Расчет и выбор крана для механического цеха

 

Расчет и  выбор мощности электродвигателя подъема.

Максимальная грузоподъемность – 8,5 т.

Максимальная высота подъема – 12 м.

Длина пролета (расстояние между рельсами) – 20 м.

Скорость подъема (опускания) – 0,28 м/с.

Скорость передвижения тележки  – 0,6 м/с.

Скорость передвижения крана – 1,2 м/с.

Режим работы ПВ – 25 %.

Масса крана – 15,4 т.

Масса тележки – 3 т.

Масса грейфера – 1,54 т.

Длина троллей – 68 м.

Диаметр колеса тележки – 0,25 м.

Диаметр колеса моста – 0,5 м.

Диаметр шейки оси моста – 0,08 м.

Диаметр шейки оси тележки – 0,05 м.

Расчет мощности электродвигателя по методу номинальных режимов рекомендуется  вести в следующей последовательности.

По исходным данным устанавливаем  номинальный режим работы механизма, для которого рассчитываем электродвигатель. Согласно таблицы 1 Куликов стр.11 принимаем  средний режим работы с коэффициентами. Кгр =1, Кr =1, Кс =0,67, число включений 120, t среды =25 ⁰с.

Определим мощность на валу двигателя  при статическом режиме работы:

 

где, G – грузоподъемность, т.е. вес поднимаемого груза.

G₀ – вес грейфера.

V – скорость движения.

η – КПД = 0,8

 

По мощности Рс по каталогу предварительно выбираем двигатель МТН 512-8 мощностью  Рн.с ≥ Рс и требуемой скоростью вращения n_ном.

 

Р2ном. кВт.	Nном. об/мин.	I1 А.	Cosφ	КПД. %	I2 А	Uрф. В	Мmax. Н*м	Махов. Кг*м2	Масса. Кг.
37	705	89	0,74	85	77	305	1370	1,43	570

 

Определим время пуска двигателя  по формуле.

где, а – допустимое ускорение  при пуске (выбираем по кривой).

Рассчитаем время установившегося  движения, принимая, что весь участок  пути подъема Н или перемещения  L проходит с установившейся скоростью V.

 

Н =12 м.

V =0,28 м/с.

Находим величину τ.

tn =1.86

ty =42.8

Определяем необходимую мощность двигателя при ПВ =25%.

γ – определяем по графику =0,88

k₁ – зависит от режима работы (средний) =0,75

Рнс =37 кВт.

По данному расчету окончательно выбираем двигатель МТF 412-8 больше чем Рнс при ПВ =25% но меньше чем Рс.

 

Р2ном. кВт.	Nном. об/мин.	I1 А.	Cosφ	КПД. %	I2 А	Uрф. В	Мmax. Н*м	Махов. Кг*м2	Масса. Кг.
26	715	68	0,68	82	71	248	883	3	345

 

Расчет и  выбор мощности электродвигателя моста.

Максимальная грузоподъемность – 8,5 т.

Скорость передвижения крана – 1,2 м/с.

Режим работы ПВ – 25 %.

Масса крана – 15,4 т.

Масса тележки – 3 т.

Масса грейфера – 1,54 т.

Длина троллей – 68 м.

Диаметр колеса моста – 0,5 м.

Диаметр шейки оси моста  – 0,08 м.

Расчет мощности электродвигателя по методу номинальных режимов рекомендуется  вести в следующей последовательности.

По исходным данным устанавливаем номинальный режим работы механизма, для которого рассчитываем электродвигатель. Согласно таблицы 1 Куликов стр.11 принимаем средний режим работы с коэффициентами. Кгр =1, Кr =1, Кс =0,67, число включений 120, t среды =25 ⁰с.

Определим мощность на валу двигателя при статическом режиме работы:

 

где, G – грузоподъемность, т.е. вес поднимаемого груза.

G₀ – вес грейфера.

V – скорость движения.

η – КПД = 0,9

Dк – диаметр колеса моста.

r – радиус шейки оси моста.

μ – коэффициент трения 0,1

f – коэффициент трения качения 0,0055

k – 1.5

Определим время пуска  двигателя по формуле.

где, а – допустимое ускорение  при пуске =0.27

По мощности Рс по каталогу предварительно выбираем двигатель MTF(H) 312–8 мощностью Рн.с ≥ Рс и требуемой скоростью вращения n_ном.

 

Р2ном. кВт.	Nном. об/мин.	I1 А.	Cosφ	КПД. %	I2 А	Uрф. В	Мmax. Н*м	Махов. Кг*м2	Масса. Кг.
10.5	705	30.5	0.71	77	43	165	422	3.86	210

 

Рассчитаем время установившегося  движения, принимая, что весь участок пути подъема Н или перемещения L проходит с установившейся скоростью V.

 

Н =68 м.

V =1.2 м/с.

Находим величину τ.

tn =4

ty =56

Определяем необходимую мощность двигателя при ПВ =25%.

γ – определяем по графику =1.123

к₁ – зависит от режима работы (средний) =0,75

Рнс =10.5 кВт.

По данному расчету окончательно выбираем двигатель МТH 311-8 больше чем Рнс при ПВ =25% но меньше чем Рс.

 

Р2ном. кВт.	Nном. об/мин.	I1 А.	Cosφ	КПД. %	I2 А	Uрф. В	Мmax. Н*м	Махов. Кг*м2	Масса. Кг.
9	975	26.1	0.74	70.5	26	245	265	1.10	170

 

Расчет и  выбор мощности электродвигателя тележки.

Максимальная грузоподъемность – 8,5 т.

Скорость передвижения тележки  – 0,6 м/с.

Режим работы ПВ – 25 %. 

Масса тележки – 3 т.

Масса грейфера – 1,54 т.

Длина троллей – 20 м.

Диаметр колеса тележки – 0,25 м.

Диаметр шейки оси тележки – 0,05 м.

Расчет мощности электродвигателя по методу номинальных режимов рекомендуется  вести в следующей последовательности.

По исходным данным устанавливаем номинальный режим работы механизма, для которого рассчитываем электродвигатель. Согласно таблицы 1 Куликов стр.11 принимаем средний режим работы с коэффициентами. Кгр =1, Кr =1, Кс =0,67, число включений 120, t среды =25 ⁰с.

Определим мощность на валу двигателя  при статическом режиме работы:

 

где, G – грузоподъемность, т.е. вес поднимаемого груза.

G₀ – вес грейфера.

V – скорость движения.

η – КПД = 0,9

Dк – диаметр колеса тележки.

r – радиус шейки оси тележки.

μ – коэффициент трения 0,1

f – коэффициент трения качения 0,0055

k – 1,25

 

Определим время пуска двигателя  по формуле.

где, а – допустимое ускорение  при пуске =0.217

По мощности Рс по каталогу предварительно выбираем двигатель МТН 211-6 мощностью Рн.с ≥ Рс и требуемой скоростью вращения n_ном.

Р2ном. кВт.	Nном. об/мин.	I1 А.	Cosφ	КПД. %	I2 А	Uрф. В	Мmax. Н*м	Махов. Кг*м2	Масса. Кг.
7	920	22,5	0,64	73	19,5	236	196	0,115	120

 

Рассчитаем время установившегося движения, принимая, что весь участок пути подъема Н или перемещения L проходит с установившейся скоростью V.

 

Н =20 м.

V =0,6 м/с.

Находим величину τ.

tn =2,8

ty =33

Определяем необходимую мощность двигателя при ПВ =25%.

γ – определяем по графику =0,98

к₁ – зависит от режима работы (средний) =0,75

Рнс =6,8 кВт.

По данному расчету окончательно выбираем двигатель МТКH 112-6 больше чем Рнс при ПВ =25% но меньше чем Рс.

 

Р2ном. кВт.	Nном. об/мин.	I1 А.	Cosφ	КПД. %	I2 А	Uрф. В	Мmax. Н*м	Махов. Кг*м2	Масса. Кг.
5,3	885	15,3	0,76	69	19	203	118	0,27	88

 

 

2. Расчет и выбор пусковых и регулировочных сопротивлений.

 

Расчет и  выбор пусковых и регулировочных сопротивлений для двигателей подъема груза.

Двигатель МТF 412-8

Р =26 кВт.

n =715 об/мин.

Iрот. =68 А.

Iстат. =71 А.

Cosφ =0.68

Мmax =883 H*м.

η =82%

U =248 В.

ПВ =25%

Аналитический метод  расчета.

По мощности двигателя принимаем  число ступеней Z =4. для нормального пуска необходимо чтобы Мn₂ было больше Мс ≈20%, 1,2Мn>Мс. Число ступеней известно. Начальный пусковой ток Iп принимается из расчета, что двигатель разгоняется по линейной части механической характеристики. Если двигатель работает на линейной части характеристики ( М≤ 0,75Мmax), то момент пропорционален току (Мn₁≡In₁) и можно использовать скоростные характеристики вместо механических.

Принимаем

Рассчитаем омическое сопротивление  первой ступени.

Рассчитаем омическое сопротивление второй ступени.

l - коэффициент переключения, находим по формуле.

In2 – переключения, определяем по формуле.

тогда

Рассчитаем омическое сопротивление третей ступени.

Рассчитаем омическое сопротивление  четвертой ступени.

Рассчитаем омическое сопротивление  пятой ступени.

Из полученных значений омического сопротивления ступеней определяем сопротивление секций ( r1, r2, r3 ).

Графический метод расчета.

Для нахождения величины омического сопротивления резистора графическим  методом необходимо построить пусковые характеристики. Для построения пусковых характеристик нам необходимо знать Мn1 и Mn2, начальный и переключающий пусковой момент, возьмем значения этих моментов из предыдущего расчета Мn1=2 и Mn2=1,7 (его можно найти аналогично току In2).

Построим скоростные (механические) характеристики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По построенным характеристикам  определяем сопротивление ступеней.

Определим сопротивление секции.

 

Находим расчетный ток резистора  по формуле.

 

Е – относительная продолжительность  включения сопротивления определяется как отношение времени работы сопротивления к вркмени цикла работы двигателя ( tn1=tn2=1.86, Tц =42.8).

Тогда расчетный ток будет равен:

По расчетным параметрам выбираем ящик сопротивлений из справочника.

По полученным данным и технико-экономическим соображениям выпираем ящик сопротивлений типа 2ТД7540019

Iдлит.доп.=49А > Iр=38 А.

 

Iдл.д А	Rобщ. Ом	R для ступеней
		Р1-Р2	Р2-Р3	Р3-Р4	Р4-Р5	Р5-Р6	Р6-Р5	Р7-Р8
49	1.6	0.32	0.32	0.32	0.32	0.32	-	-

 

Составим схему включения элемент0в в схему.

Для этого используем сопротивления секций найденные  аналитическим методом так как  этот метод наиболее точный чем графический.

r1=0.3 Ом

 

 

 

в секцию включен один элемент.

rф=0,32 Ом

Поскольку отклонение величин не превышает 10% секция выбрана верно.

r2=0,3 Ом

 

 

 

в секцию включен один элемент.

rф=0.32 Ом

Поскольку отклонение величин не превышает 10% секция выбрана верно.

Для третей ступени выбираем другой ящик так как в предыдущем нет подходящих сопротивлений. 2ТД75400110

Iдлит.доп.=49А > Iр=38 А.

 

Iдл.д А	Rобщ. Ом	R для ступеней
		Р1-Р2	Р2-Р3	Р3-Р4	Р4-Р5	Р5-Р6	Р6-Р5	Р7-Р8
42	2,12	0,425	0,425	0,425	0,425	0,425	-	-

 

r3=0,21

 

 

 

 

в секцию включены два элемента.

Поскольку отклонение величин не превышает 10% секция выбрана верно.

r4=0,2

 

 

 

 

в секцию включены два элемента.

Поскольку отклонение величин не превышает 10% секция выбрана верно.

Общая схема соединения сопротивлений.

 

 

 

 

 

1- я 2-я 3-я 4-я

секция секция секция секция

 

Расчет и выбор пусковых и регулировочных сопротивлений  для двигателей передвижения моста.

Двигатель МТF 311-8

Р =9 кВт.

n =680 об/мин.

Iрот. =26 А.

Iстат. =26,1 А.

Cosφ =0.74

Мmax =265 H*м.

η =72%

U =245 В.

ПВ =25%

Аналитический метод  расчета.

По мощности двигателя принимаем  число ступеней Z =3. для нормального пуска необходимо чтобы Мn₂ было больше Мс ≈20%, 1,2Мn>Мс. Число ступеней известно. Начальный пусковой ток Iп принимается из расчета, что двигатель разгоняется по линейной части механической характеристики. Если двигатель работает на линейной части характеристики ( М≤ 0,75Мmax), то момент пропорционален току (Мn₁≡In₁) и можно использовать скоростные характеристики вместо механических.