Материал: Мостовой кран ЭСПЦ ММК

1.3 Требования, предъявляемые к приводу

Для качественного выполнения подъема, спуска и перемещения грузов электропривод крановых механизмов должен удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Высокая плавность регулирования скорости;

2. Диапазон регулирования скорости должен составлять не менее 30:1;

3. Ошибка регулирования скорости не должна превышать 5%;

4. Обеспечение заданного ускорения и замедления с жидким металлом не более 0,1..0,2 м/с², ускорение механизма подъёма не более 0,5 м/с²;

5. Реверсирование электропривода и обеспечение его работы, как в двигательном режиме, так и в тормозном режиме, с обеспечением рекуперации энергии в сеть;

6. Повышенная надёжность электрооборудования.

2 Расчёт мощности и выбор двигателя

2.1 Расчёт статических моментов

Статический момент в двигательном режиме при подъеме груза на валу двигателя определяется по формуле:

где и - масса груза и траверсы, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

R – радиус канатного барабана, м;

- К.П.Д. механизма подъема;

- передаточное число механизма подъема.

Статический момент в генераторном режиме при опускании груза определяется по формуле [1]:

где и - масса ковша и траверсы, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

R – радиус канатного барабана, м;

- КПД механизма подъема;

- передаточное число механизма подъема.

Статический момент в двигательном режиме при подъёме траверсы на валу двигателя определяется по формуле [1]:

где - масса траверсы, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

R – радиус канатного барабана, м;

- К.П.Д. механизма подъема;

- передаточное число механизма подъема.

Статический момент в генераторном режиме при опускании траверсы на валу двигателя определяется по формуле [1]:

где - масса траверсы, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

R – радиус канатного барабана, м;

- К.П.Д. механизма подъема;

- передаточное число механизма подъема.

2.2 Предварительный выбор двигателя

Для начала рассчитаем момент инерции привода, приведенный к валу двигателя при подъеме груза [2]:

где - момент инерции двигателя, кг∙м²;

-момент инерции элементов кинетической схемы, кг∙м²;

m_т и m_г – масса траверсы и груза, кг;

R - радиус канатного барабана, м;

–передаточное число механизма подъема.

Далее переходим к расчету момента инерции привода, приведённый к валу двигателя при опускании груза [2]:

где - момент инерции двигателя, кг∙м²;

-момент инерции элементов кинетической схемы, кг∙м²;

m_ти m_к – масса траверсы и ковша, кг;

R - радиус канатного барабана, м;

–передаточное число механизма подъема.

После переходим к моменту инерции привода, приведённого к валу двигателя при подъёме/опускании траверсы [2]:

где - момент инерции двигателя, кг∙м²;

-момент инерции элементов кинетической схемы, кг∙м²;

m_т– масса траверсы, кг;

R - радиус канатного барабана, м;

–передаточное число механизма подъема.

Определим мощность двигателя следующим выражением [2]:

где - максимальный момент, приведенный к валу двигателя, Н∙м;

- перегрузочная способность намечаемого к установке двигателя;

- номинальная скорость двигателя, которая должна быть равна или несколько больше требуемой, 1/с.

Выбираем двигатель фирмы SIEMENS модель 1MA8-317–6BD с номинальными параметрами, приведёнными в таблице 5.

Таблица 5–Номинальные параметры предварительно выбранного двигателя

2.3 Расчёт нагрузочной диаграммы

Для построения нагрузочной диаграммы нужно рассчитать статические и динамические моменты, а также моменты пуска и торможения.

Пусковой момент определяется выражением:

где M_H- номинальный момент двигателя, Нм.

Значение динамического при подъеме груза момента находится по формуле:

Тормозной момент определяется:

Время пуска и торможения при подъёме груза:

- установившееся значение скорости двигателя, соответствующее M_C, 1/с.

Пусковой момент при опускании груза определяется по формуле:

Значение динамического момента в генераторном режиме можно определить следующим образом:

Значение тормозного момента в генераторном режиме находится по формуле:

Время пуска и торможения в генераторном режиме:

- установившееся значение скорости двигателя, соответствующее M_C, 1/с.

Пусковой момент при подъёме/опускании траверсы равен:

Значение динамического момента при подъёме траверсы можно определить:

Значение тормозного момента при подъёме траверсы определяется по формуле:

Время пуска и торможения при подъёме траверсы определяется выражением:

Значение динамического момента опускании траверсы найдем по формуле:

Значение тормозного момента при опускании траверсы найдем по выражению:

Время пуска и торможения (в генераторном режиме при опускании траверсы):

После определения моментов, перейдем к определению длин и времени.

Длина спуска траверсы при пуске определяется формулой:

Длина спуска траверсы при торможении:

Время спуска траверсы при постоянной скорости:

Время подъёма груза при постоянной скорости:

Время опускания груза при постоянной скорости:

Время подъёма траверсы при постоянной скорости:

Совмещённая тахограмма и нагрузочная диаграмма двигателя представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Нагрузочная диаграмма и тахограмма двигателя

2.4 Проверки двигателя по нагреву и перегрузочной способности

Проведем проверку двигателя по фактическому эквивалентному моменту [2]:

где M_П – пусковой момент электропривода, Н∙м;

t_п – время пуска электропривода, с;

M_С – статический момент электропривода, Н∙м;

t_УСТ– время на установившемся участке тахограммы, с;

M_Т – тормозной момент электропривода, Н∙м;

t_Т – время торможения электропривода, с.