КУРСОВАЯ РАБОТА

По предмету:

Электрический привод и автоматизация



РАСЧЕТ КРАНА

1. Исходные данные

Q = 8 т = 8·10³ кг - грузоподъемность, масса поднимаемого груза

G = Q·g = 8·10³ 9,81 = 80000Н - вес поднимаемого груза

g = 9,81м/с² - ускорение свободного падения

m ₀ = 40 кг - масса крюковой подвески с крюком или грузозахватным приспособлением

G₀ = m₀ g = 40 9,81 = 392,4 Н - вес крюковой подвески

m _М =125 т = 125·10³ кг - масса ходовой части моста крана

G_М = m_М g = 125·10³ 9,81 = 1226250 Н - вес моста

х_П = 10 м/мин =0,17 м/с - скорость подъема с грузом

х_М = 60 м/мин =1 м/с - скорость передвижения моста

D_Б = 400 мм = 0,4 м- диаметр барабана

i _Р = 22 - передаточное число редуктора

i _П = 2 - кратность полиспаста

d_Ц = 165мм = 0,165 м - диаметр шейки вала ходового колеса

d = 400 мм = 0,4 м- диаметр ходового колеса

Н = 14м - высота подъема груза

L = 36м - длина пролета

ПВ_СТ - стандартная продолжительность включения



2. Расчет механизма подъема

2.1 Расчет статических мощностей

2.1.1 Статическая мощность нагрузки при подъеме с грузом

Где з_П = (0,8ч0,85)- к.п.д. механизма передачи, принимаем з_П = 0,8

2.1.2 Статическая мощность при подъеме без груза

Где з ₀ - к.п.д. холостого хода, принимаем з ₀ = 0,2-0,15

2.1.3 Статическая мощность при опускании груза, тормозном спуске

Где х_С =х_П - скорость спуска принимаем равной скорости подъема

2.1.4 Статическая мощность при опускании пустого грузозахватного приспособления, силовом спуске

2.1.5 Расчет времени по рабочим операциям

Где Н = 14 м - высота подъема груза

2.1.6 Время технологической паузы между операциями

Где ПВ=40% - продолжительность включения

2.2 Выбор электродвигателя

2.2.1 Выбор двигателя выполняется по исполнению, относительно условий работы, по мощности, по скорости вращения крановой серии, для повторно-кратковременного режима, асинхронный с фазным ротором МТН или МТF.

2.2.2 Расчетная мощность двигателя

Р_РАСЧ ? к_ЗР_ЭКВ = 1,5·11,92 = 17,88 кВт

Где к_З - коэффициент запаса мощности, к_З = 1,3-1,5

Р_ЭКВ - эквивалентная мощность, кВт



2.2.3 Мощность двигателя выбирается по:

Где Р_ДВ - мощность выбираемого двигателя

2.2.4 Определяем требуемую скорость двигателя для механизма подъема

Где щ_Б - угловая скорость вращения барабана механизма передвижения, с^-1

R_Б = 0,4/2 = 0,2 м- радиус барабана лебедки механизма передвижения

n_Б = щ_Б ·9,55 = 0,85 ·9,55=8 об/мин - круговая скорость барабана

Номинальная скорость двигателя определяется из условия

n_ДВ ? n_Б ·i_Р·к_П = 8 · 44· 2 = 704 об/мин

где i_Р - передаточное число редуктора по условию,

к_П - кратность полиспаста лебедки.

Выбираем двигатель. Тип и паспортные данные заносим в таблицу 1.

Таблица 1.

Паспортные данные двигателя

Тип двигателя	РН, кВт	nН об/мин	сosцН	Е2К , В	I2, А	ММАКС, кГ·м2	GDР2 , кГ·м2	сosц0
МТВ412-8	22	715	0,69	273	50	84	3	0,07



2.3 Нагрузочная диаграмма

2.3.1 Номинальный момент двигателя

2.3.2 Статические моменты нагрузок

2.3.2.1 при подъеме с грузом

2.3.2.2 при подъеме без груза

2.3.2.3 при опускании с грузом

2.3.2.4 при опускании без груза

2.3.3 Для определения времени разгона двигателя при пуске каждой операции рассчитываем момент среднепусковой, момент тормозного режима, приведенный момент инерции

2.3.3.1 момент среднепусковой

2.3.3.2 Момент тормозного режима

М_Т1 = К_З·М_СТ1= 2·268=536 Нм

М_Т2 = К_З·М_СТ2= 2·5,2=10,4 Нм

М_Т3 = К_З·М_СТ3= 2·171=342 Нм



М_Т4 = К_З·М_СТ4= 2·2,7=5,4 Нм

Где к_З = 2 - коэффициент запаса при торможении из таблицы 3.

2.3.3.3 время пуска по операциям

2.3.3.4 приведенный момент инерции электропривода

Где J_ПР - приведенный момент инерции

момент инерции ротора двигателя, из таблицы 1,

J_ШП=1,46 кг·м² - момент инерции шкива и полумуфты, из таблицы 6

Уt_П =t_П1+ t_П2 +t_П3+ t_П4 = 7,7 + 1,06 + 2,4 + 1,06=12,22 с

Данные расчета времени и моментов пуска заносим в таблицу 2

Таблица 2.

Время пуска

Время пуска, с	tП1=7,7	tП2=1,06	tП3=2,4	tП4=1,06
Момент среднепусковой, Нм	288	156,6	239	154
Момент торможения, Нм	536	10,4	342	5,4
Время торможения, с	2	2	2	2

Время торможения принимаем по таблице 3, для каждой операции одинаковое. По данным таблицы 2 строим нагрузочную диаграмму М(t).

Таблица 3.

Время торможения

Продолжительность включения, ПВ %	15	25	40	60
КЗ, коэффициент запаса	1,5	1,75	2	2
Время торможения, с	1	1,5	2	2

2.4 Проверка двигателя

2.4.1 Двигатель проверяется по перегрузочной способности



Где М_МАХ - максимальный статический момент механизма

2.4.2 Двигатель проверяем по допустимому нагреву, по условию

М_НОМ?М_ЭКВ

М_НОМ = 294 Нм ? М_ЭКВ = 215,67 Нм

Где М_ЭКВ - эквивалентный момент сил статической нагрузки

2.5 Механическая характеристика

2.5.1 Механическая характеристика двигателя строится, для выбранного и проверенного двигателя, по упрощенной формуле Клосса

При S = S_НОМ:



Где

относительные значения моментов, в любой точке характеристики

относительное значение критического (максимального) значения момента двигателя.

Данные для построения естественной механической характеристики заносим в таблицу 4. Значения скольжения принимаем от 0 до 1, с обязательным расчетом при значениях s = s_НОМ и s = s_КР.

Таблица 4.

Механическая характеристика двигателя

S	0	sНОМ 0,047	sКР 0,175	0,4	0,6	0,8	1
	1	0,953	0,73	0,6	0,4	0,2	0
	0	1	2	1,47	1,07	0,83	0,68
	0	294	588	432,2	314,6	244	199,9
щC = щ0 · (1-S),с-1	78,5	74,8	64,8	47,1	31,4	15,7	0

2.5.2 Номинальное скольжение двигателя

2.5.3 Критическое скольжение двигателя

Где = 2 - кратность максимального момента

2.5.4 Синхронная угловая частота вращения

Где n_С - синхронная круговая скорость.

2.6 Расчет пусковых и тормозных сопротивлений в цепи ротора

2.6.1 Сопротивления, включаемые в цепь двигателя с фазным ротором, снижают пусковые токи и увеличивают пусковой момент двигателя, что важно для работы подъемных механизмов. Максимальный момент сил, обеспечивающий пуск двигателя ограничивается значением

2.6.2 Момент при котором происходит отсоединение ступеней сопротивления в цепи фазного ротора, называют моментом переключения



2.6.3 Последовательность расчета резисторов:

2.6.3.1 Определяем значение

2.6.3.2 Определяем значение

2.6.3.3 Рассчитываем кратность

2.6.3.4 Номинальное сопротивление двигателя рассчитываем по паспортным данным

2.6.3.5 Сопротивление первой ступени



,

Где I₁ = (1,8-2,1) I_НОМ, максимальный ток ограничения

I₁ = 1,8· I_НОМ = 1,8·50 = 90 А

2.6.4 Сопротивления секций пусковых резисторов

Первая секция:

r₁ = R₁ - R₂ =1,75-0,47=1,28 Ом

r₂ = R₂ - R₃ =0,47-0,13=0,34 Ом

r₃ = R₃ - R_ДВ =0,13 - 0,124= 0,006Ом

где R_ДВ = s_НОМ · R_НОМ = 0,047 · 3,1=0,124 Ом - сопротивление обмотки ротора

2.6.5 Расчет тормозного сопротивления

Где I_Р.Т. = (1,5ч1,8) I_Р - ток торможения при противовключении.

2.6.7 Тормозная секция

R_Т = R_Т - R₁ =3,9 - 1,75 = 2,15 Ом



2.6.8 Подобираем резисторы в цепь ротора из стандартных ящиков сопротивлений:

2ТД.754.054-10 I_ДЛ.РАБ. = 51 А R_ОБЩ = 2,1Ом

2.7 Пусковая диаграмма

При построении пусковой диаграммы применяем метод пропорциональных отрезков. На естественной механической характеристике двигателя есть перепад скорости, который равен

и соответствует номинальному сопротивлению двигателя.

При включении в цепь ротора добавочных резисторов перепад скорости возрастет прямопропорционально.

Скорость на характеристике при номинальном моменте нагрузки определится

Количество характеристик зависит от количества ступеней пуска.

2.8 Расчет статистических мощностей механизма передвижения моста

2.8.1 При перемещении с грузом

Где G = 80000 Н - сила тяжести перемещаемого груза

G_М = 1226250 Н - собственная сила тяжести механизма передвижения моста

R_К = d_K/2 = 0,4/2 = 0,2 м - радиус ходового колеса с цилиндрическим ободом

r = d/2 = 0,165/2 = 0,08м - радиус шейки оси ходового колеса

к - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению из-за трения реборд ходовых колес о рельсы, для цилиндрических колес к = 2,5

м=(0,08ч0,15) - коэффициент трения скольжения, принимаем м=0,08

f =(0,0012ч0,0015) - коэффициент трения качения ходового колеса, принимаем f =0,0012

з_М = (0,8ч0,9)- к.п.д. механизма передачи, принимаем з_П = 0,9

N = 1 - количество двигателей

х_М = 1 м/с - скорость моста

2.8.2 Статическая мощность при перемещении без груза

2.8.3 Расчет времени по рабочим операциям

Где L = 18 м - длина подкранового пути

2.8.4. Время технологической паузы между операциями

Где ПВ = 40% - продолжительность включения

2.9 Выбор электродвигателя

2.9.1 Выбор двигателя выполняется по исполнению, относительно условий работы, по мощности, по скорости вращения крановой серии, для повторно-кратковременного режима, асинхронный с короткозамкнутым ротором МТН или МТF.

2.9.2 Расчетная мощность двигателя

Р_РАСЧ ? к_ЗР_ЭКВ = 1,3·467,7 = 608 кВт

Где к_З - коэффициент запаса мощности, к_З = 1,3-1,5

Р_ЭКВ - эквивалентная мощность, кВт

2.9.3 Мощность двигателя выбирается по

Где Р_ДВ - мощность выбираемого двигателя

2.2.4 Определяем требуемую скорость двигателя для механизма перемещения

D - диаметр ходового колеса

Выбираем двигатель. Тип и паспортные данные заносим в таблицу 2.



Таблица 2.

Паспортные данные двигателя

Тип двигателя	РН, кВт	nН об/мин	сosцН	Е2К , В	I2, А	ММАКС, кГ·м2	GDР2 , кГ·м2	сosц0
МТВ412-8	150	3000	0,69	273	50	588	3	0,07

2.4 ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ

2.4.1 Двигатель проверяется по перегрузочной способности

Где М_МАХ - максимальный статический момент механизма

2.4.2 Двигатель проверяем по допустимому нагреву, по условию

М_НОМ?М_ЭКВ

М_НОМ = 280 Нм ? М_ЭКВ = 161,7 Нм

Где М_ЭКВ - эквивалентный момент сил статической нагрузки