Нагрузочная диаграмма
Расчет произведем для подъемного механизма тельфера. Нагрузочная диаграмма показывает зависимости момента сопротивления, мощности сопротивлений и угловой скорости рабочей машины от времени и отражает характер и режим работы электропривода.
Для определения режима работы механизма подъема необходимо установить продолжительность действия соответствующих усилий и мощностей.
В данном случае полный цикл перемещения груза состоит из следующих операций: подъем груза, после чего происходит его перемещение в заданную точку; опускание груза; подъем лебедки; возвращение кран - балки в исходное положение и опускание захватывающего устройства в режиме сверх синхронного торможения.
Для данного цикла нагрузочная диаграмма будет выглядеть следующим образом (см. рис. 2.5.).
Полная нагрузочная диаграмма механизма подъема.
tl - время опускания лебедки в режиме сверх синхронного торможения;
t2 - время в течение которого происходит захват груза;
t3 - время натягивания лебедки;
t4 - время подъема груза;
t5 - время передвижения груза в заданную точку;
t6 - время опускания груза;
t7 - время возвращения балки в исходное положение;
Рис.2.5
Для данного расчета берем упрощенную нагрузочную диаграмму.
Время подъема и опускания груза с постоянной нагрузкой:
tp=H\υг (2.13)
где Н - высота подъема груза, м;
υг - скорость подъема груза, м/с.
tp =8/0,17=47 с
Определяем время паузы:
tп=tц-tp, (2.14)
где tц- время продолжительности цикла 258 секунд;
tп =258-(2
47)=164 с.По расчетным данным строим нагрузочную диаграмму подъемного механизма (рис. 2.6.)
Определяем продолжительность включения:
E=tp/ tц
Е=94/258=0,36 с.
Вывод: Из нагрузочной диаграммы следует, что привод механизма подъема, работает в повторно - кратковременном режиме. Механизм подъема и передвижения снабжены конечными выключателями. Подъемные механизмы должны быть снабжены автоматическими тормозами закрытого типа, действующими при отключении питания.
Выбор двигателя
Двигатель выбирается из условий:
1. Климатическое исполнение и категория размещения;
2. По способу защиты от окружающей среды;
3. По частоте вращения;
4. По роду тока и напряжения;
5. Для какого режима;
6. По мощности Рдв≥Рпотр ;
7. По конструктивному исполнению и способу монтажа.
Исходя из вышеперечисленных условий выбираем асинхронный электродвигатель с коротко - замкнутым ротором. Двигатель выбирается для повторно - кратковременного режима. Рдв ≥ Рпотр
Зададимся Рпотр= 1,58 кВт.
Выбираем двигатель: АИРС 90L6.
Р=1,7кВт; n0=1000 об/мин.; η=71%; Sн=10; cosφ=0.72; m=19 кг; Iп/Iн=6,0; M0/Мн=2,0; Ммах/Мн=2,2; Мmin/Мн=1,6;
1,7кВт > 1,58кВт условие выполняется.
Данный выбранный двигатель необходимо проверить по нагреву. По условиям трогания и по перегрузке проверять двигатель не целесообразно, т.к. момент трогания незначительный по сравнению с моментом при номинальной частоте вращения. Чтобы проверить выбранный двигатель по нагреву необходимо определить время пуска при подъеме и опускании груза. Для этого строим пусковую диаграмму графоаналитическим способом.
Пусковая диаграмма для двигателя подъемного механизм
Механическую характеристику строим по 5 характерным точкам:
1. ω=ωо М=0
ωо =π×no/30=3,14×1000/30=104,7 рад/с
2. ω = ωн= ω0(1-Sн)=104,7(1-0,1)=94,2рад/с
M=Mн=Pн×103/ωн=l,7×103/94,2=18 Нм
3. ωК= ω0(l-SK)=104,7(l-0,41)=61,8 рад/с
Sк=Sн(mmax+
m2max-l)=0,l×(2,2+ 2,22-l)=0,41Мmax= mmax ×Мн=2,2×18=39,6 (Нм)
4. ωmin=ω0(1-Smin)=104,7(1-6/7)=14,96рад/с
Mmin=mmin×Mн=l,6×l8=28,8 Нм
5. ωп=0 Мп=mп×Мн=2×18=36 Нм
ωп = ω0(1+Sн)=104,7(1+0,1)=115,2 рад/с
Электромеханическая характеристика строится по 4 точкам:
1. ω0=104,7 рад/с
Iн=Pн×103/(
3)×Uн×ηн×cosφ=l700/( 3)×380×0,71×0,72=5,1AI0=Iн(sinφн-соsφн/2mmax)=5.1×(0.69-0.72/2×2.2)=2.7 A
2. ωн=94,2 рад/с Iн=5,1 А
3. ω= ωк=61,8 рад/с
Iк=(0,7...0,8)Iп Iп=Кi×Iн=6,0×5,1=30,6 А
Iк=0,75×30,6=23 А
4. ω=0 Iп=30,6А
По расчетным данным строим пусковую диаграмму двигателя механизма подъема для подъема и опускания.
Определим приведенный момент инерции подъемного механизма:
Jп.п.=Jдв+Jpeд+Jгp (2.15)
Jдв=0,073 кг×м2 - момент инерции двигателя.
Jpeд=0,2×Jдв кг×м2 - момент инерции редуктора.
Jгр=0,0263 кг×м2 - момент инерции груза.
Jп.п=0,073+0,2×0,073+0,0263=0,09023 кг×м2
Задаемся масштабами:
Мм=5 Нм/см mω=10 рад/с/см mj=0,01 кгм2
mt=mj×mυ/mн=0,01×10/5=0,02с/см
Рассчитываем время разгона графоаналитическим способом при подъеме груза:
На 1 участке: Δtl=Jп.п.×Δωl/Mдин.cp.1=0,09023×15/14=0,097 с
На 2 участке: Δt2=Jп.п.×Δω2/Мдин.ср.2=0,09023×15/13,6=0,1 с
На 3 участке: Δt3=Jп.п.×Δω3/Мдин.ср.3=0,09023×15/17,5=0,077 с
На 4 участке: Δt4=Jп.п.×Δω4/Мдин.ср.4=0,09023×15/20,8=0,065 с
На 5 участке: Δt5=Jп.п.×Δω5/Мдин.ср.5=0,09023×15/20=0,068 с
Ha 6 yчacткe: Δt6=Jп.п.×Δω6/Мдин.ср.6=0.09023×15/10,7:=0,126c
На 7 участке: Δt7=Jп.п.×Δω7/Мдин.ср.7=0,09023×15/2,5=0,127 с
Общее время пуска при подъеме груза:
tп=
Δt=0,096+0,1+0,077+0,065+0,068+0,126+0,127=0,75 сРассчитываем время разгона графоаналитическим способом при опускании груза:
На 1 участке: Δtl=Jо.п.×Δω1/Мдин.ср.1=0,09023×15/47,5=0,028 с
На 2 участке : Δt2=Jо.п.×Δω2/Мдин.ср.2 =0,09023×15/45,5=0,03 с
На 3 участке : Δt3=Jо.п.×Δω3/Мдин.ср.3 =0,09023×15/49,2=0,028 с
На 4 участке : Δt4=Jо.п.×Δω4/Мдин.ср.4 =0,09023×15/56,1=0,024 с
На 5 участке : Δt5=Jо.п.×Δω5/Мдин.ср.5 =0,09023×15/52=0,026 с
На 6 участке : Δt6=Jо.п.×Δω6/Мдин.ср.6 =0,09023×15/42=0,032 с
На 7 участке : Δt7=Jо.п.×Δω7/Мдин.ср.7 =0,09023×15/28,5=0,047 с
На 8 участке : Δt8=Jо.п.×Δω8/Мдин.ср.8 =0,09023×15/7,5=0,096 с
Общее время пуска при опускании груза:
tп=
Δt =0,028+0,03+0,028+0,024+0,026+0,032+0,047+0,096=0.311сОпределяем эквивалентный ток во время пуска, по пусковой диаграмме, для двигателя подъемного механизма при подъеме.
Iэ.п.п=
((Il2×Δtl+I22×Δt2+I32×Δt3+I42×Δt4)/tпycк) (2.16)I э.п.п.=
((29,22×0,097+272×0,242+202×0,068+10,72×0,126+5,52×0,217)/0,75=20,2АОпределяем эквивалентный ток во время пуска, по пусковой диаграмме, для двигателя подъемного механизма при опускании:
Iэ.п.о.=
((Il2×Δtl+I22×Δt2+I32×Δt3+I42×Δt4)/tпycк) (2.17)Iэ.п.о.=
((28,52*0,058+25,662*0,052+20,662*0,026+10,332*0,032+4,662*0,047+ +42*0,096)/0,311=17,8АПо расчетным данным строим нагрузочную диаграмму подъемного механизма, учитывая пусковые токи за время пуска (рис 2.7).
Из нагрузочной диаграммы определяем эквивалентный рабочий ток:
Iэ.p=
((Iэ.п.п2*tп.п+Ip2*Δtp.п+Iэ.п.о2*tп.o+Ip2*tp.п)/tp) (2.18)Iэ.p=
((20,22*0,075+4,52*46,25+17,82*0,311+4,12*46,689)/94) =4,76АУсловие выбора электродвигателя по нагреву:
Iд.ест.=> Iэ.p
(Ерасч/Е ст.) (2.19)Iэ.p
(Ерасч/Е ст.)=4,76 (0,36/0.4)=4,ЗА5,1 А>4,3 А условие выполняется.
Данный двигатель проходит по нагреву. Окончательно выбираем двигатель АИРС90L6.
Расчет электропривода в длительном режиме
Из расчета вентиляции нами выбран двигатель 4A90L4У3:
Р=2,2кВт; n0=1500 об/мин.; η=80%; Sн=5,1; соsφ=0,83; m=29 кг; Iп/Iн=6,0;
М0/Мн=2,0; Mmax/Mн=2,4; Мmin/Мн=1,6; Sк=33.