетонов p =
= 500-1800; для облегченных р = 1800-2200 для тяжёлых p = 2200-
-2500); g — ускорение силы тяжести, м /с" kB — коэффициент выхода бетонной смеси (kB = 0,65-0,7)..
. 4. Вычисляем .мощность, расходуемую. электродвигателем на
подъем материала во вращающемся барабане:
P1 = 2,2 G^M R•п • 10-3, кВт.
. 5. Находим мощность, идущую на преодоление сопротивлении
от трения в опорных механизмах барабана: |
. |
||
а) для смесителей, |
у которых барабан опирается на опорные |
||
ролики, |
. |
|
|
|
. Р2 = |
(G» i- GS^(RS -I- 1'' ШL |
,.кВт, |
|
|
i 000rcos ' |
|
где Gs — сила тяжести барабана, н (G6 - 0,6ЗС^М); Рб — радиус банда
жа, м (R6 = 1 ,05--1,10 R); r — радиус опорного ролика; м (r = 0,15—
0,20 R); w — угловая скорость вращения барабана, рад/с; µ — коэф-
фициент трения качения, м (µ =- 0,0008-0,001 м); — угол установки опорных роликов на траверсе (‚З = 30-36°);
.Электротехника и электроника |
274 |
б) для смесителей, бара ан которых установлен на центральной |
|
цапфе, |
G8) f r0 (в • 10 3 , кВт, |
Р2. —' ( Ссм |
|
где f - коэффициент трения, приведенный к валу подшипника опор-
ного устройства (f = 0,01--0,015); r0 -- радиус цапфы опорного вала,
м(r0 0,0б-0,08 R) .
б.Определяем мощность электродвигателя привода. барабана бетоносмесйтеля:
Р= Pi + P2
11.
. где Ti — КПд привода (В = 0,75--0,85).
Пример. Рассчитать мощность электродвигателя, предназначенного для замены вышедшего из. строя двигателя гравитационного бетоносмесителя СБ-10 B (вместимость по загрузке V3 = 1200 л) при условии, что последний будет использоваться для приготовления бетонов: а) легких; б) облегченных; в) тяжелых.
Реигение. 1. Радиус барабана:
. |
R = 0,0875 ‚/i& = о,93 м. |
2.частота его вращения:п : ог7з.0,93 .= огвз с- I.
3..Сила тяжести смеси:
а) для легких бетонов
|
|
G' ^м = 1200 • 1800 • ' 9,81. • 0,65 • 10 |
3 = 13773 H; |
|||
|
б} для облегченных бетонов |
|
-3 = |
16834 н; |
||
|
.. |
G" ^м 1200 • 2200 • 9,81 •' 0,65 • 10 |
||||
|
в) для тяжелых бетонов |
|
_3. |
19129 Н . |
||
|
|
СмСм = 1200 • 2500 • 9,8 1.• 0,65 • 10 |
||||
|
'4. Мощность, расходуемая на подъем смеси в барабане для ука- |
|||||
|
занныхх трех случаев: |
. |
|
|
|
|
|
а) Р'i = 2,2 • 13773 • 0,93 • 0,283 • 10- 3 = 7,975 кВт; |
|
||||
|
б) Р"1 = 2,2 • 16834 • 0,93 • 0;283 • 10 3 = 9,747 кВт; |
|
||||
t |
в} рТ1 = 2,2 • 19129 0,93 • 0,283 • 10-3 |
11,076 кВт. |
|
|||
|
5. Мощность, идущая на преодоление трения. в опорах: |
|||||
|
а) |
|
|
|
|
|
|
Р'г = |
(13773 + 0,63.13773 Х1,05.0,93 + 0,2.0,93 )• 2п• 0,283 0,0008 |
||||
|
1000 .0,2- .0,93 • cos 30° |
|
|
. |
- 0,230 кВт, |
|
275 Глава 2. Электромагнитные устройства и электрические машины
|
Р z |
(16834+ 0,63.1 б834^(1,05.0,93 + 0,2.0,93)• 2л • 0,283.0,0008 |
|
0,282 |
кВт• |
|||||
|
|
|
1000.0,2.0,93 • c0s 30° |
|
_ |
|
, |
|||
|
|
1 9129 + 0,63•191291^05 . 0,93 + 0 |
•^093^ ^2^т.• 0,2830,0008• |
|
||||||
|
|
0,320 |
кВт. |
|||||||
|
Р^2_ |
( |
|
^ |
|
. |
. |
|
||
|
|
1000 • 0,2 • 0,93 • cos^ 30° |
|
|
|
|||||
|
б. Мощности электродвигателя привода при производстве: |
|||||||||
|
a) только легких бетонов |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Р -- |
7,975 +^0,23 = 9,б52 кВт. . |
|
|
|
|||
|
Могут быть выбраны двигатели ближайшей большёй стандарт- |
|||||||||
ной мощности марки 4А1б08бУ3 |
(Р2 |
11 кВт, п2 |
' = 975 об/мин) |
|||||||
или АИР16086 (Р2 = 1.1 кВт, п2 = 970 об/мин); |
|
|
' |
|||||||
|
б) облегченных бетонов . |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
9,747 + 0,282 |
=11,799 кВт. |
|
|
|
||
|
|
|
Р = |
0,85 .. |
|
|
|
|
||
|
Потребности привода бетоносмесителя удовлетворяют двигате- |
|||||||||
ли: 4А160М6У3 (Р= 15 кВт, п 2 |
|
-= 975 об/мин) или АИР1бОМб |
||||||||
(2 |
= 15кВт, п2 = 970 об/мин); |
|
|
|
|
|
|
|||
|
в) тяжелых бетонов |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Р — |
11,076 ± 0,320 13,407 кВт |
|
|
|
|||
|
|
|
|
0,85 |
|
|
|
|
|
|
(на бетоносмесителе СБ-1 ОВ при изготовлении устанавливался двигатель выпускавшейся ранее серии А02- 62- 6 мощностью 13 кВт,
2н = 970 об/мин). .
B последнем случае могут быть использованы электродвигатели,
указанные в пункте «б>>.
2.4.24.2. Определение мощности приводных электродвигателей циклических бетоносмесителей
принудительного дeйствия
B роторных смёсителях такого типа, , получивших большое распространение, компоненты .перемешиваются в кольцевом простpан-. стве неподвижного корпуса системой лопастей, установленных на разных радиусах и под различными углами. Их конструкция счита-
ется более рациональной, чем гравитационных смесителей c враща-
юцдейся чашей, и они особенно эффективны для приготовления же-
сткик бетонных смесей. .
Мощность электродвигателей P определяют из соотношения:
P = 2000КО) [1н_г1в) |
г2н_2Ё)t.. |
fн _тв]J хВт, |
Электротехника и электроника . |
276 |
где h1 — высота проекции рабочей части соответствующей. лопас-
ти на вертикальную плоскость, м; r^ н...пн — — радиусы соответственно наружных и внутренних кромок лопастей, м; к — удел н2 ыи,
коэффициент сопротивления движению. лопасти в смеси, Н/м (по данньУм И.М. Королева, для пластичных смесей к = 3.10 Н/м , для жестких смесей к 5,5.10 4 H/м2); е, — угловая частота вращения
вала, рад/c; -- КПД привода c учетом потерь на трение в уплотнениях вала (В = 0,65- 0,7). .
Пример. Определить мощность электродвигателя, предназначенного для замены вышедшего из строя приводного двигателя роторного бетоносмесителя марки СБ-35, eсли он будет в дaльнейшем использоваться для приготовления: а} пластичных бетонных смесей;
б} жестких бетонных смесей. Смеситель имеет пять лопастей: 1 ; 2, 5, 6,. 7 (рис. 2.124, а), полностью погруженнык`в бетон (h 1 = 0,06 м),
й две очистные лопасти 3 и 4, рабочая высота которых равна высоте слоя смеси (h 2 = 0,2 м). Угловая частота вращения ротора с) = = 3,35 рад/с; a КПД привода В = 0,7. ,.
P |
Решение. |
Используя приведенную выше формулу, получим; |
||||||
|
КО) |
h1 Гii .— i )+ ( |
. — ) |
(, н 4 )+ (4 - 4 )+ (4 гв )j+ |
||||
|
a) при использований бетоносмесителя только для приготовле- |
|||||||
ния iтлacтичныx смесей: |
|
|
|
|
||||
|
_ |
|
+ h |
(Н |
|
|
)1 |
|
|
20001 |
|
[(2 [(ТН — )+ |
|
г42В |
|
||
|
3.103°•,3,5 |
0,06 0,822 =0,б1Z )+(O,55Z —0,442+(0,785Z —0,52 )+ 0,72 -0,52 +1 + |
||||||
|
2000 .0;7 ^ |
+ l0,45Z —0,32 |
|
|
J |
|||
|
^ |
|
|
|
||||
|
|
|
|
+0,2к0;9? —0,822 )+^0,322 — 0,252 )J |
||||
= 7,4 кВт.
Для привода бетоносмесителя в этом случае можно использовать один -из электродвигателей новых серий; имеющий ближайшую большую мощность:
4А1З2М6У3 (Р2 = 7,5 кВт, п2, = 970 об/мин);
АИР1З2Мб (2 7 ,5 кВт, п2 = 960 об/мин) ;
б) при изготовлении жестких бетонных смесей:
Р |
5,5.1 04 .3,35 |
• 0,103 =13,б кВт. |
2о^`о • о,э |
(бетонносмеситель марки СБ-35 оснащен электродвигателем вы-
пускавшейся ранее серии А02- б2-б, Р2 = 13 кВт, п2 = 970 об/мин): Двигатели новых серий мощностью 13кВт не выпускаются.
Выбирается современный двигатель, имеющий ближайшую большую
стандартную мощность: 4АLбОМ6У3 (2 =15 кВт, п2, = 975 об/мин); или АИР160Мб (2 = 15 кВт, п2 = 980 об/мин). .
Электротеxника и электроника |
278 |
2.4.25. Башенны е краны стройплощадок
Баасценные краны, предназначенные на стройплощадках для вы полнения строительно-монтажных и погрузочных работ, имеют многодвигательный электропривод c питанием от внешней сети..
(рис. 2.124), c помощью которого они выполняют следующие рабочие движения: подъем и опускание грузов, изменение вылета стре-
лы, ее подъема или опускания, a также передвижение (если краны передвижные).
Расчет мощности электродвигателей подъемных кранов производится по формулам: .
1
a) для двигателей механизма подъема груза
(G +G0 )v
lо2тi
где Р — мощность электродвигателя, кВт; GН номинальная масса поднимаемого груза, кгс;: .G0 — масса кранового крюка, кгс; v -- скорость подъема груза ; м/с; 'У1. -- КПД передачи механизма;
б) для двигателей механизма горизонтального передвижения крана
к' ' (С +.V ). . г + • и J'
R •lo2ii ,
где к' - коэффициент, учитывающий трение реборд колес крана o
рельсы (к' = 1,25--1,35); G1— собственная масса механизма,, кгс; µ —
коэффиниент трения (подшипники скольжения µ = 0,0.7-0,1; ша риковые и роликовые = 0 ,005-0,1); r радиус шейки вала меха-
низма, см; 'f— .коэффициент трения качения колес по рельсам, см
(для необработанных колес f = 0,1 см, для обработанныхf = 0,05 см); у 1 — скорость передвижения механизма; м/с; R — радиус колеса, см.
Механизмы крана работают в повтoрно-кратковременном режи-
ме с довольно значительным количеством включений в час. Частые же пуски и торможения оказывают существенное влияние на нагрев электродвигателей .и увеличивают потери. электроэнергии. Поэтому
выбранный двигатель необходимо проверить на допустимое число включений h в час. Для асинхронных трехфазных двигателей с корот-
козамкнутым ротором оно определяется приближенно по формуле: |
||||
` |
_зб•(1оо— |
пвФ ) |
||
|
h -- |
|
|
2 , |
|
|
|
|
|
|
. |
нпуск |
пуск |
|
|
|
I |
|
|
. |
|
|
|
|
где ПВф — фактическая продолжительность включения электродви -
гателя
.пвф: _ tP^ i д0 .= нtцP .
279 Глава 2. Электромагнитные устройства.и электрические машины
л
Рис. 2.124, в. Элементы электрооборудо-
вания башенного крана:
1— электродвигатель механизма передвижения крана; 2— электродвигатель механизма поворота стрелы; 3— электродви- •гатель грузовой лебедки; 4, 5, б —
прожектора; 7, 8, 9, 10, 11— осветитель-
ные лампы; 12, 13— конечные выключа-
17тела; 14— сирена; 15, 16, 17— электро-
магнитные тормоза; У8 — аппаратура
управления краном; 19— габаритное ос
т |
вещение |
|
здесь tP, t, t1 — время работы, паузы, цикла. Нормированными зна-
чениями ПВ являются 15, 25, 40 и б0 %}; ‚. — время пуска двига теля; ^луск^ ГН — соответственно пусковой и номинальный токи элек-
тpодвигатeля. '
Увеличить частоту включения производственного механизма
можно либо снижая нагрузку на валу, либо уменьшая продолжительноСть включения. .
. Крановые двигатели имеют меньший маховый момент ротора, поэтому потери электроэнергии и. нагрев y них значительно меньше, чем y двигателей обычного исполнения, предназначенных для
длительной работы. в связи с этим они обладают большей частотой