книги / Расчеты металлургических кранов

где / — коэффициент трения в подшипниках цапфы; для подшип-

рекосы.

При оценке интенсивности пуска в таком механизме подъема следует учитывать, что в результате совмещения рабочих операций увеличатся нагрузки в направляющих за счет действия сил инер­ ции, возникающих при неустановившемся процессе работы одного или даже двух механизмов передвижения. Тогда полная расчет­

где h — расстояние от центра тяжести до верхнего подшипника

принимают потери на подвижных и неподвижных блоках одинако­ выми, между тем, это, строго говоря, не так. Если учесть раз­ ную величину потерь на этих блоках, то к. п. д. полиспастов можно уточнить (см. табл. 17). Особенно ощутительно уточнение при большой кратности полиспаста (литейные краны и др.).

Выбирая двигатель по мощности установившегося движения, необходимо учитывать режим работы [30], род и напряжение элек­ трического тока. Кроме того, следует иметь в виду, что, номен­ клатура выпускаемых электродвигателей включает в себя двух­ скоростные двигатели серии МТКМ и др. [12].

Предварительно выбранный по мощности установившегося движения электродвигатель должен обеспечивать необходимое время пуска. Принимая для упрощения, что разгон системы про-

110

Таблица 17

К. п. д. канатных полиспастов крановых механизмов

исходит под действием постоянного по величине среднепускового момента двигателя по закону равноускоренного движения, про­ верку выполняют по формуле

375М и зб с е к '

где GD% — маховой момент механизма, приведенный к первому валу механизма при разгоне, в кгс-м2;

tit — скорость вращения первого вала в об/мин; М„зб— избыточный момент двигателя в кгс м.

Маховой момент механизма определяется по формуле

GDip = бр (GD2)1 + кгс • м2,

где бр — коэффициент приведения вращающихся частей [к первому

GD\ — маховой момент первого вала; маховые моменты ротора электродвигателя, моторной полумуфты и тормозного шкива, данные по маховым моментам ранее выпускав­

знак минус берется при разгоне вверх, знак плюс — пр-и разгоне вниз.

Среднепусковой момент (для всех электродвигателей, кроме асинхронного с короткозамкнутым ротором)

Мср, „ = ^!1£Р+ ^п,ах 975 Мьг КГС.М)

где Фпер — кратность перегрузки при переключении с одной характеристики на другую; обычно фпер =1,1;

Фшах — максимальная кратность перегрузки двигателя, до­ пускаемая схемой электрооборудования при пуске (не путать с каталожной величиной кратности макси­ мального момента); для асинхронных электродвига­ телей: с фазным ротором фтах = 1,9 ч-2,1, шунтового Фшах = 2,3-ч-2,5, сериесного фтах = 2,5 4-2,9, компаундного фотах = 2,6-J-2,7.

112

Для электродвигателей с короткозамкнутым ротором

Мср. п = (0,8-5-0,9) Mmax,

где Мтах — опрокидывающий момент.

Грузовой момент на первом валу при разгоне

М _ Qp£>6 К Г С М .

гр. ip — 2ir)M

В целях обеспечения необходимой производительности меха­ низма желательно, чтобы время разгона не превышало 1—2 сек.

Приведенная выше методика определения времени разгона основана на использовании расчетной схемы вращательного дви­ жения, когда все параметры приведены к первому валу. Задача расчета времени разгона может быть решена и с помощью посту­ пательного движения, когда все параметры будут приведены к грузу. Тогда

Полная масса механизма т равна сумме приведенной массы вращающихся частей и массы груза:

Среднепусковая сила двигателя определяется его среднепус­ ковым моментом

._ Мср.П^Чм

КГС.

D6/2

Расчет времени разгона с помощью разных расчетных схем должен давать одинаковый результат, что можно использовать для контроля вычислений.

При уточненных расчетах необходимо учитывать переключе­ ния в схеме электрооборудования. В современном автоматизи­ рованном электроприводе крановых механизмов искусственные характеристики подбирают так, чтобы при переключениях в схеме управления (в момент перехода с одной характеристики на дру­ гую) величины наибольшей и наименьшей пусковых сил выдержи­ вались в строго определенных пределах [6, 32]. При линейных пусковых характеристиках (рис. 36) между числом искусственных характеристик (числом переключений) z, номинальным скольже­

нием естественной характеристики sH= 1 ------- (ан и v0—

113

соответственно номинальная скорость и идеальная скорость хо­ лостого хода) и кратностями перегрузок должно быть соотноше­ ние [6]

( ФП*Р

\ 'fmax

При выбранных величинах наибольшей кратности перегрузки, скольжения и числа переключений

Флер = Фтах V Фп

Знак минус берется при разгоне вверх , плюс — при силовом разгоне вниз. Заметим, что чем меньше знаменатель под знаком натурального логарифма отличается от нуля, тем больше время нуска.

Скорость системы в конце разгона

О)

114

Расчеты показывают, что эта скорость, как правило, очень мало отличается от номинальной скорости и поэтому дальнейших уточнений по величине времени разгона не требуется.

Время разгона до номинальной скорости можно подсчитать по формуле

Расчеты показывают, что это время при силовом опускании груза, как правило, в несколько раз меньше времени выдержки на первой ступени при подъеме.

Приведенные выше формулы позволяют легко определить путь

где

А = In Р1 шах —Q Рпер — Q

Если 'фпер > 1, то дополнительный путь разгона на естест­ венной характеристике при росте скорости движения от i>nep до vHбудет

115

Аналогично решается задача при силовом опускании. За время выдержки ti на первой стуйени путь разгона будет

Для оценки степени фактического использования пусковой мощности предварительно выбранного приводного электродви­ гателя проведем экстремальное исследование пусковой мощности на некоторой промежуточный пусковой характеристике q:

N q = (Q-\-maq) v q,

где ускорение

Рдшах (Ур— Щнач)— Qvо .

m v n

где 6q— электромеханическая постоянная электропривода. Заметим попутно, что приведенные выше выражения свидетель­

ствуют о том, что с течением времени текущее ускорение системы уменьшается от наибольшей величины

116

Так как при t = /м

»

то номер и-й характеристики, на рабочем участке которой насту­ пает максимум пусковой мощности, следует искать на основании неравенств

£“- 1> 0 ,5 > s “

(обычно и = 1-5-2).

Изложенное показывает, что для каждой характеристики, имею­ щей свое значение Pqmax, существует и свое значение максималь­ ной пусковой мощности (м. п. м.). Чем более полога эта характе­ ристика, тем больше Рчпах и, следовательно, тем больше макси­ мум мощности. Поэтому максимум максиморум пусковой мощности следует отыскивать на наиболее пологой, т. е. на естественной, характеристике. Но вместе с этим очевидно также, что м. п. м. находится за пределами ее рабочей части. Поэтому наибольшую величину пусковой мощности необходимо определять в точке вы­

степень перегрузки двигателя по пусковой мощности фф. и меньше кратности наибольшего пускового момента фшах.

Приведенные зависимости позволяют проследить влияние при­ нимаемого числа искусственных характеристик в схеме электро­ оборудования на время разгона. Соблюдение этих зависимостей делает ненужной проверку электродвигателя на фактическую пе­ регрузку по пусковой мощности.

Для электродвигателей металлургических кранов особое зна­ чение имеет проверка по условиям нагрева. Она производится в зависимости от графика работы или номинального режима ра­ боты. В обоих случаях определяют эквивалентную по нагреву нагрузку в виде эквивалентных силы тока Jt, мощности Ne или крутящего момента Ме. Для этого используют методы средних потерь или среднеквадратичных силы тока, мощности или момента 136].

117

Наиболее точным и пригодным для электродвигателей всех типов является метод средних потерь, но при пользовании им нужно иметь зависимость полных потерь в двигателе от его за­ грузки и знать постоянную данного двигателя, от которой зависит переменная часть потерь. Меньше сведений о двигателе требуется при использовании метода эквивалентного тока. Здесь нужно иметь временною зависимость для тока J = / (t), и тогда

Для ряда двигателей момент двигателя пропорционален силе тока (двигатели с параллельным и независимым возбуждением,

_ "е

Рис. 37. Коэффициент влияния пусковых режимов на эквива­ лентную мощностью

а — механизмы передвижения мостов кранов, перегружателей и тележек магнитных, грейферных кранов; б — механизмы подъема грейферных и ма­ гнитных кранов, механизмы передви­ жения тележек крюковых кранов; в — механизмы подъема крюковых кранов

ОOfBip0,4/tp

работающие при неизменном потоке возбуждения; асинхронные

сконтактными кольцами и короткозамкнутые при редких пусках).

Вэтих случаях может быть применен метод эквивалентного мо­ мента.

Для двигателей с параллельным возбуждением при неиз­ менном потоке и напряжении, а также для нерегулируемых асин­ хронных двигателей может применяться метод эквивалентной мощности.

Определение Ме и Ne производится аналогично определению J e [32, 36 и др.].

Для получения достоверного графика зависимости силы тока, момента или мощности двигателя не всегда имеется достаточно сведений. В этом случае можно воспользоваться среднестатисти­ ческими данными, рекомендуемыми ВНИИПТМАШем [3, 27, 32]. Порядок расчета будет следующий. Определяют время пусков t„ и время рабочих операций /р (среднестатистические данные при­ ведены настр. 17 и в табл. 7). По известной величине t j t p опреде­ ляют коэффициент влияния пусковых режимов на эквивалент­ ную мощность у (рис. 37), а затем — эквивалентную мощность рабочей части цикла

Nt = yN„T.

118

номинальная сила

п42,7-788.092

Ян = — щ — = 7740 кгс:

сила переключения

РПер = 7740* 1,36 = 10 510 кгс,

а это больше силы статистического сопротивления передвижению, что и тре­ буется.

Маховой момент механизма на первом валу при разгоне GDjp = 87 кгем2. Полная масса

Так как скорость переключения ипер = 0,378 м/сек очень мало отличаеюя от номинальной скорости vH= 0,388 м/сек, полученное время можно не уточнять.

119