Как рассчитать двигатель для подъема

Расчёт статической мощности двигателя подъёма и предварительный выбор мощности

Статическая нагрузка привода подъёма носит активный характер, т.е. при подъёме масса груза мешает электроприводу, при спуске — помогает. Спуск тяжёлых грузов осуществляется в тормозном режиме.

Статическая мощность двигателя при подъёме груза:

где: m, m₀ — масса груза и крюка, Т; g=9,8 м/с 2 ; — КПД механизма подъёма.

Статическая мощность при спуске груза в тормозном режиме:

Статическая мощность при подъёме пустого крюка:

где з₀ — КПД крана без нагрузки

Статическая мощность при силовом спуске пустого крюка:

Эквивалентная мощность двигателя:

Номинальная мощность двигателя выбирается по условию:

где Кзап. — коэффициент запаса, который учитывает перегрузку двигателя в периоды пусков и торможений. Принимается равным от 1,1 до 3.

По справочнику [1, табл.1-3] выбираем асинхронный двигатель с фазным ротором серии: МНТ511-8

Для уменьшения скорости барабана подъёмной лебёдки, на валу двигате — ля устанавливается редуктор. Передаточное число редуктора рассчитывается по формуле:

где n_ном — номинальное число оборотов выбранного двигателя (об/мин); i_п — передаточное число полиспаста; R_б — радиус барабана подъёмной лебёдки (м)

По справочнику [1, табл.19] выбираем редуктор с передаточным числом ближайшим к расчетному: двухступенчатый редуктор i_р=25

Проверка двигателя на нагрев

Статический момент при подъёме груза:

Статический момент при спуске груза:

Статический момент при подъёме пустого крюка:

Статический момент при спуске пустого крюка:

Приведённый момент инерции двигателя подъёма с грузом:

J_д — момент инерции вала двигателя кг?м 2

=73,8(рад/с) номинальная скорость двигателя.

Момент инерции без груза:

Время пуска двигателя при подъёме груза:

М_пуск -момент пусковой, т.к. в электроприводе крана применяется реостатный пуск двигателя, принимаем Н?м

Если время пуска для привода подъёма составит меньше 1с , то необходимо ограничить пусковой момент исходя из допустимого времени пуска t_п=1 с .

Расчет и выбор электродвигателя для грузоподъемного механизма

горизонтального перемещения грузов на небольшие расстояния.

Тельферы и кран-балки относятся к легким грузоподъемным

механизмам для подъема и перемещения грузов на складах и в цехах

массой до 5 тонн. Они относятся к подвесным электротележкам. Кран-

балка являются упрощенной конструкцией мостового крана, т.к. она

выполнена в виде одной балки.

Для подвесных электротележек, применяются 3-х фазные АД с К.З.

ротором серии MTKF или МТКН, Для мостовых кранов где требуется

регулирование скорости движения их механизмов применяется АД с

фазным ротором MTF или МТН.

Статическая мощность Р ст.п, кВт на валу двигателя в установившемся

режиме при подъеме затрачивается на перемещение груза по вертикали и

на преодоление потерь на трение. Рассчитывается по формуле:

(2.29) [6]

Где, G, H – сила тяжести поднимаемого груза;

G₀, H – сила тяжести грузоподъемного устройства при расчете принять

ɳ- к.п.д. подъемного механизма, при подъеме полного груза ɳ=0.8 о.е.

V_n, м/с – скорость подъема груза

V_n=(0.15-0.2) м/с – В соответствии с видом грузоподьемного механизма и его номинальной грузоподьемности принимаем, что скорость подъема груза

Для проектирования инструментального цеха применяется кран-балка, грузоподъемностью 5 тонн. Сила тяжести груза при номинальной грузоподъемности, грузоподъемного механизма рассчитывается по форуме:

Где, m=5000 кг – масса поднимаемого груза.

g=9.81 м/с 2 – ускорение свободного падения

Тогда G=5000*9.81=49050 Н

Сила тяжести грузозахватывающего устройства рассчитывается по формуле:

Производим определение расчетной мощности на валу двигателя подъемной лебедки кран-балки:

В соответствии с данным расчетом производим выбор приводного кранового асинхронного двигателя, у которого номинальная мощность:

При этом необходимо учитывать номинальную величину относительной продолжительности включения эл привода грузоподъемного механизма:

ПВ=25% — легких механизмов до 5 тон

Таблица 2.7 Технические характеристики кранового электродвигателя

Тип двигателя	Рном, кВт ПВ-25%	nном,об/мин	Iном, А	Cos φ	ɳном, %	Iпус, А
MTKF311-6	13	8.95	34.5	0.8	76.5	130

2.7 Сквозная таблица с характеристиками электрооборудования

Табилца 2.8 Характеристика оборудования Инструментального цеха

Расчет электрической нагрузки

Номинальная мощность -это полезная мощность, которая указывается в паспортных данных электроустановок (паспортная). Для электродвигателей станков, вентиляторов насосов, комплексов и пр.

Для многодвигательных станков определяется как суммарная мощность установленных на станке или агрегате электрических двигателей. Этот расчет рекомендуется представить в виде таблицы. Составляем сводную таблицу нагрузки цеха, заносим в таблицу 3.1

Таблица 3.1 Сводная таблица электрической нагрузки цеха

№ Установленного оборудования	Наименование	Рстанка, кВт	№,шт	Р∑, кВт
1,2,40,41,46	Поперечно-строгальные станки	8,5	5	42,5
3,5,6,7,28, 29,30,31	Токарно-револьверные станки	2,8	8	22,4
4,8,32,33,34	Одношпиндельные автоматы токарные	3,5	5	17,5
9,10,11,12, 13,14,15,26,27	Токарные автоматы	7,5	9	67,5
16,17,19, 20,44,45	Алмазно-расточные станки	2,2	6	13,2
18,21,22,23, 24,25,37	Горизонтально фрезерные станки	9,5	7	66,5
38	Вертикально фрезерные станки	16	1	16
35,36,50,51	Наждачные станки	3	4	12
39,47	Кран балки	13	2	26
42,43,48,49,52,53	Заточные станки	2,5	6	15
54,55,56,57	Вентиляция	5,5	4	22
Освещение	0,4	84	33,6
Итого	—	57	354,2

Расчет сменной мощности

Сменная мощность учитывает количество мощности, израсходованной в период наиболее загруженной смены.

кВт (3.1) [11]

— коффициент использования электроприёмника.

к (3.2)

Величена , , опредиляется из таблицы.

Для расчета приемники объединяют в группы с одинаковым режимом работы и, следовательно с одинаковым , , . Таблица состовляется на основании сводной таблицы нагрузки цеха. Расчет производим в таблице 3.2.

Таблица 3.2 Таблица электрической нагрузки инструментального цеха

Наименование	№, шт	Р∑, кВт				, кВт	квар
Поперечно-строгальные станки	5	42,5	0,2	0,6	1,73	8,5	14,71
Токарно-револьверные станки	8	22,4	0,14	0,5	1,73	3,14	5,43
Одношпиндельные автоматы токарные	5	17,5	0,14	0,5	1,73	2,45	4,24
Токарные автоматы	9	67,5	0,14	0,5	1,73	9,45	16,35
Алмазно-расточные станки	6	13,2	0,14	0,5	1,73	1,85	3,20
Горизонтально фрезерные станки	7	66,5	0,2	0,7	1,3	13,30	17,29
Вертикально фрезерные станки	1	16	0,2	0,7	1,3	3,20	4,16
Наждачные станки	4	12	0,14	0,8	0,7	1,68	1,18
Кран балки	2	26	0,06	0,5	1,75	1,56	2,73
Заточные станки	6	15	0,14	0,8	0,7	2,1	1,47
Вентиляция	4	22	0,7	0,85	0,6	15,40	9,24
Освещение	32,8	0,8	0,85	0,6	28,56	17,14
Итого	57	354,2	91,18	97,12

Определяем сменную мощность на примере сверлильно-расточных станков:

(3.3)

(3.4)

, (3.5)

-коэффициент использования электроприемника среднее значение;

-полная сменная суммарная мощность;

-Полная номинальная сменная суммарная мощность;

-реактивная сменная суммарная мощность;

;

Определяем среднее значение для данного цеха:

; (3.6)]

;

Расчет электрической нагрузки производится для выбора питающей трансформаторной подстанции, которая выбирается общей для цеха, или для нескольких цехов, расположенных в непосредственной близости друг от друга. Поэтому для дальнейшего расчета общей сменной мощности необходимо определить с учетом нагрузки соседних участков, которая определяется аналогично произведенного расчета и результаты сводятся в Таблицу 3.3

Как рассчитать мощность двигателя для подъема груза + видео обзор

Расчёт статической мощности двигателя подъёма и предварительный выбор мощности

Статическая мощность двигателя при подъёме груза:

Статическая мощность при спуске груза в тормозном режиме:

Статическая мощность при подъёме пустого крюка:

Статическая мощность при силовом спуске пустого крюка:

Эквивалентная мощность двигателя:

Номинальная мощность двигателя выбирается по условию:

По справочнику [1, табл.1-3] выбираем асинхронный двигатель с фазным ротором серии: МНТ511-8

По справочнику [1, табл.19] выбираем редуктор с передаточным числом ближайшим к расчетному: двухступенчатый редуктор i_р=25

Проверка двигателя на нагрев

Статический момент при подъёме груза:

Статический момент при спуске груза:

Статический момент при подъёме пустого крюка:

Статический момент при спуске пустого крюка:

Приведённый момент инерции двигателя подъёма с грузом:

=73,8(рад/с) номинальная скорость двигателя.

Момент инерции без груза:

Время пуска двигателя при подъёме груза:

Время пуска двигателя при тормозном спуске груза:

Время пуска при подъёме пустого крюка:

Время пуска при спуске пустого крюка:

Время работы двигателя с установившейся скоростью:

Эквивалентный момент двигателя за цикл работы привода подъёма:

Двигатель проходит проверку на нагрев при выполнении условия:

Расчет мощности двигателей для вертикального перемещения

2 способа расчета: теоретический и оценочный

Иногда мы слишком всё усложняем! Боб Адамс, инженер SERAPID, рассказывает о простом расчете мощности двигателя для вертикального перемещения.

По сути, мощность – это скорость выполнения работы. Вспомним школьный курс физики:

1 Вт = 1 Н·м/с => другими словами, можно прилагать 1 Н, обеспечивая скорость 1 м/с, или же 10 Н (1 кгс), обеспечивая скорость 100 мм/с. В обоих случаях получается 1 ватт. В британской системе мер и весов используется лошадиная сила. 1 л. с. ≈ 750 Вт.
Понятие мощности легко применимо для расчета мощности, необходимой для подъема груза. Если вы знаете, какое усилие необходимо приложить для подъема и с какой скоростью он осуществляется, у вас есть отправная точка для определения требований к мощности двигателя.

• Классический метод (теоретический)

В некоторых случаях не избежать бумажной работы и обоснования расчета. Для повышения надежности и безопасности, возможно, придется выполнить полные вычисления. Упомянутые данные дают первое представление о том, как быстро надо осуществлять подъем и сколько весит груз. Полное и подробное объяснение выходит за рамки этого блога, но в приведенном далее обзоре можно найти дополнительные параметры, которые следует принять во внимание.

Ускорение
(0,2 м/с в 1 с)

F_a = 200 кг · 0,2 м/с² = 40 Н

Необходимая суммарная сила

F_сум = P + F_μ + F_a = 2000 + 200 + 40 = 2240 Н

Эта суммарная сила, умноженная на скорость (здесь v = 0,2 м/с), определяет мощность брутто. Ее необходимо умножить на коэффициент полезного действия привода, составляющий от 60 до 80% (от 0,60 до 0,80). В данном случае ε = 0,75.
Еще необходимо использовать коэффициент запаса прочности (часто SF берут в интервале от 1,3 до 1,5). В данном случае

Sf = 1,3. С учетом всего изложенного находим
Sf · Fсум · v / ε = 1,3 · 2240 · 0,2 / 0,75 = 777 Вт

Выбираем двигатель мощностью 800 Вт.

• Оценочный метод
Во многих случаях мы не можем тратить время на выполнение полных вычислений, а иногда просто хотим проверить расчеты по предыдущему методу. Тогда достаточно будет умножить на 2 мощность брутто (необходимую только для подъема груза)

2 · (2000 Н · 0,2 м/с) = 800 Вт

Обратите внимание: оба метода дают примерно один и тот же результат. Так бывает довольно часто. Поэтому часто используют оценочный метод. Очень часто весьма надежный результат получается простым способом.

В таком расчете используется лишь очень упрощенный подход. Расчет должен учитывать ограничения по конкретному проекту и в любом случае должен быть подтвержден технической службой SERAPID.

Чтобы получить любую дополнительную информацию, обратитесь к своему контактному лицу SERAPID.

Боб Адамс, технический менеджер SERAPID в США

Расчет и выбор электродвигателя для грузоподъемного механизма

Грузоподъемные устройства служат для вертикального и

горизонтального перемещения грузов на небольшие расстояния.

Тельферы и кран-балки относятся к легким грузоподъемным

механизмам для подъема и перемещения грузов на складах и в цехах

массой до 5 тонн. Они относятся к подвесным электротележкам. Кран-

балка являются упрощенной конструкцией мостового крана, т.к. она

выполнена в виде одной балки.

Для подвесных электротележек, применяются 3-х фазные АД с К.З.

ротором серии MTKF или МТКН, Для мостовых кранов где требуется

регулирование скорости движения их механизмов применяется АД с

фазным ротором MTF или МТН.

Статическая мощность Р ст.п, кВт на валу двигателя в установившемся

режиме при подъеме затрачивается на перемещение груза по вертикали и

на преодоление потерь на трение. Рассчитывается по формуле:

(2.29) [6]

Где, G, H – сила тяжести поднимаемого груза;

G₀, H – сила тяжести грузоподъемного устройства при расчете принять

ɳ- к.п.д. подъемного механизма, при подъеме полного груза ɳ=0.8 о.е.

V_n, м/с – скорость подъема груза

V_n=(0.15-0.2) м/с – В соответствии с видом грузоподьемного механизма и его номинальной грузоподьемности принимаем, что скорость подъема груза

Для проектирования инструментального цеха применяется кран-балка, грузоподъемностью 5 тонн. Сила тяжести груза при номинальной грузоподъемности, грузоподъемного механизма рассчитывается по форуме:

Где, m=5000 кг – масса поднимаемого груза.

g=9.81 м/с 2 – ускорение свободного падения

Тогда G=5000*9.81=49050 Н

Сила тяжести грузозахватывающего устройства рассчитывается по формуле:

Производим определение расчетной мощности на валу двигателя подъемной лебедки кран-балки:

В соответствии с данным расчетом производим выбор приводного кранового асинхронного двигателя, у которого номинальная мощность:

При этом необходимо учитывать номинальную величину относительной продолжительности включения эл привода грузоподъемного механизма:

Таблица 2.7 Технические характеристики кранового электродвигателя

Тип двигателя	Рном, кВт ПВ-25%	nном,об/мин	Iном, А	Cos φ	ɳном, %	Iпус, А
MTKF311-6	13	8.95	34.5	0.8	76.5	130

2.7 Сквозная таблица с характеристиками электрооборудования

Табилца 2.8 Характеристика оборудования Инструментального цеха

Расчет электрической нагрузки

Номинальная мощность -это полезная мощность, которая указывается в паспортных данных электроустановок (паспортная). Для электродвигателей станков, вентиляторов насосов, комплексов и пр.

Для многодвигательных станков определяется как суммарная мощность установленных на станке или агрегате электрических двигателей. Этот расчет рекомендуется представить в виде таблицы. Составляем сводную таблицу нагрузки цеха, заносим в таблицу 3.1

Таблица 3.1 Сводная таблица электрической нагрузки цеха

Расчет сменной мощности

Сменная мощность учитывает количество мощности, израсходованной в период наиболее загруженной смены.

кВт (3.1) [11]

— коффициент использования электроприёмника.

к (3.2)

Величена , , опредиляется из таблицы.

Для расчета приемники объединяют в группы с одинаковым режимом работы и, следовательно с одинаковым , , . Таблица состовляется на основании сводной таблицы нагрузки цеха. Расчет производим в таблице 3.2.

Таблица 3.2 Таблица электрической нагрузки инструментального цеха

Определяем сменную мощность на примере сверлильно-расточных станков:

(3.3)

(3.4)

, (3.5)

-коэффициент использования электроприемника среднее значение;

-полная сменная суммарная мощность;

-Полная номинальная сменная суммарная мощность;

-реактивная сменная суммарная мощность;

;

Определяем среднее значение для данного цеха:

; (3.6)]

;

Расчет электрической нагрузки производится для выбора питающей трансформаторной подстанции, которая выбирается общей для цеха, или для нескольких цехов, расположенных в непосредственной близости друг от друга. Поэтому для дальнейшего расчета общей сменной мощности необходимо определить с учетом нагрузки соседних участков, которая определяется аналогично произведенного расчета и результаты сводятся в Таблицу 3.3

Таблица 3.3 Расчет общей сменной мощности цеха

Расчет и выбор мощности двигателя подъема

ВВЕДЕНИЕ

Для работы в индукционном цехе, а также перемещения котлов с расплавленным металлом используют мостовой кран. Разновидности мостовых кранов используемых в индукционном цехе:

2) Кран мостовой двухбалочный магнитный г/п: 5т, 7т, 11т, 14т, 15.5т, 16т, 17.5т, 20т, 20.5т, 21т, 21.5т, 22.5т, 23т, 26т, 28т, 30т, 32.5т, 35т, 37.5т, 45т, 52.5т, 55т, 57.5т, 62т предназначен для подъема и транспортировки стальных и чугунных грузов, подачи листовых и цилиндрических заготовок, плит, чушек, скрапа, изложниц для разливки стали, стружки и других ферромагнитных материалов на металлообрабатывающие станки, при перегрузке небольших партий металла, труб, кругов на металлобазах, перемещения металлических грузов внутри цехов на различных производствах при температуре окружающего воздуха от минус 35° С до плюс 40° С в среде, не насыщенной химически активными газами, парами и пылью, разрушающими металлы и электрическую изоляцию.

3) Кран мостовой двухбалочный литейный предназначен для перемещения и заливки/разлива жидкого металла. Краны литейных цехов работают в непрерывно при интенсивном использовании оборудования, наличием высокой температуры окружающей среды и излучением теплоты от раскаленного или расплавленного металла. Кабина управления краном выполняется теплоизолированной, в ней также оборудуется установка для кондиционирования воздуха. Учёт режима работы крана при проектировании и выборе электрооборудования определяет энергетические показатели и надёжность при эксплуатации крановой установки. Правилами Госгортехнадзора предусматривается четыре режима работы механизмов: лёгкий-Л, средний-С, тяжёлый-Т, весьма тяжёлый-ВТ.

1.Технология работы мостового крана

Рисунок 1. Конструкция мостового крана

Рисунок 2. Внешний вид мостового крана

Рисунок 3. Кинематическая схема механизма подъема главного крюка

Требования к электрооборудованию мостового крана

В состав электрооборудования крана входят электродвигатели: подъема; перемещения тележки; моста; тормозные устройства, установленные на валу каждого двигателя, сопротивление пускорегулирующей защитная панель, конечные выключатели, вспомогательные и цеховые троллеи.

Электрооборудование крана относится к категории потребителей не ниже 2, краны пожаро-взрывоопасных цехов к 1 категории. ЭО запитывается напряжением не более 500В переменного тока. ЭО запитано от главных «цеховых» троллеях, через токосьемники напряжение подается на вспомогательный троллей расположенный под мостом или гибкий шланговый кабель подающий питание на защитную панель крана он которой через вводный рубильник, линейный контактор, аппараты защиты напряжение гибким шланговым кабелем подается на привода крана. По требованиям ростехнадзора шкаф защитной панели запирается индивидуальной ключ биркой.

2.1 Требования к электроснабжению крана

Электрооборудование крана выполняется и эксплуатируется в соответствии с «Правила устройств и безопасной эксплуатации грузоподъемных механизмов».

Краны относятся к категории потребителей не ниже 2-й, краны взрыво-пожароопасных помещений к 1-й.

Электроснабжение осуществляется от напряжения не более 500В: 380 переменного тока, 440 постоянного тока.

Электроснабжение крана осуществляется по главным (цеховым) троллеям через скользящие токосъемники, питание подается на вспомогательный троллей или гибкий шланговый кабель к защитной панели крана, расположенной в кабине крановщика. Питание к двигателям крана подается через защитную панель через вводный рубильник. О подаче напряжения на главные цеховые троллеи указывают три сигнальные лампы, расположенные в месте подачи питания.

Шкаф защитной панели отпирается индивидуальной ключ-биркой, которая не может быть выдернута без операции отключения.

2.2 Основные виды защит крана.

На кранах обязательны к применению следующие виды защит:

-максимально токовая защита от токов КЗ и сверх перегрузов свыше 25%, осуществляется реле максимального тока КаМ.

Рисунок 4. Схема включения реле максимального тока

-тепловая защита на кранах не применяется.

-нулевая защита, это защита от само запуска двигателя при отключении, восстановлении напряжения. Осуществляется через линейный контактор который получает питание только при установке всех контроллеров крана в нулевое положение.

-на всех механизмах крана устанавливаются нормально закрытые тормоза, на кранах взрыво-пожароопасных помещений два тормоза.

-на дверях кабины и люке выхода на мост устанавливается конечники отключения питания защитной панели при открытии дверцы.

-конечное положение всех механизмов крана снабжены конечными выключателями.

-все металло конструкции крана заземляются через подкрановые пути с общим контуром заземления цеха.

2.3 Требования к ЭП крана

-диапазон регулирования скорости 4:1, 10:1 для специальных кранов

-ограничение ускорений и торможений при минимальной длительности переходных процессов, для уменьшения раскачивания груза, проскальзывания ходовых колес при обеспечении оптимальной производительности крана

-высокая жесткость механических характеристик

Данным требованиям удовлетворяют три системы ЭП:

1) Нерегулируемый или двухскоростной АД с КЗ ротором, краново-металлургической серии MTKF,MTKH

MT – краново-металлургическая серия

F или H – класс изоляции обмоток

Система применяется в тельферах и кран балках.

2) АД с фазным ротором и регулированием скорости изменения сопротивления на роторе с помощью кулачковых или магнитных контроллеров. С двигателями серии MTH,MTF.

3) Частотно-регулируемый ЭП. АД с КЗ ротором серии ATMK.

В курсовом проекте для ЭП крана применяем АД с фазным ротором.

Рисунок 5. Режимы работы двигателя подъема в системе ЭП крана

2.4 Режимы работы ЭО крана. Расчет продолжительности включения.

ЭО крана выполняется и эксплуатируется в повторно кратковременном режиме S3. В зависимости от продолжительности включения крана, производительный цикл различает следующие разновидности режимов работы:

-Л – легкий режим, характеризуется продолжительностью включения ПВ=10-15%. В данном режиме работают строительно-монтажные краны, насосы компрессорных станций, ремонтных производств.

-С – средний режим, ПВ=15-25%, краны механических и сборных цехов машиностроительных заводов.

-Т – тяжелый режим, ПВ=25-40%, краны производственных цехов.

-ВТ – весьма тяжелый, ПВ=40-60%, технические краны металлургического производства.

Для крана цеха индукционной плавки металла принимаем весьма тяжелый режим работы, ПВ=60%.

Для расчета продолжительности включения ЭП крана рассчитывем время работы привода подъема тележки моста

где, — скорость подъема, тележки, моста

Н – высота подъема, м

— длина подкрановых путей, м

Находим суммарное время работы крана за цикл

Суммарное время отключения крана

Продолжительность включения приводов подьема тележки и моста за цикл работы крана

Расчет и выбор мощности двигателя подъема

3.1 Расчет статических нагрузок и предварительный выбор двигателя подъема.

Статические нагрузки для привода подъема обусловлены силой тяжести, которая носит активный характер, который может как помогать движению (при спуске груза), так и мешать движению (при подъеме груза).

g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/

Сила тяжести груза

Сила тяжести грузозахватывающего устройства

Статическая мощность двигателя при подъеме груза

где — КПД привода подъема

Статическая мощность двигателя при спуске груза в тормозном режиме

Статическая мощность двигателя при подъеме пустого крюка

где — КПД механизма подъема без нагрузки

где — коэффициент загрузки

Статическая мощность при силовом спуске крюка

Эквивалентная мощность двигателя

Номинальная мощность двигателя выбирается по условию

где — коэффициент запаса, учитывающий перегрузку двигателя

Данному условию удовлетворяет АД с фазным ротором серии: МТН 612-6

3.2 Проверка двигателя на нагрев, перегрузочную и пусковую способность.

При работе в ЭП крана двигатель должен поднять максимальный груз даже при возможной просадке напряжения сети на 15%, при этом пуск двигателя подъема должен осущесвиться за время от 1 до 5 секунд для предотвращения резких толчков и обеспечения заданной производительности крана т.к. в периуды пуска двигатель перегревается пусковым током в 2,5 раз превышающим номинальное значение, осуществляем проверку двигателя на нагрев. Для уменьшения скорости барабана подъемной лебедки на валу двигателя устанавливается редуктор, на барабане полиспаст.

Предаточное число редуктора

где -число оборотов, об/мин

-радиус барабана подъемной лебедки, м

-передаточнео число полиспаста

Принимаем к установке редуктор [1, табл. 16] двух ступенчатый, 2-й рядный с передаточным числом 28

Статический момент двигателя при подъеме груза

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

При выполнении данного условия выбранный двигатель проходит проверку на перегрузочную способность.

Статический момент двигателя при спуске груза в тормозном режиме

Статический момент двигателя при подьеме пустого крюка

Статический момент при спуске пустого крюка в силомов режиме

Момент инерции двигателя подъема с грузом

где, — угловая скорость двигателя,

Момент инерции привода подъема без груза

Время пуска двигателя при подъеме груза

где, — пусковой момент двигателя

Оптимальное время пуска с грузом для двигателя подъема от 1 до 5 секунд. Если секунды, то необходимо ограничить пусковой момент двигателя задаваясь оптимальным временем пуска

Если время пуска с грузом больше 5 секунд то необходимо выбрать двигатель большей мощности.

Как рассчитать двигатель для 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%

При выполнении данного условия выбранный двигатель проходит проверку на перегрузочную способность.

Статический момент двигателя при спуске груза (3.2.4)

Статический момент при подъеме пустого крюка (3.2.4)

Статический момент при спуске пустого крюка (3.2.5)

Момент инерции двигателя подъема с грузом (3.2.6)

Где Wном-угловая скорость двигателя,

Момент инерции привода подъема без груза (3.2.8)

Время пуска двигателя при подъеме груза (3.2.9)

где Мпуск — пусковой момент двигателя

Оптимальное время пуска с грузом для двигателя подъема от 1 до 5 секунд

Если tп<1сек, то необходимо ограничить пусковой момент двигателя, задаваясь оптимальным временем пуска

Время пуска двигателя при спуске груза (3.2.10)

Время пуска двигателя при подъеме пустого крюка (3.2.11)

Время пуска двигателя при спуске пустого крюка в силовом режиме (3.2.12)

Среднее установившееся время работы крана с постоянной скоростью (3.2.13)

Эквивалентный момент двигателя за цикл работы крана (3.2.15)

Номинальный момент двигателя (3.2.16)

Выбранный двигатель проходить проверку на нагрев при выполнении условия (3.2.17)

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.

m₀ — масса грузозахватного устройства, т;

з_м — коэффициент полезного действия механизма;

i — передаточное отношение редуктора и полипаста.

где щ_н — угловая скорость вращения двигателя, рад/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.

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

?_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.

Расчет и выбор электродвигателя для грузоподъемного механизма

горизонтального перемещения грузов на небольшие расстояния.

Тельферы и кран-балки относятся к легким грузоподъемным

механизмам для подъема и перемещения грузов на складах и в цехах

массой до 5 тонн. Они относятся к подвесным электротележкам. Кран-

балка являются упрощенной конструкцией мостового крана, т.к. она

выполнена в виде одной балки.

Для подвесных электротележек, применяются 3-х фазные АД с К.З.

ротором серии MTKF или МТКН, Для мостовых кранов где требуется

регулирование скорости движения их механизмов применяется АД с

фазным ротором MTF или МТН.

Статическая мощность Р ст.п, кВт на валу двигателя в установившемся

режиме при подъеме затрачивается на перемещение груза по вертикали и

на преодоление потерь на трение. Рассчитывается по формуле:

(2.29) [6]

Где, G, H – сила тяжести поднимаемого груза;

G₀, H – сила тяжести грузоподъемного устройства при расчете принять

ɳ- к.п.д. подъемного механизма, при подъеме полного груза ɳ=0.8 о.е.

V_n, м/с – скорость подъема груза

V_n=(0.15-0.2) м/с – В соответствии с видом грузоподьемного механизма и его номинальной грузоподьемности принимаем, что скорость подъема груза

Для проектирования инструментального цеха применяется кран-балка, грузоподъемностью 5 тонн. Сила тяжести груза при номинальной грузоподъемности, грузоподъемного механизма рассчитывается по форуме:

Где, m=5000 кг – масса поднимаемого груза.

g=9.81 м/с 2 – ускорение свободного падения

Тогда G=5000*9.81=49050 Н

Сила тяжести грузозахватывающего устройства рассчитывается по формуле:

Производим определение расчетной мощности на валу двигателя подъемной лебедки кран-балки:

В соответствии с данным расчетом производим выбор приводного кранового асинхронного двигателя, у которого номинальная мощность:

При этом необходимо учитывать номинальную величину относительной продолжительности включения эл привода грузоподъемного механизма:

ПВ=25% — легких механизмов до 5 тон

Таблица 2.7 Технические характеристики кранового электродвигателя

Тип двигателя	Рном, кВт ПВ-25%	nном,об/мин	Iном, А	Cos φ	ɳном, %	Iпус, А
MTKF311-6	13	8.95	34.5	0.8	76.5	130

2.7 Сквозная таблица с характеристиками электрооборудования

Табилца 2.8 Характеристика оборудования Инструментального цеха

Расчет электрической нагрузки

Номинальная мощность -это полезная мощность, которая указывается в паспортных данных электроустановок (паспортная). Для электродвигателей станков, вентиляторов насосов, комплексов и пр.

Для многодвигательных станков определяется как суммарная мощность установленных на станке или агрегате электрических двигателей. Этот расчет рекомендуется представить в виде таблицы. Составляем сводную таблицу нагрузки цеха, заносим в таблицу 3.1

Таблица 3.1 Сводная таблица электрической нагрузки цеха

№ Установленного оборудования	Наименование	Рстанка, кВт	№ ,шт	Р∑, кВт
1,2,40,41,46	Поперечно-строгальные станки	8,5	5	42,5
3,5,6,7,28, 29,30,31	Токарно-револьверные станки	2,8	8	22,4
4,8,32,33,34	Одношпиндельные автоматы токарные	3,5	5	17,5
9,10,11,12, 13,14,15,26,27	Токарные автоматы	7,5	9	67,5
16,17,19, 20,44,45	Алмазно-расточные станки	2,2	6	13,2
18,21,22,23, 24,25,37	Горизонтально фрезерные станки	9,5	7	66,5
38	Вертикально фрезерные станки	16	1	16
35,36,50,51	Наждачные станки	3	4	12
39,47	Кран балки	13	2	26
42,43,48,49,52,53	Заточные станки	2,5	6	15
54,55,56,57	Вентиляция	5,5	4	22
Освещение	0,4	84	33,6
Итого	—	57	354,2

Расчет сменной мощности

Сменная мощность учитывает количество мощности, израсходованной в период наиболее загруженной смены.

кВт (3.1) [11]

— коффициент использования электроприёмника.

к (3.2)

Величена , , опредиляется из таблицы.

Для расчета приемники объединяют в группы с одинаковым режимом работы и, следовательно с одинаковым , , . Таблица состовляется на основании сводной таблицы нагрузки цеха. Расчет производим в таблице 3.2.

Таблица 3.2 Таблица электрической нагрузки инструментального цеха

Наименование	№, шт	Р∑ , кВт				, кВт	квар
Поперечно-строгальные станки	5	42,5	0,2	0,6	1,73	8,5	14,71
Токарно-револьверные станки	8	22,4	0,14	0,5	1,73	3,14	5,43
Одношпиндельные автоматы токарные	5	17,5	0,14	0,5	1,73	2,45	4,24
Токарные автоматы	9	67,5	0,14	0,5	1,73	9,45	16,35
Алмазно-расточные станки	6	13,2	0,14	0,5	1,73	1,85	3,20
Горизонтально фрезерные станки	7	66,5	0,2	0,7	1,3	13,30	17,29
Вертикально фрезерные станки	1	16	0,2	0,7	1,3	3,20	4,16
Наждачные станки	4	12	0,14	0,8	0,7	1,68	1,18
Кран балки	2	26	0,06	0,5	1,75	1,56	2,73
Заточные станки	6	15	0,14	0,8	0,7	2,1	1,47
Вентиляция	4	22	0,7	0,85	0,6	15,40	9,24
Освещение	32,8	0,8	0,85	0,6	28,56	17,14
Итого	57	354,2	91,18	97,12

Определяем сменную мощность на примере сверлильно-расточных станков:

(3.3)

(3.4)

, (3.5)

-коэффициент использования электроприемника среднее значение;

-полная сменная суммарная мощность;

-Полная номинальная сменная суммарная мощность;

-реактивная сменная суммарная мощность;

;

Определяем среднее значение для данного цеха:

; (3.6)]

;

Расчет электрической нагрузки производится для выбора питающей трансформаторной подстанции, которая выбирается общей для цеха, или для нескольких цехов, расположенных в непосредственной близости друг от друга. Поэтому для дальнейшего расчета общей сменной мощности необходимо определить с учетом нагрузки соседних участков, которая определяется аналогично произведенного расчета и результаты сводятся в Таблицу 3.3