Статические и динамические нагрузки электропривода подъемных и тяговых лебедок.

Д – двигатель;

Т - электромагнитный тормоз;

Р – редуктор;

Б – барабан;

П - полиспаст;

К.П. – крюковой подвес.

- вес груза;

- вес крюкового подвеса;

Если пренебречь потерями на трение, то момент приведенный к валу двигателя, обусловленный грузом определяется следующим образом:

- активный момент (не зависит от направления движения);

- передаточное число редуктора;

- передаточное число полиспаста;

- диаметр барабана.

Если бы отсутствовало трение, то двигатель при подъеме работал в двигательном режиме, а при спуске - в тормозном. Но в реальных условиях существуют силы трения и вызывают реактивный момент , который всегда препятствует движению, т.е. при изменении движения этот момент меняет знак. Поэтому суммарный момент определяется как алгебраическая сумма моментов.

- берется из справочника, задается или определяется с помощью кривых:

Возможно несколько режимов работы однокольцевой лебедки:

1. подъем номинального груза;

2. подъем пустого крюка;

3. спуск номинального груза;

4. спуск пустого крюка.

В этих режимах момент трения учитывается через общий КПД установки:, где,,- кпд звеньев цепи,- номинальный кпд лебедки.

1. Подъем номинального груза.

; С учетом трения:

;

2. Подъем пустого крюка.

;

;

3. Спуск номинального груза.

;

;

силы трения изменили знак и препятствуют спуску груза.

4. Спуск пустого крюка.

;

В этом случае момент нагрузки двигателя может быть либо движущим, либо тормозным, в зависимости от веса грузозахватывающего устройства.

При тяжелом: - момент двигателя движущий

;

При легком грузозахватывающем механизме: , при котором потери трения преодолеваются моментом от веса груза и движущим моментом двигателя.

Эти соотношения определяют пределы изменения нагрузки двигателя в различных режимах работы однокольцевой лебедки.

Для каждого направления пределы изменения статической нагрузки тем больше, чем легче грузозахватывающее устройство.

Механические характеристики двигателя при работе на подъем и спуск и области возможных нагрузок электропривода.

Определение статических нагрузок является важным этапом проектирования электропривода, оно является необходимым для построения нагрузочных диаграммы, выбора мощности двигателя и проверки по нагреву.

Характер нагрузки и пределы определяют выбор схемы электропривода.

Несимметричность характеристик нагрузки как правило, приводит к несимметричности систем управления электропривода.

Изменение нагрузки является основным возмущением при работе электропривода, поэтому без знания пределов изменения нельзя обеспечить требуемую точность регулирования координат.

Динамические нагрузки однокольцевой лебедки связаны с необходимостью пусков, реверсов и торможений.

При заданном ускорении (которое обычно ограничено технологическими условиями и определяется механической прочностью):

,

где - суммарный момент инерции всех механизмов приведенный к валу двигателя;

при v_p <2 м/с основным является момент инерции двигателя .

Однокольцевые лебедки являются неуравновешенными механизмами с вытекающими отсюда недостатками:

• дополнительный вес грузоподъемного механизма;

• завышенная мощность;

• удельный расход энергии на единицу полезного груза.

Статические и динамические нагрузки

двух кольцевой подъемной лебедки.

Для устранения недостатков однокольцевых лебедок, связанных с неравномерной загрузкой электродвигателя и несимметричной системой управления, такие лебедки снабжают вторым грузозахватывающим механизмом или кабиной. Но такое применение возможно для стандартных установок и их работе на двух уровнях. Если необходимо работать на нескольких уровнях, то применят противовес.

Рассмотрим кинематическую схему двух концевой подъемной лебедки.

Т – электромагнитный тормоз;

Р – червячных редуктор;

КШ – канатоведущий шкив;

ПК– подвесной канат;

УК – уравновешивающий канат;

К – кабина;

Пр – противовес.

Вес противовеса выбирают больше веса подъемного сосуда:

где - вес противовеса;

- вес подвесной кабины;

- коэффициент уравновешивания.

Результирующее усилие на канатоведущем шкиве определяется разностью натяжений ветвей подъемного каната: .

Определим величины с учетом сил трения и веса 1 метра подъемного каната -.

Результирующая сила:

+ - подъем кабины;

• - спуск кабины.

Определим статический момент приведенный к валу двигателя с разделением активного и реактивного моментов.

При большой высоте подъема (когда Н - велика) – момент статический может оказаться функцией пути, т.к. существенное влияние оказывает вес каната.

При малой высоте подъема составляющая , для этого случая запишем выражения статических моментов при подъеме номинального груза и пустой кабины, а также при их спуске.

Подъем номинального груза .

Подъем пустой кабины.

Оценим влияние коэффициента уравновешивания на требуемую мощность двигателя с помощью среднеквадратичного момента М_ск при определенном цикле работы: подъем номинального груза и спуск пустой кабины.

Чтобы найти минимальное значение среднеквадратичного момента, найдем производную подкоренного выражения и приравняем его нулю:

, при котором имеет место минимальное значение среднеквадратичного момента.

Г

М_С

рафик работы двигателя.

1. – - однокольцовая лебедка

2. – - двухкольцовая лебедка

3. – , но существенное

влияние оказывает подвесной канат.

В

t

первом случае М_ст в 1,41 раза больше, чем при .

Вывод: Требуемая мощность двигателя при одинаковом среднем значении момента – минимальна при равномерной нагрузке.

Оптимальное значение зависит от параметров цикла работы и от потерь на трение. Обычно.

При равномерность нагрузки нарушается за счет веса каната, поэтому применяется уравновешивающий канат.

Нагрузки двух концевых лебедок изменяются в более широких пределах и симметричны относительно направления движения механизма.

Динамические нагрузки определяются суммарным приведенныммоментом инерции установки и допустимым ускорением:

Инерционность большая, т.к.. Масс много и для безопастности требуется ограничивать ускорение ε.

Статические и динамические нагрузки механизмов передвижения и поворота.

Механизм передвижения.

Статический момент обусловленный силами трения можно вычислить по формуле:

- коэффициент трения скольжения (0,08,12);

- коэффициент трения качения (0.050.1);

- коэффициент трения реборд колес о рельсы (в таблице П-6);

G_гр – масса груза;

G₀ – вес конструкций;

d_ц – диаметр цапфы.

Изменения М_ст – определяются изменением перемещаемого груза, а также изменения условий трения. Для механизмов передвижения мостовых кранов влияние нагрузки на М_ст не велика. А для механизмов передвижения тележек крана – велика.

Механизм поворота.

ЗВ – зубчатый венец;

ВШ – ведущая шестерня.

- чисто реактивный момент;

- дополнительный коэффициент, учитывающий дополнительную нагрузку.

Изменение груза слабо влияет на момент сопротивления. Сильное влияние оказывает парусность и уклоны.

Влияние уклона можно показать на рисунке

Уклон и ветровая нагрузка в значительной степени расширяют пределы изменения нагрузок и изменяют их характер.

Важнейшая особенность механизмов передвижения и поворота является большая механическая инерция. Приведенный момент инерции для механизмов поворота кранов в 2-20 раз больше чем J_дв.

Поэтому при большой частоте включений динамические нагрузки определяют необходимую мощность двигателя, а статические нагрузки невелики в сравнении с динамическими.

: пуск