ТЕМА:Побудова навантажувальних діаграм та перевірка на нагрів електродвигуна механізму підйому
МЕТА: Придбання навичок у визначенні навантажень привода під час операцій підйому і спуска вантажу методом еквівалентного моменту.
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Для перевірки двигунів механізмів крана на нагрів необхідно побудувати навантажувальні діаграми електроприводів для заданого циклу роботи. Тривалість циклу не повинна перевищувати 10 хв.
Навантажувальну діаграму механізму підйому (протягом циклу) необхідно представити як діаграму, що складається з навантажень привода під час підіймання та опускання номінального вантажу, а також при підійманні й опусканні порожнього вантажозахватного пристрою за умови відсутності електричного гальмування, як це представлено на рис.1.
Час пуску привода при цьому визначається як:
, (25)
де 
- час пуску на i-й ділянці навантажувальної діаграми; 
- приведений до вала двигуна момент інерції всіх мас, які обертаються і поступально рухаються при підйомі й опусканні вантажів, кг×м2; 
- середній пусковий момент приводного двигуна, Н×м; 
- номінальна кутова швидкість двигуна, рад/с; 
- статичний момент на валу двигуна при підйомі й опусканні вантажів, Н×м.
Знак «мінус» у формулі (25) відповідає пуску двигуна при підйомі вантажу, знак «плюс» - при його опусканні.
Рисунок 3 - Навантажувальна діаграма швидкості і моменту механізму підйому крана
Приведений до вала двигуна момент інерції при підйомі вантажу:
, (26)
де 
- маса вантажів, які рухаються поступально, кг; 
- фактична швидкість переміщення вантажу, м/с; 
- ККД механізму підйому; 
- коефіцієнт, що враховує моменти інерції частин, що обертаються повільніше, ніж вал електродвигуна (приймається рівним 1.05-1.25); 
- моменти інерції відповідно ротора приводного електродвигуна та зубчатої муфти з гальмівним шківом, кг×м2.
При гальмівному спуску вантажів співвідношення (26) виглядатиме:
. (27)
При невеликому моменті інерції механізму динамічний момент, обумовлений в основному тільки прискоренням ротора двигуна, навантажує передачі механізму незначно.
Таким чином, приведені до вала електродвигуна моменти інерції при підйомі й опусканні порожнього вантажозахватного пристрою приблизно рівні і розраховуються по формулі (26); ККД механізму в цьому випадку не враховується.
Середній пусковий момент двигуна:
, (28)
де 
- пусковий момент; 
- момент перемикання.
Для кранових асинхронних двигунів з фазним ротором, що мають кратність по максимальному моменту 
, пусковий момент може бути прийнятий:
, (29)
де 
- номінальний момент двигуна.
Якщо 
, розраховується за формулою:
, (30)
де 
- критичний момент асинхронного двигуна.
Кранове електрообладнання змінного струму повинне надійно працювати при падінні напруги мережі на 15%, тому варто прийняти рівним:
. (31)
Момент перемикання 
, де 
середній статичний момент механізму підйому, розрахований по співвідношенню (17).
Знаючи фактичну швидкість переміщення і висоту підйому вантажу 
, визначаємо час сталого руху при підйомі вантажу:
. (32)
Тоді загальний час сталого руху привода за цикл роботи при підйомі і спуску повного вантажу, а також при підйомі і спуску порожнього вантажозахватного пристрою:
. (33)
Загальна тривалість пуску за цикл:
, (34)
де 
- час пуску при підйомі номінального вантажу; 
- час пуску при підйомі порожнього вантажозахватного пристрою; 
- час пуску при спуску номінального вантажу; 
- час пуску при спуску порожнього вантажозахватного пристрою.
Час пуску привода розраховується за формулою (25) при відповідних статичних моментах і приведених до вала двигуна моментах інерції, знайдених за співвідношеннями (26), (27) з урахуванням режимів підйому і спуска.
Робочий час за цикл:
. (35)
Тоді загальна тривалість пауз при заданому ПВ% визначиться співвідношенням:
. (36)
Загальна тривалість циклу:
. (37)
Кількість ввімкнень електропривода за годину:
, (38)
де 
- кількість ввімкнень за цикл.
Перевірка двигуна на нагрів робиться методом еквівалентного моменту за формулою:
, (39)
де - середній пусковий момент електродвигуна; - статичні моменти на валу двигуна при підйомі і спуску вантажів, різних по вазі; 
- загальний час пуску протягом одного циклу; 
- загальний час сталого руху; 
- загальний час пауз;
- коефіцієнт, що враховує погіршення умов охолодження під час пуску і гальмування; 
- коефіцієнт, що враховує погіршення умов охолодження під час пауз; 
- для відкритих і захищених двигунів з вентилятором на валу; 
- для закритих двигунів з ребрами і зовнішнім обдувом; 
- для закритих двигунів.
При цьому повинно дотримуватися умова:
(40)
ЗАВДАННЯ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ
Розрахувати навантаження приводу під час операцій підйому і спуска вантажу методом еквівалентного моменту та побудувати навантажувальні діаграми швидкості і моменту механізму підйому крана. Початкові дані наведені у додатку .
ПРИКЛАД РІШЕННЯ
Вихідні дані для розрахунку:
вантажопідйомність крану 30т;
вага вантажозахоплюючого пристрою 0.9т;
фактична швидкість пересування вантажу 0.15 м/сек = 9 м/хв.;
ККД механізму крана 
;
597.12 
;
1005.4 ;
78.09 ;
643.49 ;
31.2 .
висота підйому 14 м.
Асинхронний двигун з ФР серії МТН (50Гц; 220/380В):
тип МТН 612-10 
70 кВт; 
560 
, або 
58.613 рад/с; 
кгсм2.
Зубчата муфта з гальмовим шківом 
мм, 
320 кгс м, 
0.0471 кгс м с2.
ПРИКЛАД РІШЕННЯ
Приведений до вала двигуна момент інерції при підйомі вантажу:
7.106 кг м2,
де 
0.536 кгс м с2 = 5.25 кг м2;
кг м2;
кг.
При підйомі порожнього вантажозахоплюючого пристрою:
6.86 кг м2,
де 
кг.
При гальмуванні з вантажем:
7.015 кг м2.
При гальмуванні без вантажу:
6.858 кг м2,
де 
кг.
Середній пусковий момент двигуна:
Н м,
де 
Н м; 
Нм; 
716.544 Н м.
Час сталого руху при підйомі вантажу:
с.
Загальний час сталого руху привода за цикл роботи при підйомі і спуску повного вантажу, а також при підйомі і спуску порожнього вантажозахватного пристрою:
с.
Час пуску при підйомі номінального вантажу:
с.
Час пуску при підйомі порожнього вантажозахоплюючого пристрою:
0.22 с.
Час пуску при спусканні номінального вантажу:
0.33 с.
Час пуску при спусканні порожнього вантажозахоплюючого пристрою:
0.217 с.
Робочий час за цикл:
c.
с,
де тривалість пауз при заданому ПВ%:
с.
Загальна тривалість циклу:
с.
Навантажувальна діаграма механізму підйому крана наведена на рис. 2.2.
Кількість ввімкнень електропривода за годину:
Робимо перевірку обраного двигуна на нагрів методом еквівалентного моменту:
Умова перевірки виконується : 
Рисунок 4 - Навантажувальна діаграма механізму підйому мостового крана
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
1. Який вид має навантажувальна діаграма механізму підйому?
2. Як визначається час пуску та пусковий момент механізму?
3. Навести вираз для визначення приведеного до вала двигуна моменту інерції при підйомі і спуску вантажу.
4. Як визначається загальна тривалість пуску привода за цикл?
5. Як здійснюється перевірка на нагрів двигуна механізму підйому крана методом еквівалентного моменту?
КОНТРОЛЬНЕ ЗАВДАННЯ №3
ТЕМА:Розрахунок механізму пересування моста (візка)
МЕТА: Придбання навичок з вибору елементів кінематичної схеми механізму пересування моста чи візка; та розрахунку потужності і вибору двигуна механізму пересування.
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Кінематичні схеми механізму пересування візка і моста представлені на рис.5 і рис.4 відповідно. Для передачі обертаючого моменту від двигуна до приводних коліс використовується редуктор, передаточне число якого визначається по заданій швидкості пересування 
механізму і синхронній швидкості приводного двигуна 
.
Швидкість обертання колеса механізму пересування, об/хв, визначається за формулою:
, (41)
де - швидкість пересування механізму, м/хв;
- діаметр ходового колеса, м.
Значення діаметрів ходових коліс візків і мостових кранів вибирають, користуючись рекомендаціями [1, табл.25,с.106].
Передаточне число редуктора механізму пересування, необхідне для розрахунку статистичних моментів, знаходять за відомим співвідношенням:
. (42)
Рисунок 5 - Кінематична схема механізму пересування:
1- гальмо; 2- двигун; 3- муфта; 4- редуктор; 5- ходове колесо
Рисунок 6 - Кінематична схема механізму повороту крана:
1 - гальмо; 2 - двигун; 3 - фрикційна муфта; 4 - редуктор; 5 - зубчасте колесо опорно-поворотної частини крана
Приведений до вала електродвигуна статичний момент, Нм, при пересуванні механізму з корисним вантажем на гаку визначається за формулою:
, (43)
де 
- сила тяжіння корисного вантажу, Н; 
- власна сила тяжіння механізму пересування, Н;
- радіус цапфи ходового колеса, м, прийнятий за [1,табл.25,с.106];
- коефіцієнт, що враховує збільшення опору руху через тертя реборд ходових коліс об рейки, (вибирається за [2,табл.П-6]);
- коефіцієнт тертя для підшипників ходових коліс, вибирається за [2,табл.П4];
- коефіцієнт тертя кочення ходових коліс по рейках, вибирається за [2,табл.П-4];
- ККД механізму пересування, вибирається за даними табл.3 і кривими рис.2 (див. практичне заняття №1);
- повне передаточне число проміжної передачі механізму пересування, розраховане за співвідношенням (42).
При переміщенні механізмів пересування без вантажу статичний момент розраховують аналогічно, Н×м, вважаючи у формулі (43) 
, а 
- ККД холостого ходу, яке знаходять за кривими, зображеними на рис.6
Тобто
. (44)
Попередній вибір потужностей двигунів механізмів пересування виконується методом середньоквадратичного моменту:
, (45)
де 
- час роботи механізму при відповідних статичних моментах 
, 
.
При відсутності відомостей про час перехідних процесів у зазначених режимах роботи механізму приймають 
. Тоді (5) набуває виду:
. (46)
Далі попередній вибір потужності двигунів механізмів пересування крана здійснюється відповідно до співвідношень (19), (20), (21) (практичне заняття №1).
Після вибору двигуна уточнюють передаточне число редуктора і визначають фактичну швидкість пересування механізму:
, (47)
де - передаточне число редуктора, розраховане за співвідношенням (42); 
- номінальна швидкість обертання вала двигуна, об/хв; - синхронна швидкість двигуна, об/хв.
Редуктор для механізму пересування вибирають за аналогією з механізмом підйому, користуючись [1,c.509-512].
Фактична швидкість пересування механізму, м/с:
, (48)
де 
- фактична швидкість обертання ходового колеса, об/хв; 
- стандартне передаточне число обраного за каталогом редуктора.
Отримане значення 
повинне незначно відрізняться від заданої швидкості пересування 
.
При розрахунку і виборі гальмівного пристрою для механізмів пересування момент гальмування на гальмівному валу 
не повинен перевищувати величини моменту, при якому може відбутися ковзання коліс по рейках (юз). Допустиму максимальну величину уповільнення при гальмуванні знаходять для випадку руху механізму за вітром і при відсутності тертя реборд об рейки.
При роботі в закритих приміщеннях, тобто при відсутності вітрового навантаження, величина уповільнення при гальмуванні не залежить від того, працює кран з вантажем або без нього, і не повинна перевищувати величин, приведених у табл.4
Таблиця 4