1.4.2 Розрахунок навантажувальної діаграми привода

1.4.2.1 Визначаємо статичні моменти, приведені до вала двигуна, Нм

При підйомі номінального вантажу :

М_п =10³×( m_в + m_o) ×9,81×Д_б / (2×i×h_м) , (1.9)

де i - передаточне відношення редуктора і поліспаста:

і = w_н × Д_б / 2×V_п , (1.10)

і =100,8×0,56/2×0,25=112,9 .

М_пв =10³ × ( 20+0,9 ) ×9,81×0,56/( 2×112,9×0,79 )=643,6 Нм .

При опускнанні вантажів енергія спрямовується з вала механізму до двигуна, так як Мсв > Мг (гальмівний спуск). Визначаємо статичний момент при гальмівному спуску вантажу:

М_св =10³× (m_r+m_o) × 9,81 × Д_б × h_н / (2×і), (1.11)

М_св =10³× (20×0,9) ×9,81×0,56×0,79/(2×112,9)=401,7 Нм .

Визначаємо статичний момент при підйомі ненавантаженого вантажозахоплюючого пристрою

М_по = 10³ × m_o × 9,81 × Д_б / ( 2 і×h_о), (1.12)

де h_о – ККД механізму при даному навантаженні, визначається за кривими ;

η _о = f (К₃), що приведені в [1],

К₃ – коефіцієнт завантаження.

К_З = (m_{о +} m_в)/(Q+ m_о ), (1.13)

К_З = (0,9+20)/(20+20) = 0,52.

М_по =10³ × 0,9 × 9,81 × 0,56/(2×112,9×0,73)=30 Нм.

Визначаємо статичний момент при спуску ненавантаженного вантажозахоплюючого пристрою

М_со = 10³ × m_o × 9,81 × Д_б × ( 2h_о-1) /( 2×і), (1.14)

М_со = 10³ × 0,91 × 9,81× 0,56 × (2×0,73-1)/(2×112,9) = 10,07 Нм.

1.4.2.2 Визначаємо динамічні моменти, приведені до вала двигуна, Нм

М_дин = J_е×dw/dt, (1.15)

де dw/dt - прискорення або сповільнення ротора двигуна, 1/с²;

J_ев - приведений до вала двигуна еквівалентний момент інерції кг×м² .

Визначаємо приведений до вала двигуна еквівалентний момент інерції системи при роботі з вантажем:

J_ев = К₂×(J_дв+J_ш + J_м) + J_{пд в,} (1.16)

де К₂ = 1,15 коефіцієнт, який враховує приблизно момент інерції редуктора;

J_ш - момент інерції гальмівного шківа, кг×м²;

J_ш = 0,3 × J_дв, (1.17)

J_ш = 0,3×1,025 =0,31 кг×м².

J_м - момент інерції муфти та швидкохідного вала редуктора, кг×м²:

J_м = 0,15 × J_дв, (1.18)

J_м = 0,15×1,025=0,154 кг×м².

J_пдв - момент інерції елементів системи, що поступово рухаються, приведений до вала двигуна:

J_пдв =10³× (m_в+ m_o) ×Vп² / ω_н ² , (1.19)

J_пдв =10³× (20+0,9) ×0,25² /100,8²=0,13 кг×м².

J_ев = 1,15×(1,025+0,31+0,154)+0,13=1,84 кг×м².

При роботі без вантажу:

J_ео = К₂×(J_дв+ J_ш + J_н) + J_пдо , (1.20)

де J_пдо – момент інерції елементів системи без урахування ваги вантажу, приведений до вала двигуна:

J_пдо = 10³×m_o×Vп² /ω_н ², (1.21)

J_пдо = 10³×0,9×0,25²/100,8²= 0,0055 кг×м².

J_ео =1,15×(1,025+031+0,0,154)+0,0055=1,72 кг×м².

Гранично допустиме прискорення двигуна 1/с²:

dw/dt=2×i× а_доп / Д_б , (1.22)

dw/dt = 2×112,9×0,3/0,56=120,9 1/с².

де а_доп – максимально допустиме лінійне прискорення вантажу, м/с²,

приймаемо за таблицею 13,3[2] а_доп = 0,3 м/с².

Визначаємо динамічний момент системи при підйомі вантажу, Нм

М_дин.в= J_ег × dw/dt, (1.23)

М_{дин в}= 1,84×120,9=222,46 Нм.

Визначаємо динамічний момент системи при підйомі та опусканні ненавантаженого вантажозахоплюючого пристрою, Нм

Мдин о=Jео× dw/dt, (1.24)

Mдин о= 1,72×120,9=207,95 Нм.

1.4.2.3 Визначаємо середній пусковий момент

Середній пусковий момент, який розвиває двигун при підйомі вантажу:

М_ср.пв=М_пв + М_дин.в, (1.25)

М_ср.пв=643,6+222,46=866,06 Нм.

Середній пусковий момент, який розвиває двигун при спуску вантажу:

М_ср.св=М_св + М_дин.в, (1.26)

М_ср.св=401,1+222,46=624,16Нм.

Середній пусковий момент, який розвиває двигун при підйомі ненавантаженого вантажозахрплюючого пристрою:

М_ср.по=М_по + М_дин.о, (1.27)

М_ср.по=30+207,95=237,95 Нм.

Середній пусковий момент, який розвиває двигун при спуску ненавантаженого вантажозахоплюючого пристрою:

М_ср.со=М_со + М_дин.о, (1.28)

М_ср.по=10,7+207,95=218,65 Нм.

Виконуємо перевірку обраного двигуна за нагрівом з урахуванням періодів пуску, тобто М_ср.п. не повинен перевищувати (1,7...1,9) М_н.

1.4.2.4 Час розгону механізму, с;

При підйомі вантажу

t_р.пв = J_ев×ω_н /( М_ср.пв - М_пв), (1.29)

t_р.пв =1,84×100,8/(866,06 – 643,6) =0,83 с.

При гальмівному спуску вантажу

t_р.св = J_ев×ω_н /( М_ср.св - М_дин.в), (1.30)

t_р.св = 1,84×100,8/(624,16–222,46)=0,46 с.

При підійманні ненавантаженого вантажозахоплюючого пристрою.

t_р.по = J_ео×ω_н / (М'_ср.п – М_по), (1.31)

t_р.по = 1,84×100,8/(237,95-30)=0,9 с.

При спуску вантажозахоплюючого пристрою:

t_р.со = J_ео ×ω_н /( М_ср.со - М_дин.о), (1.32)

t_р.со = 1,84×100,8/(237,95+207,95)=0,41 с.

1.4.2.5 Час гальмування механізму, с:

Схеми керування двигунами механізмів підйому передбачають екстрене накладання механічних гальм при відключенні статора двигуна від мережі.

У зв’язку з цим для механізмів підйому електричне гальмування двигунів можна не враховувати .

Час гальмування для різноманітних режимів визначається з урахуванням моменту, який розвивається тільки механічним гальмуванням.

Момент гальмування М_г, Нм, визначається:

М_г = К_г×М_смакс, (1.33)

М_г =2×401,7=803,4Нм.

де М_смакс – максимальний статичний крутячий момент на гальмовому валу;

М_смакс = М_сг = 401,7 Нм.

К_г - коефіцієнт запасу; К_г = 2.

Визначаємо час гальмування:

При підйомі вантажу:

t_г.пв = J_єв×ω_н / (М_г + М_св), (1.34)

t_г.пв =1,84×100,8/(803,4+401,7)=0,154 с.

При спуску вантажу:

t_г.св = J_єв× ω_н / (М_г - М_св), (1.35)

t_г.св = 1,84×100,8/(803,4-401,7)= 0,46 с.

При підйомі вантажозахоплюючого пристрою:

t_г.по = J_ео×ω_н / (М_г + М_со), (1.36)

t_г.по =1,72×100,8/(803,4+10,07)=0,2 с.

При спуску вантажозахоплюючого пристрою:

t_г.со = J_ео ×ω_н / (М_г - М_со), (1.37)

t_г.со =1,72×100,8/(803,4-10,07)=0,21 с.

1.4.2.6 Шляхи, пройдені вантажем або вантажозахоплюючим пристроєм за час пуску та гальмування, м:

При підйомі вантажу:

S_рпв = 0,5×V_п×t_рпв , S_г.пв = 0,5×V_п×t_г.пв , (1.35)

S_рпв = 0,5×0,25×0,83=0,10 м. S_г.пв = 0,5×0,25×0,154=0,01925 м.

При спуску вантажу:

S_рсв = 0,5×V_п×t_рсв, S_г.св = 0,5×V_п×t_гсв, (1.36)

S_рсв = 0,5×0,25×0,46=0,0575 м. S_г.св = 0,5×0,25×0,46=0,0575 м.

При підйомі вантажозахоплюючого пристрою:

S_рпо = 0,5×V_п×t_рпо , S_г.по = 0,5×V_п×t_г.по, (1.37)

S_рпо = 0,5×0,25×0.9=0,1125 м. S_г.по = 0,5×0,25×0,2=0,025 м.

При спуску вантажозахоплюючого пристрою:

S_рсо = 0,5 ×V_п × t_рсо , S_г.со = 0,5×V_п × t_г.со, (1.38)

S_рсо = 0,5×0,25×0,41=0,051255 м. S_г.со = 0,5×0,25×0,21=0,02625м.

1.4.2.7 Шляхи, що пройдені навантаженим або ненавантаженим пристроєм зі сталою швидкістю визначаємо за рівнянням.

При підйомі вантажу:

S_упв = Н – S_рпв – S_г.пв, (1.39)

S_упв = 8,5-0,1-0,0195=8,38 м.

Під час спуску вантажу:

S_усв = Н – S_рсв – S_г.св, (1.40)

S_усв =8,5-0,575-0,05751=8,385 м.

При підйомі ненавантаженого вантажозахоплюючого пристрою

S_упо = Н – S_рпо – S_г.по, (1.41)

S_упо =8,5-0,1125-0,025=8,3625 м.

Під час ненавантаженого спуску вантажозахоплюючого пристрою:

S_усо = Н – S_рсо – S_г.со, (1.42)

S_усо =8,5-0,05125-0,058=8,3625 м.

1.4.2.8 Час роботи із сталою швидкістю, с:

При підйомі вантажу:

t_упв = S_упв / V_п, (1.43)

t_упв =8,38/0,25=33,52 с.

Під час спуску вантажу:

t_усв = S_усв / V_{п, ,}(1.44)

t_усв =8,385/0,25=33,54 с.

Під підйомі ненавантаженого вантажозахоплюючого пристрою:

t_упо = S_упо / V_п, (1.45)

t_упо =8,3625/0,25=33,45 с.

Під час спуску вантажозахоплюючого пристрою:

t_усо = S_усо / V_п, (1.46)

t_усо =8,4225/0,25=33,69 с.

Результати розрахунків заносимо до таблиці 1.2

Таблиця 1.2 – Розрахунок навантажувальної діаграми

Вид операції	Розгін			Сталий режим			Гальмування
	М	t	S	M	t	S	M	t	S
Підйом з /в	866,06	0,83	0,10	643,6	33,52	8,38	-160	0,30	0,038
Спусу з/в	624,16	0,46	0,0575	401,7	33,54	8,385	-401,7	0,90	0,11
Підйом б/в	237,95	0,9	0,0112	30	33,45	8,362	-95	0,44	0,055
Спуск б/в	218,65	0,41	0,0512	10,07	33,69	8,422	-100	0,46	0,058

1.4.2.9 Сумарний час роботи, с:

Σt = t_р.пв + t_у.пв + t_г.пв + t_р.св + t_у.св + t_г.св + t_р.по + t_у.по + t_г.по + t_р.со + t_у.со + t_г.со, (1.47)

Σt =0,83+33,52+0,154+0,46+33,45+0,46+0,9+33,45+0,2+0,41+33,69+0,21=137,72 c.

1.4.2.10 Час перерви, с:

t_п = ( Т_ц - åt ) / 4, (1.48)

t_п = (360-137,724)/4=55,57 c.

Будуємо швидкісну та навантажувальну діаграми привода ( рисунок 1.2 )