Выбор электродвигателя, проверка на перегрузочную способность и время разгона
2.8.1 Предварительный выбор электродвигателя по статистической мощности с учетом относительной продолжительности включения
Электродвигатель типа МТF (крановый) или МТН (металлургический) с фазным ротором предварительно выбирается из каталога (/26/, табл. П. 1.13, с.245 или /2/, /15/) по расчётной мощности
где ПВр – расчётное значение относительной продолжительности включения электродвигателя (определяется из циклограммы) или принимается приближенно ПВр=25…80 %: для портального грейферного крана – ПВр=80 %, перегрузочного крюкового – ПВр=40 %, монтажного – ПВр=25 %; ПВк – каталожное значение относительной продолжительности включения. Номинальная мощность электродвигателя Nн, кВт (каталожное значение). Nн ³ Nрас – для крюковых кранов, для грейферных кранов предварительный выбор электродвигателей можно определять из условия Nн >0,9Nрас , учитывая, что при уточнении мощности электродвигателя по среднеквадратичному моменту, определяемому по циклограмме, мощность электродвигателя может быть снижена более чем на 10%.
2.8.2 Проверка электродвигателя на перегрузочную способность
Электродвигатель механизма подъёма проверяется на перегрузочную способность в соответствии с условием /24/: Mc max £ 0,8M д max, где Mc max – максимальное значение момента сопротивления на валу электродвигателя, M д max – максимальный крутящий момент электродвигателя (по каталогу), 0,8 – коэффициент, учитывающий снижение момента электродвигателя при уменьшении напряжения питающей сети на 10%. Максимальное значение момента сопротивления на валу электродвигателя Мс max, Mc max = Mст+ Mдин, где Mст – статический момент при подъёме груза, Мдин – динамический момент, Статический момент Mст на валу электродвигателя, Mст =
где Q – грузоподъемность (нетто, миди или брутто в зависимости от типа крана), т; Rб – радиус барабана, м; Rб =0,5 Dб; Uоб – общее передаточное число механизма (см. п. 2.9.); n д – частота вращения вала электродвигателя, об/мин. Динамический момент на валу электродвигателя при пуске Mдин, Mдин=
где uп – скорость подъёма груза, м/с; nд – частота вращения вала электродвигателя, об/мин; tр – время разгона, с, tр =1…2 с;
где Iр и Iм – соответственно моменты инерции ротора двигателя и соединительной муфты, Проверку электродвигателя механизма подъема на перегрузочную способность можно выполнять приближенно с учетом динамического коэффициента Кдин, принимаемого по рекомендациям ПО «Подъемтрансмаш» (завода ПТО им. Кирова) для грейферных кранов: Кдин=1,5…1,6, для крюковых перегрузочных кранов Кдин =1,4…1,5, для монтажных кранов Кдин =1,2…1,3.
2.8.3 Проверка двигателя на время разгона
Проверка двигателя по времени разгона или пуска (tp) c, при подъёме груза выполняется по формуле tp= где
где
МН – номинальный крутящий момент на валу двигателя, Мн = 9550 где Nн – номинальная мощность двигателя, кВт. Время разгона tp для механизмов подъёма должно быть 1…2 с.
2.8.4 Окончательный выбор электродвигателя
Окончательный выбор электродвигателя, схемы и аппаратуры управления осуществляется с учетом теории электропривода, изучаемой студентами в составе дисциплины «Электрооборудования ПТМ». При этом потребная мощность электродвигателя уточняется по эквивалентному моменту, действующему на валу электродвигателя /19/, /30/ определяемому на основе типовой циклограммы работы крана, что целесообразно прежде всего для грейферных кранов. Мощность электродвигателя замыкающей лебедки грейферного крана по эквивалентному моменту на валу электродвигателя Nэ:
где Мэ – эквивалентный момент на валу электродвигателя от действия весовых (статических) и динамических нагрузок в течение типового цикла,
Расчетная мощность по условиям расчетной (фактической) продолжительности включения двигателя
где ПВрас – расчетная (фактическая) продолжительность включения двигателя, определяемая по типовой циклограмме работы крана, %; ПВкат – каталожное значение продолжительности включения электродвигателя, %. Условие выбора двигателя: Nкат Пример типовой (для средних путей движения) циклограммы при работе грейферного крана по технологическому варианту «судно-склад» (рисунок 2.7) при оптимальном управлении и технологии показан на рисунке 2.8. Расчетная продолжительность включения двигателя, %
где
Рисунок 2.7 – Схема перегрузки навалочного груза портальным краном по варианту «судно – склад» Рисунок 2.8 – Пример типовой циклограммы работы грейферного крана по технологическому варианту «судно-склад» при рациональном управлении и технологии Эквивалентный момент Мэ, кН . м, определяется по формуле
где Mi – моменты на валу электродвигателя в процессе работы замыкающей лебедки в течение типового цикла, Н . м;
В соответствии с типовой циклограммой работы крана формула Мэ, кН . м, примет вид:
где
l зк – длина (ход) замыкающего грейферного каната, м;
t0=t0-1=2…4, с – время нацеливания и установки грейфера (могут включаться несколько механизмов); t11=t1-0=1...2, с – время переключения механизмов (рукояток управления); М1, М2, М3,..., Мi – моменты на валу электродвигателя, Н . м, действующие на соответствующих отрезках времени t1, t2, t3,..., ti, определяются следующим образом: М1=Мнач. пуск – максимально допустимое значение начального пускового момента, Н . м /19/
где mн – грузоподъемность нетто, т, 0,25mн – расчетная масса груза за время пуска, Rб =0,5Dб, м – радиус барабана, аср – м/с2 – среднее ускорение, Uоб – передаточное отношение механизма, η – кпд JΣ – суммарный приведенный момент инерции ведущей массы системы, кг/м2
1,1...1,2 – коэффициент, учитывающий моменты инерции барабана и редуктора (меньшие значения принимаются для кранов меньшей грузоподъемности). k – коэффициент для приводов с постоянным избыточным моментом при пуске – k=1, для приводов с линейно убывающим избыточным моментом k=2,5;
М2 – средний момент на валу электродвигателя, действующий за время t2 – зачерпывания груза при установившемся движении, Н . м
М3 – момент на валу электродвигателя, действующий за время t3 – подъема груженого грейфера двумя лебедками, Н . м
М4 – момент на валу электродвигателя, действующий за время t4 – торможения при подъеме груженого грейфера
М5 – момент на валу электродвигателя, действующий за время t5 – пуска при раскрытии грейфера
М6, М7, М9, М10 – моменты на валу электродвигателя при раскрытии грейфера и опускании раскрытого грейфера за время t6, t7, t9 и t10 принимаются равными нулю М6=М7=М9=М10=0, т. к. вся нагрузка от массы порожнего грейфера приходится на поддерживающий канат. М9 и М10 – моменты на валу электродвигателя, действующие за время t9 и t10 при опускании и торможении порожнего грейфера; М8 – момент на валу электродвигателя за время пуска при опускании раскрытого грейфера М8=М5
Таким образом:
Проверка выбранного электродвигателя на тепловую способность осуществляется /19/ путем определения на основе зависимостей, приведенных в каталогах на крановые электродвигатели, токов электродвигателя (статора или якоря), соответствующих моментам, расчитанным выше, далее определяется среднее квадратичное значение тока электродвигателя при пуске Iск.пуск.,
где ti – длительность операций, определяемая по циклограмме, с; Iyi, tyi – токи и длительность установившихся режимов.
Определяется значение расчетной электрической нагрузки Iрас, эквивалентной по эффекту теплового воздействия на электродвигатель
где I100 – каталожное значение тока статора (якоря) электродвигателя при ПВ=100%, А; ПВрас – расчетное значение продолжительности включения, определяемое по циклограмме. Проверка на тепловую способность двигателя выполняется в соответствии с условием Iпк≤Iрас. При выполнении неравенства, предварительно выбранный электродвигатель может быть принят к установке. При невыполнении неравенства до выбора электродвигателя большей мощности следует проверить возможность использования выбранного электродвигателя при принудительной вентиляции.
|