Построение нагрузочной диаграммы механизма и предварительный выбор двигателя

Момент на валу барабана и момент сопротивления на валу двигателя должны быть рассчитаны для трех режимов: подъем и спуск груженой тележки, спуск порожней тележки. Одновременно для этих режимов определяется режим работы двигателя: если на­правление вращения барабана совпадает с направлением действия момента, то последний является движущим и, следовательно, электродвигатель работает в тормозном режиме; в противном случае момент будет двигательным.

В дальнейшем будем использовать модули полученных моментов, так как их знаки зависят от направления вращения, принятого за положительное. Получаемые же в данном расчете знаки не имеют такой привязки, они определяют только режим работы двигателя: двигательный (положительный), тормозной (отрицательный).

1 Подъем груженой тележки.

Вес тележки будет равен:

G = (m_н + m_о) · g = (4000 + 1500) · 9,8 = 53900 (1)[4]

m_н – масса поднимаемого груза

m_о – масса тележки

g – ускорение свободного падения

Для определения результирующего усилия на ободе барабана необходимо вес тележки разложить на составляющие:

G1= G · sin a = G· sin 60 = 53900 · 0,866 = 46677 Н (2)[4]

G2 = G · cos a = G · cos 60 = 53900 · 0,5 = 26950 Н (3)[4]

Сила трения при движении тележки равна:

Fтр = G2 · К = 26950· 0,025= 673 Н (4)[4]

Усилие натяжения подъемного каната тележки равно:

F1 = G1 + Fтр = 46677 + 637 = 47350Н (5)[4]

Усилие натяжения каната противовеса равно:

F2 = g · m_п = 9,8 · 2700= 26460 Н (6)[4]

Момент на валу барабана находится:

М_б = 1/2 · D_б · (F_наб · 1/h_б – F_сб · h_б) (7)[4]

В данном случае F_наб - усилие на набегающей ветви каната, F_сб- усилие на сбегающей ветви каната.

M_б1 = 1/2 · 0.6 · (47350· 1/0,95 – 26460· 0,95) = 7411,5 Н·м (8)[4]

Режим работы двигателя - двигательный.

2 Спуск порожней тележки.

Вес тележки будет равен:

G= m₀ · g = 1500 · 9,8 = 14700 Н

G1=14700·sin60=14700·0,866=12730Н
G2 = 14700 · cos 60 = 14700 · 0,5 = 7350 Н
Fтр = 7350 · 0,025 = 183 Н

F1=12730-183=12547Н
F2 = g · m_п = 9,8 · 2700 =26460 Н

В данном случае F2 =F_наб усилие на набегающей ветви каната, F1=F_сб - усилие на сбегающей ветви каната.

М_б2 = 1/2 · 0,6 · (26460· 1/0,95 - 12547· 0,95) = 4779 Н·м

Режим работы двигателя - двигательный.

3 Спуск груженой тележки.

Вес тележки будет равен:

G = (mп+mo) · g = (4000 + 1500) · 9,8 = 53900 Н

По формулам находим:

G1= 53900· sin 60 =53900 · 0,866 = 46677 Н

G2 = 53900 · cos 60 = 53900 · 0,5 = 26950 Н

Fтр = 26950 · 0,025 = 673 Н

F1= 46677– 637 = 46004 Н

F2 = g · m_п = 9,8 · 2700 = 26460 Н

В данном случае F2 - усилие на набегающей ветви каната, F1 - усилие на сбегающей ветви каната.

М_б3 = 1/2 · 0,6 · (26460 · 1/0,95 - 46004· 0,95) = - 4755 Н·м (9)[4]

Режим работы двигателя – тормозной

Приведение сил и моментов к валу двигателя производится согласно формулам:

двигательный режим: тормозной режим:

М_д = М_д = (10)[4]

тогда для первых двух режимов имеем:

М_С1 = М_Д1 = = 201,3 Н·м

М_С2 = М_Д2 = = 129Н·м

для третьего режима имеем:

М_С3 = М_Д3 = = - 109,3 Н·м

Построение упрощенной нагрузочной диаграммы

Под нагрузочной диаграммой механизма понимается зависимость от времени момента или мощности статической нагрузки на валу двигателя за цикл работы механизма. Рабочими являются первый и второй режимы: подъем груженой тележки и спуск порожней. На данном этапе можно построить лишь упрощенную нагрузочную диаграмму, пренебрегая временем и путем переходных процессов. Тогда цикл работы будет склады­ваться из времени установившегося движения (t_y = l_о /V_H) и времени пауз (t_о).

t_у = l_o / V_н = 20 / 0,8 = 25 сек; (11)[3]

t_о = 40 сек;

t_ц = 2·(25+40) = 130 сек

Рисунок 5 Упрощенная нагрузочная диаграмма

Предварительный выбор двигателя

Нагрузочная диаграмма механизма является исходным материалом для предварительного выбора двигателя.

По упрощенной нагрузочной диаграмме определяют ПВ и среднеквадратичный момент

М_ск = = = = 169,3 Н·м (12)[3]

ПВр = = = 0,384 (13)[3]

Выбор типоразмера двигателя производится исходя из двух условий:

а) номинальный момент двигателя должен удовлетворять условию:

М_н К₃ · М_ск · = 1,2 · 169,3 · = 199 (14)[3]

где К₃ = 1,2 - коэффициент запаса, учитывающий влияние динамических нагрузок;

ПВ_Н = 40 % - номинальная продолжительность включения двигателей повторно-кратковременного режима работы.

б) номинальная скорость двигателя должна выбираться ближайшей к номинальной скорости механизма V_H, пересчитанной на вал двигателя:

n_нм = = = 1019 об/мин (15)[3]

Таким образом, мы должны выбрать двигатель с моментом, ближайшим большим к 199 Н·м, и скоростью около 1019 об/мин. Первое условие необходимо соблюдать точно, второе - по возможности.

ω_н = = = 106 рад/c

Р_н = М_н · ω_н = 199· 106 = 21094 Вт (16)[3]

На этих основаниях выбираем асинхронный двигатель с фазным ротором 4МТ 200 6.

Его паспортные характеристики следующие:

Таблица 2 Техническая характеристика асинхронных двигателей с фазным ротором 4 МТ, 380 В, 50 Гц, ПВ=40%

Тип двигателя	Число полюсов	Мощность кВт	Частота вращения об/мин	I 1 ном А	E 2м В	I2 ном A А	M max Н*м	J д кг/
4МТ200 6								0.57

Date: 2015-08-24; view: 658; Нарушение авторских прав