Розрахунок потужності електродвигуна механізмів підйому

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 49Следующая ⇒

В машинному приводі діють два основних моменти: момент двигуна (рушійний) та момент сил опору від технологічних навантажень і сил тертя. Статичні навантаження в механізмах залежать від призначення і режиму роботи: в механізмах підйому – сила тяжіння вантажу, в механізмах повороту і пересування – опір від сил тертя в опорах та інерційних сил.

На першому етапі розрахунку визначаємо необхідну потужність двигуна механізму підйому з умови піднімання номінального вантажу:

(1.42)

де – загальний ККД механізму підйому;

де , , – ККД відповідно поліспаста, редуктора, барабана.

Затим орієнтовано за каталогом вибирають потужність двигуна меншу, ніж розрахункова, оскільки не весь час кран працює з номінальним вантажем (найближчу меншу потужність).

На другому етапі розрахунку перевіряють двигун на перевантаження в період пуску, коли вал двигуна навантажується, крім статичного, ще динамічними моментами від поступального руху вантажу, а також обертального руху мас механізму (рис. 1.14).

Перевантаження двигуна оцінюють коефіцієнтом перевантаження

(1.43)

де і – відповідно пусковий і номінальний моменти на валу двигуна;

– допустиме значення коефіцієнта перевантаження.

Знайдемо пусковий момент, котрий сприймає двигун механізму підйому в період пуску (рис. 1.14).

(1.44)

де і – статичний і динамічний моменти на валу двигуна при підніманні вантажу

(1.45)

де – загальне передаточне число механізму підйому;

– передаточне число редуктора.

(1.46)

де – зведений до валу двигуна динамічний момент інерції всіх рухомих мас механізму;

– кутова швидкість двигуна;

– тривалість пуску: рекомендується приймати .

Механізм підйому

а – кінематична схема; б – фізична модель Рис. 1.14

Зведений до валу двигуна динамічний момент інерції механізму можна визначити на основі рівності кінетичних енергій (відомо із курсу ТММ):

(1.47)

де – динамічні моменти інерції мас, що розміщуються на валу двигуна і першому валу редуктора (ротора, гальмівного шківа, муфти, шестерні);

, , – динамічні моменти інерції мас, що розміщуються на інших валах;

, , – кутові швидкості першого, другого та третього валів, .

Оскільки динамічні моменти інерції барабана та інших обертових мас редуктора зведені до валу двигуна складають лише 10...25% від динамічного моменту інерції ротора, то із формули (1.53) маємо:

(1.48)

де – коефіцієнт, що враховує моменти інерції мас інших деталей,

Враховуючи значення із (1.51), (1.52) та (1.54) формула (1.50) матиме вид:

(1.49)

Допустимий коефіцієнт перевантаження

(1.50)

де – максимальний момент двигуна.

Передачі механізмів підйому

В механізмах підйому передачі складаються, в основному, з циліндричних зубчастих коліс у вигляді двохступінчастих редукторів.

До передач ставляться такі основні вимоги: компактність, мінімальна металомісткість, високий ККД, зручність обслуговування.

В механізмах підйому використовують циліндричні двоступінчасті горизонтальні редуктори типу Ц2 або РМ. Для електроталей використовують спеціальні редуктори – циліндричні двоступінчасті співввісні вертикального виконання.

У підйомних машинах дедалі частіше застосовують компактні приводи: мотор-редуктори, мотор-колеса, вертикальні двигуни з планетарними і хвильовими редукторами та гідроприводи.

Визначимо необхідне передаточне число редуктора:

(1.51)

Затим вибирають стандартний редуктор типу Ц2 або РМ із каталогів та перевіряють тихохідну ступінь на контактні напруження.

Для редукторів електроталей визначають міжосьову відстань тихохідної ступені з умови контактної міцності. Всі розрахунки виконують відомими із курсу деталей машин методами.

Гальмівні механізми

Гальма – це найважливіші елементи підйомних машин, оскільки саме вони значною мірою роблять безпечною їх експлуатацію. Гальмівні механізми є невід’ємною частиною підйомних машин і призначені для зупинки кранових механізмів, обмеження швидкості й утримання вантажу в підвішеному стані. До гальмівних механізмів ставляться високі вимоги безпеки експлуатації підйомних машин.

При гальмуванні двигун перемикається на гальмову електросхему. Фіксація зупинки будь-якого механізму здійснюється механічним гальмом при вимиканні електродвигуна. При зникненні електроенергії в мережі автоматично вмикається механічне гальмо.

За призначенням гальмівні механізми поділяються на дві основні групи: зупинники та гальма.

Зупинники

Зупинники призначені лише для зупинки і утримання вантажу в підвішеному стані. Вони не дають вантажу опускатись і не перешкоджають його підніманню, тобто вони однобічної дії.

За принципом роботи зупинники поділяються на храпові і фрикційні.

Храповий зупинник (рис. 1.15, а, б) складається з храпового колеса і защіпки. При підніманні вантажу защіпка ковзає по зубцях храпового колеса, а при припиненні дії рушійного моменту защіпка упирається в зуб і перешкоджає зворотному руху під дією вантажу. Храпові колеса виготовляють з чавуну СЧ15, сталей 35ЛП, 45.

Із фрикційних найширше застосовують роликові зупинники (рис. 1.15, в).

Зупинники а) б) в)

а, б – храпові; в – роликові фрикційні Рис. 1.15

При обертанні привода на підйом ролики 3 перебувають у широкій частині паза і не перешкоджають повороту; при зміні напряму обертання (під дією сили вантажу) ролики заклинюються в вузькій частині пазів, куди ролики надсилаються пружинами. Зупинка й утримання вантажу на підвісі здійснюється завдяки силам тертя між роликами 3 та корпусом 1. Корпус 1 і втулки 2 виготовляють з міцних сталей типу ШХ15, 40Х, У10, а ролики – із сталей У8, У8А, ШХ15.

Гальма

Гальмування механізмів здійснюється введенням великих сил тертя між обертовим шківом та нерухомими елементами (колодками, дисками). Кінетична енергія рухомих мас крана або його елементів при гальмуванні перетворюється на теплову, нагріваючи гальмо.

Гальмівні пристрої встановлюються переважно на швидкохідному валу привода, тому що тут момент найменший.

За конструкцією робочого елемента гальма діляться на колодкові, стрічкові та дискові.

В вантажопідйомних машинах використовуються гальма нормально замкнутого типу. Розмикання гальма здійснюється тільки під час роботи механізму електромагнітом типу МО, КМТ (крановий магніт трьохфазний) або електрогідроштовхачем типу ГЕГ (гальмо електрогідравлічне).

Для збільшення гальмівного моменту внутрішня сторона колодок покрита фрикційним матеріалом з підвищеним коефіцієнтом тертя. Фрикційний матеріал (типу ретінакс, ескол) складається з смоли або каучука та наповнювача азбесту. Добавляють сурик, мідну стружку для збільшення тепло відводу. Може працювати при температурі до . Гальмівні шківи виготовляють литтям з чавуну, сталей 15Г, 35СГ або штампуванням із сталі 45.

Колодкове гальмо з електромагнітом (рис. 1.16, а) складається з шківа 1, гальмових важелів 2, на яких закріплені шарнірно колодки 3 з фрикційними накладками, робочої пружини 6, яка розміщена в скобі 5 і закріплена на штоці 7, допоміжної пружини 4, клапана з якорем 8, котушки електромагніту 9 та гвинта 10 для регулювання зазору між шківом і колодками.

При вмиканні двигуна струм подається одночасно і в катушку електромагніту 9, яка притягує якір, він штовхає ліворуч шток 7, стискує робочу пружину 6 і колодки 3 розходяться – гальмо розімкнено. При вимиканні двигуна або зникненні струму в мережі електромагніт втрачає свої якості, пружина розтискується і притискує гальмівні колодки до обертового шківа. Механізм під дією сил тертя зупиняється.

У сучасних конструкціях гальм замість електромагнітів установлюють більш надійні електрогідравлічні приводи (рис. 1.16, в).

Розрахунок колодкових гальм

Визначимо необхідний гальмівний момент, який дорівнює крутному моменту від сили тяжіння вантажу, що піднімається, зведений до валу двигуна з врахуванням коефіцієнту запасу гальма (рис. 1.16, а):