Министерство транспорта РФ

Департамент Морского флота

ГМА им. адм. С О Макарова

Кафедра Электродвижения и Автоматики судов.

Курсовая работа по основам судового электропривода на тему:

«Расчет электропривода мостового крана»

Вариант №15

Выполнил: курсант 331 группы

Лабецкий И.Ю.

Проверил: профессор

Ягодкин В.Я.

Санкт-Петербург

2012г

Задание:

1. Спроектировать электропривод мостового крана заданной грузоподъемности имеющего три механизма передвижения крана, тележки и подъемной лебедки.

2. Использовать для механизма передвижения крана (моста) электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения, для тележки – асинхронный двигатель с фазным ротором.

3. Выбрать для механизма подъемной лебедки двигатель постоянного тока последовательного возбуждения.

Содержание курсовой работы:

1. Определить мощность, момент и частоту вращения электродвигателей механизмов передвижения и подъема груза. Выбрать двигатели по каталогу.

2. Для электродвигателей механизмов передвижения:

а) Рассчитать величину сопротивления пусковых и тормозных резисторов;

б) Построить естественные и искусственные механические характеристики

при работе двигателя с различными сопротивлениями ступеней пусковых

резисторов в цепи якоря ( ротора);

в) Построить механические характеристики в режиме динамического

торможения.

3. Электропривод подъемной лебедки должен обеспечить четыре ступени

регулирования скорости при работе на подъеме и четыре ступени при работе на спуск.

Рассчитать и построить механические характеристики и определить скорости подъема и спуска груза на всех ступенях работы двигателя.

4. Определить продолжительность переходных режимов и построить кривые изменения и для пуска и торможения электродвигателя механизма передвижения крана.

5. Для механизма передвижения крана построить нагрузочную диаграмму и проверить электродвигатель на нагрев.

6. Составить схемы управления двигателей передвижения крана и тележки. Выбрать по каталогам необходимую аппаратуру.

Для выполнения курсовой работы задаются следующие величины:

- вес мостового крана (с тележкой)

- вес тележки

- вес груза (грузоподъемность)

- вес грузозахватывающего устройства

- скорость движения крана

- скорость движения тележки

- скорость подъема груза

- радиус колеса крана и тележки

- радиус шейки оси колеса

- диаметр барабана подъемной лебедки

- момент инерции барабана

- номинальный КПД механизмов передвижения

- номинальный КПД механизма подъема

- передаточное отношение редуктора передвижения крана

- передаточное отношение редуктора передвижения тележки

- передаточное отношение редуктора грузоподъемной лебедки

- передаточное отношение полиспата

- путь, проходимый краном

- путь, проходимый тележкой

- высота подъема (спуска) груза

- время стоянки крана при разгрузке

- время стоянки крана при погрузке

I, Определение мощности и выбор электродвигателя

1. Механизм передвижения: Мощность электродвигателя передвижения моста и тележки определяется по нагрузке в статическом режиме работы.

Для этого необходимо определить мощность и приведенный к валу статический момент.

Где

- коэффициент трения в опорах ходовых колес;

- коэффициент трения качения ходовых колес;

- коэффициент, учитывающий трение колес о рельсы возникающее вследствие возможного перекоса конструкции моста или тележки. (Данные коэффициенты берутся из таблиц №1,2,3 в методичке соответственно)

Для мостового крана:

С учетом коэффициента запаса имеем

Угловая скорость двигателя:

Частота вращения:

По расчетам мощности и частоты вращения выбираем по каталогу с ПВ = 25% двигатель постоянного тока независимого возбуждения Д32 (независимое возбуждение) со следующими параметрами:

Пересчитываем передаточное отношение редуктора механизма передвижения:

Определяем приведенный к валу момент сопротивления:

2. Механизм передвижения тележки:

Где

- коэффициент трения в опорах ходовых колес;

- коэффициент трения качения ходовых колес;

- коэффициент, учитывающий трение колес о рельсы возникающее вследствие возможного перекоса конструкции моста или тележки. (Данные коэффициенты берутся из таблиц №1,2,3 в методичке соответственно)

Выбираем асинхронный двигатель с фазным ротором МТМ112-6

Определяем новые

3. Грузоподъемный механизм:

Угловая скорость двигателя:

Частота вращения:

Выбираем двигатель постоянного тока последовательного возбуждения Д814 ПВ=25%:

Пересчитываем

II. Расчет пусковых, тормозных, регулировочных резисторов и построение механических характеристик.

1. Двигатель независимого возбуждения.

а) Пусковые резисторы:

, и , (координаты двух точек, необходимых для построения ЕМХ - график-прямая)

Где (если в каталоге не указано сопротивление якоря, то его ориентировочно определяют, приняв, что половина всех потерь в двигателе при номинальной нагрузке связана с потерями в меди якоря)

При ;

Рассчитаем сопротивление пускового реостата. Для этого задаемся величиной максимального пускового момента:

и величиной момента переключения

где - сопротивление всех ступеней реостата;

Число ступеней реостата:

Величины сопротивлений ступеней пускового реостата определяются из пусковой диаграммы :

Проверка R_p=R_p1+R_p2+R_p3+R_p4=3,87 Ом

Установившаяся скорость будет: ω_с=105 рад/сек

Установившийся момент на валу двигателя будет: Мс=40,62 Н*м

б) Тормозные резисторы:

При динамическом торможении

Считаем что ,

При торможении противовключением

или

Пусковая диаграмма двигателя независимого возбуждения (см. рис.№1).

Мтд, Н*м	0	208,2
w, рад/с	0	83,8

2. Асинхронный двигатель с фазным ротором.

а) Расчет ЕМХ:

Максимальный критический момент:

Таблица 1 (EMХ см.рис.№2)

Мн=Ме, Н*м	0	32,85	56,68	85,95	100,19	106,21	107,70	106,70	104,35	78,33
Se	0	0,02	0,04	0,08	0,12	0,16	0,20	0,24	0,28	0,60
Sи1	0	0,28	0,57	1,14	1,70	2,27	2,84	3,41	3,97	8,52
Sи2	0	0,12	0,23	0,47	0,70	0,94	1,17	1,41	1,64	3,52
Sи3	0	0,05	0,10	0,19	0,29	0,38	0,48	0,57	0,67	1,44

б) Динамическое торможение.

При динамическом торможении двигатель отключается от сети и его статорная обмотка подключается к источнику постоянного тока. Для анализа динамического торможения используем схему замещения АД:

-номинальное фазное напряжение двигателя;

;

рис.4 Схема замещения при динамическом торможении

Скольжение в режиме динамического торможения

;

При I_экв и r_2∑ ,задаваясь I_µ. можно найти по кривым (см. рис.6 методички) значения I_µ и x_µ . Находится s^', далее– ток I₂^' и момент М^'. Расчет механической характеристики ведется при I_экв=3I₀ и r_2p=0.2r_pн^*.

Таблица 3

I'2, А	2,83	6,31	8,85	10,73	12,27	14,73	16,64	18,15	19,37	20,24	20,87	21,25	21,36
M', Н∙м	-12	-28	-40	-48	-56	-68	-79	-87	-96	-88	-72	-42	-22
S,	0,98	0,96	0,94	0,93	0,92	0,90	0,89	0,89	0,88	0,86	0,82	0,68	0,37
S'	0,02	0,04	0,06	0,07	0,08	0,10	0,11	0,11	0,12	0,14	0,18	0,32	0,63
I	21,53	20,66	19,58	18,49	17,40	15,23	13,05	10,88	8,70	6,53	4,35	2,18	1,09
X	6,89	7,56	8,00	8,45	9,11	10,67	12,67	15,34	20,01	23,34	27,79	32,23	34,46
I'	2,18	2,09	1,98	1,87	1,76	1,54	1,32	1,10	0,88	0,66	0,44	0,22	0,11
X'	0,31	0,34	0,36	0,38	0,41	0,48	0,57	0,69	0,90	1,05	1,25	1,45	1,55