Как рассчитать мощность двигателя для подъема груза - Altarena.ru

Содержание

Расчёт статической мощности двигателя подъёма и предварительный выбор мощности
Расчет мощности двигателей для вертикального перемещения
2 способа расчета: теоретический и оценочный
Расчет и выбор электродвигателя для грузоподъемного механизма
Расчет и выбор мощности двигателя подъема
Видео

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:

Источник

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

Источник

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	Р_ном, кВт ПВ-25%	n_ном,об/мин	I_ном, А	Cos φ	ɳ_ном, %	I_пус, 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

Как рассчитать мощность двигателя для подъема груза

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

Источник

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

(2.1)

(2.2)

(2.3)

где, — скорость подъема, тележки, моста

Н – высота подъема, м

— пролет моста, м

— длина подкрановых путей, м

Находим суммарное время работы крана за цикл

,с (2.4)

Суммарное время отключения крана

(2.5)

Где , в долях

Продолжительность включения приводов подьема тележки и моста за цикл работы крана

(2.6)

(2.7)

(2.8)

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).

, Н (3.1)

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

Сила тяжести груза

, Н

Сила тяжести грузозахватывающего устройства

, Н

Статическая мощность двигателя при подъеме груза

,Вт (3.2)

где — КПД привода подъема

, кВт

Статическая мощность двигателя при спуске груза в тормозном режиме

(3.3)

, кВт

Статическая мощность двигателя при подъеме пустого крюка

, кВт (3.4)

где — КПД механизма подъема без нагрузки

(3.5)

где — коэффициент загрузки

(3.6)

, кВт

Статическая мощность при силовом спуске крюка

, кВт (3.7)

, кВт

Эквивалентная мощность двигателя

(3.8)

Номинальная мощность двигателя выбирается по условию

(3.9)

где — коэффициент запаса, учитывающий перегрузку двигателя

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

80 кВт

965 об/мин

88%

= 3580

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

(3.10)

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

, Нм (3.11)

, Нм

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

(3.12)

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

Статический момент двигателя при спуске груза в тормозном режиме

, Нм (3.13)

, Нм

Статический момент двигателя при подьеме пустого крюка

, Нм (3.14)

, Нм

Статический момент при спуске пустого крюка в силомов режиме

, Нм (3.15)

, Нм

Момент инерции двигателя подъема с грузом

, (3.16)

где, — угловая скорость двигателя,

(3.17)

Момент инерции привода подъема без груза

(3.18)

Время пуска двигателя при подъеме груза

(3.19)

где, — пусковой момент двигателя

,Нм (3.20)

, с

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