Как рассчитать двигатель для подъема

Расчет мощности и выбор электродвигателя

Максимальная статическая мощность двигателя, необходимая для подъема номинального груза, находится по следующей формуле:

где — масса поднимаемого груза, т (исходные данные)

— маса грузозахватного устройства, т (исходные данные)

— Скорость подъема, м/с (исходные данные)

— коэффициент поленого действия механизма (исходные данные)

Предварительная мощность двигателя

где: К — коэффициент, учитывающий цикличность работы механизма, К=0,8.

Ориентировочная продолжительность включения

где К_I — количество операцій в течении одного цикла К_i=4;

T_p — время одной операции (подъема или опускання)

де Н — висота подъема, м (исходные данные);

— число циклов в час (исходные данные).

Находим окончательную предварительную мощность двигателя при каталожной продолжительности включения. Двигатели, предназначенные для работы в повторно-кратковременном режиме; выпускаются c ПВ_кат = 15, 20, 40, 60%.

Частотой вращения двигателя задаемся n_н об/мин задаемся по каталогу.

По значениям P_пред и n по каталогу выбираем двигатель краново-металлургического исполнения типа MTH, MTF или ЧМТ, соблюдая условие, что номинальная мощность должна быть равно или несколько больше (до 20%) предварительной P_пред т.е. Р_н>P_пред.

Таблица 2.1 Паспортные данные двигателя

Номинальный момент двигателя.

где Р_н — мощность выбранного двигателя по каталогу, кВт;

щ_н — угловая скорость вращения выбранного двигателя, рад/с.

где n_н — частота вращения выбранного по каталогу двигателя, об/мин.

где m_г — масса груза, т;

m₀ — масса грузозахватного устройства, т;

D_б — диаметр барабана, м;

з_м — коэффициент полезного действия механизма;

i — передаточное отношение редуктора и полипаста.

где щ_н — угловая скорость вращения двигателя, рад/с;

V_п — скорость подъема, м/с;

При тормозном спуске номинального груза

При подъеме пустого грузозахватного устройства

где з_о — коэффициент полезного действия механизма при данной

нагрузке. Определяется по кривым з_о=f(K₃), приведенным в [2, c36]

Коэффициент загрузки определяется по формуле

При спуске пустого грузозахватного устройства

Значение М_со может быть как положительным, так и отрицательным. При М_со>0 — силовой спуск, при М_со<0 — тормозной спуск.

При работе с грузом

где К коэффициент, учитывающий приближенно момент инерции

редуктора и барабана К=1,15

J_дв — момент инерции двигателя (по каталогу), кгм 2 ;

J_ш — момент инерции тормозного шкива, кгм 2 ;

J_м — момент инерции муфты и быстроходного вала редуктора, кгм 2 .

В ряде случаев J_ш и J_м определяет приближенно в долях от момента инерции ротора двигателя.

J_п.д.г. — момент инерции поступательно-движущихся элементов системы, приведенный к валу двигателя.

V_п — скорость подъема, м/с;

щ_н — угловая скорость вращения двигателя, рад/с.

При работе без груза

где J_п.д.о. — момент инерции поступательно-движущихся элементов системы без учета веса груза, приведенный к валу двигателя.

Предельно допустимое ускорение двигателя

где: а_доп — максимально допустимое линейное ускорение груза, м/с 2

Среднее значение, а _доп. при разгоне и замедлении обычно (0,1-0,3) м/с 2 Принимаем 0,2 м/с 2

Динамический момент системы при подъеме груза

Зная величины статических и динамических моментов, можно определить средний пусковой момент, развиваемый двигателем при подъеме груза.

Обычно М_ср.п не должен превышать (1,7-2) М_н.

Определение времени разгона

При подъеме груза

где щ_нач — начальное значения угловой скорости, рад/с.

Щ_кон — конечное значение угловой скорости, рад/с.

При пуске от состояния покоя до номинальной скорости

Среднее время пуска для механизмов подъема обычно находится от 1 до 5 с.

При тормозном спуске груза

Двигатель работает в режиме электромагнитного тормоза (тормозной спуск) и груз ускоряется под действием собственного веса, т.е. разгон системы происходит под действием момента равного М_сг

При подъеме грузозахватного устройства

где М_срп— средний пусковой момент при подъеме и опускании грузозахватного устройства.

При спускании грузозахватного устройства

Определение времени торможения

Схемы управления двигателями механизмов подъема предусматривают экстренное наложение механических тормозов при отключении статора двигателя от сети, т.е. при установке силового или командоконтроллера в нулевое положение.

В связи с этим для механизмов подъема электрические торможение двигателей можно не учитывать.

Время торможения для различных режимов определяется с учетом момента, развиваемого только механическим тормозом.

Момент тормоза М_т определяется максимальным статическим моментом М_с.макс, приведенным к тормозному валу (обычно это вал двигателя) и коэффициент запаса К_т.

где М_с.макс — максимальный статический крутящий момент на тормозном валу = М_сг Н·м.

По правилам Госгортехнадзора коэффициент имеет следующие значения для среднего режима работы K_т=1,75.

Рассчитываем время торможения

При подъеме груза

При спуске груза

При подъеме грузозахватного устройства

При спуске грузозахватного устройства

щ_нач — скорость, с которой начинается режим торможения;

щ_кон — скорость, при которой заканчивается режим торможения.

Пути, пройденные грузом или грузозахватным устройством во время пусков и торможений.

При подъеме груза

где V_П — скорость подъема, м/с;

t_p.пг — время разгона при подъеме груза,с;

t_T.пг — время торможения при подъеме груза, с.

При спуске груза

При подъеме грузозахватного устройства

При спуске грузозахватного устройства

Пути, проходимые грузом или грузозахватными устройством с установившейся скоростью:

При подъеме груза

При спуске груза

При подъеме грузозахватного устройства

При спуске грузозахватного устройства

Время работы с установившейся скоростью и время паузы:

При подъеме груза

При спуске груза

При подъеме грузозахватного устройства

При спуске грузозахватного устройства

где t_ц — время цикла, с;

?_tp — суммарное время работы, с;

Строим скоростную и нагрузочную диаграммы привода (рисунок 1)

Проверка предварительно выбранного двигателя по условиям нагрева и перегрузочной способности

Фактическая продолжительность включения

Расчетный эквивалентный момент

Эквивалентный момент, соответствующий продолжительности включения выбранного двигателя

Если эквивалентный момент равен или несколько меньше номинального, то выбранный двигатель проходит по нагреву, т.е.

Проверку на перегрузочную способность производят по условию:

где М_{макс.нагр} — максимальный момент из нагрузочной диаграммы;

М_{макс.дв} — максимальный момент двигателя;

1,3 — коэффициент, учитывающий возможные пики момента при реостатном пуске; (0,8-0,85) — коэффициент, учитывающий уменьшение максимального момента при снижении напряжения на зажимах двигателя.

1,3·1459=1896,7 Н·м<0,85·2320=1972 Н·м

Выбранный двигатель подходит по перегрузочной способности и принимается к установке.

Выбор электродвигателей по номинальной мощности

Для расчета мощности, кВт, и вращающего момента, Н·м, на валу двигателя следует пользоваться формулами:

вращательное движение
P=(M*n/9.55)*10^-3 ;
M=(9.55/n)*P*10^3 ;

P=(kappa*m*g*v/eta)*10^-3 ;

P=(Q*p/eta)*10^-3 ,

где κ — коэффициент, учитывающий действие противовеса;
v — скорость подъема груза, м/с;
Q — расход воздуха, м³/с;
р — давление на выходе вентилятора, Па;
g — ускорение свободного падения, м/с²;
η — КПД вентилятора, подъемника;
m — масса, кг;
n — частота вращения об/мин.

Полученные значения следует увеличить до ближайшего каталожного значения.

Двигатели эксплуатируются в самых разнообразных режимах.
Учет режима работы имеет большое значение при подборе двигателя. Мощности двигателей, указанные в каталогах, приведены для режима S1 и нормальных условий работы, кроме двигателей с повышенным скольжением.

Если двигатель работает в режиме S2 или SЗ, он нагревается меньше, чем в режиме S1, и поэтому он допускает большую мощность на валу. При работе в режиме S2 допустимая мощность может быть повышена на 50 % при длительности нагружения 10 мин, на 25 % — при длительности нагружения 30 мин, на 10% — при длительности нагружения 90 мин. Для режима SЗ рекомендуются двигатели с повышенным скольжением.

Как рассчитать мощность двигателя для поднятия груза в 100 кг по по передаче винт-гайка (ШВП)

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.

Расчет и выбор мощности двигателя подъема

Расчет статических нагрузок и предварительный выбор двигателя подъема

Статические нагрузки на двигатель крана создаются силами тяжести и трения. Сила тяжести создает активный статический момент сопротивления, который может быть положительный (при спуске груза) и отрицательный (при подъеме груза). Для расчета мощности двигателя механизма подъема необходимо рассчитать силу тяжести груза.

g — ускорение свободного падения, g=9,8 м/с

Сила тяжести груза

Сила тяжести грузохватающего устройства (3.1.2)

Статическая мощность двигателя при подъеме груза (3.1.3)

Статическая мощность двигателя при тормозном спуске груза (3.1.4)

Мощность двигателя при подъеме пустого крюка (3.1.5)

где -кпд механизма подъема без нагрузки

где кзаг.-коэффициент загрузки

Эквивалентная мощность двигателя (3.1.6)

Номинальная мощность двигателя выбирается по условию:

где — коэффициент запаса, учитывающий перегрузку двигателя

По условию 3.1.7 выбираем двигатель с фазным ротором МТН 512-8 при ПВ=60%.

Проверка двигателя подъема

При работе электропривода крана, двигатели должны поднять максимальный груз, даже при возможной просадки напряжения сети на 15%, при этом пуск двигателя подъема должен осуществляться за время от 1 до 5 секунд для предотвращения резких толчков и обеспечения заданной производительности крана. Так как в периоды пуска двигатель перегревается, ток в 2,5 раза превышает номинальное значение-осуществляется проверка двигателя на нагрев.

Для уменьшения скорости барабана подъемной лебеткой на валу двигателя устанавливается редуктор, на барабан полиспаста

Передаточное число редуктора рассчитывается по формуле:

где — номинальное число оборотов двигателя, об/мин

— радиус барабана подъемной лебедки, м

— передаточное число полиспаста Принимаем к установке редуктор с передаточным числом ближайшим к расчетному. Статический момент двигателя при подъеме груза(3.2.2)

Проверка двигателя на перегрузочную способность осуществляется исходя из условий реостатного пуска двигателя, обеспечивающего Mmax Мпуск и возможного снижения напряжения сети на 15%