Вариант II. Расчет мощности и выбора электродвигателя электропривода судовой лебедки

1. Расчет и выбор электропривода судовой лебедки

1. Находим момент, возникающий на барабане лебедки

M_б = (F + F_o) R_б,

где: M_б – момент, создаваемый на барабане лебедки (Н·м);

F_o – вес гака и стропов F_o=9,81Q_o (Н);

F – вес груза F=9,81Q (Н);

R_б – радиус барабана лебедки (0,24÷0,34 Н).

2. Находим вращающий момент на валу электродвигателя при установившемся движении

,

где: М_{r ст} – момент, создаваемый на валу электродвигателя при подъеме груза Q;

i – передаточное число редуктора грузовой лебедки;

η_м – КПД механических передач грузовой лебедки.

3. Находим скорость вращения электродвигателя при установившемся движении

,

где: ω_дв – скорость вращения вала электродвигателя (рад/сек);

v – скорость подъема и спуска груза (м/сек);

i – передаточное число редуктора грузовой лебедки;

R_б – радиус барабана лебедки.

4. Находим статическую мощность на валу электродвигателя при подъеме груза

Р₁=М_{1 ст}·ω_дв,

где: Р₁ - статическая мощность на валу электродвигателя при подъеме груза (Вт);

М_{1 ст} – вращающий момент на валу электродвигателя (Н·м);

ω_дв – скорость вращения электродвигателя в установившемся режиме (рад/сек).

1.5. По известным мощности и скорости по каталогу выбираем электродвигатель. Для этого угловую скорость ω (рад/сек) переводим в частоту вращения n (об/мин) n=9,55 ω.

1.6. Данные выбранного электродвигателя сводим в таблицу 10.

Таблица 10

Тип ЭД	Число полюсов	Мощность Рн (кВт)	ПВ %	Частота вращения n (об/мин)	Номиналь-ный ток (А)	Напряже-ние V (В)	Cos α	Мех. момент (Н·м)	Момент пусковой (Н·м)	Момент инерции Iдв	КПД
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

2. Проверка выбранного электродвигателя во всех режимах работы лебедки

2.1. Для этого:

1. Определяем номинальную угловую скорость выбранного электродвигателя

или ,

где: ω_Н – номинальная угловая скорость выбранного электродвигателя (рад/сек);

n_H – номинальная частота вращения выбранного электродвигателя (об/мин).

2. Определяем номинальный момент на валу выбранного электродвигателя

,

где: М_ном – номинальный момент на валу выбранного электродвигателя (Н·м);

Р_ном – номинальная мощность выбранного электродвигателя (Вт);

ω_ном – номинальная угловая скорость выбранного электродвигателя (рад/сек).

2.2. Режим 1: подъем с грузом

2.2.1. Находим вращающий момент на валу электродвигателя в период разгона

,

где: M_{1 max} – вращающий момент ЭД в период разгона (Н·м);

М_ном – номинальный момент выбранного электродвигателя (Н·м);

k – коэффициент, принимаемый по каталогу при выборе ЭД, или из условия:

k=(2÷3) – для двигателей постоянного тока,

k=(1,5÷2,5) – для двигателей переменного тока.

2.2.2. Находим избыточный (динамический) момент при разгоне электропривода при подъеме груза

М_{1 дин} = М_{1 max} – M_{1 ст},

где: М_{1 дин} – динамический момент при разгоне (Н·м);

М_{1 max} – вращающий момент в период разгона (Н·м);

M_{1 ст} – вращающий момент при установившемся движении (Н·м).

2.2.3. Находим момент инерции, приведенный к валу электродвигателя. Определяется приблизительно по формуле: I = σ I_дв,

где: I_дв – момент инерции электродвигателя (кг·м²);

σ – коэффициент, учитывающий механические передачи и груз σ=(1,1÷3).

2.2.4. Находим время разгона электропривода

,

где: t_1p – время разгона электропривода (сек);

I - момент инерции, приведенный к валу электродвигателя (кг·м²);

ω_дв – скорость вращения двигателя при установившемся режиме (рад/сек);

М_{1 дин} – избыточный момент (динамический) при разгоне электропривода (Н·м).

2.2.5. Находим тормозной момент, приведенный к валу электродвигателя, от силы тяжести груза, т.к. остановка поднимаемого груза происходит под действием силы тяжести

,

где: М^´_1Т – тормозной момент ЭД от тяжести груза (Н·м);

F – вес груза (Н);

F_о – вес гака и стропов (Н);

i – передаточное число редуктора;

η_м – КПД механических передач грузовой лебедки;

М_б – момент, создаваемый на барабане лебедки (Н·м).

2.2.6. Находим потери мощности в электродвигателе

,

где: Р_пот - потери мощности в электродвигателе (кВт);

Р_ном – номинальная мощность электродвигателя (кВт);

η_дв – КПД электродвигателя.

2.2.7. Находим постоянные потери мощности электродвигателя из формулы

Р_пот = Р_{пот 1}+ Р_{пот 2},

где: Р_пот – потери мощности в ЭД;

Р_{пот 1} – постоянные потери мощности в ЭД;

Р_{пот 2} – переменные потери мощности в ЭД.

Для двигателей средней мощности:

Р_{пот 1}= Р_{пот 2} =

2.2.8. Находим тормозной момент, вызываемый постоянными потерями в электродвигателе

,

где: М"_1Т – тормозной момент, вызываемый постоянными потерями (Н·м);

Р_{пот 1} – постоянные потери мощности ЭД (кВт);

ω_ном – номинальная угловая частота вращения ЭД (рад/сек).

2.2.9. Находим время остановки поднимаемого груза

,

где: – время остановки поднимаемого груза (сек);

I – приведенный момент инерции к валу ЭД (кг·м²);

–тормозной момент, вызванный постоянными потерями (Н·м);

–тормозной момент от силы тяжести (Н·м).

2.2.10. Находим расстояние, пройденное грузом во время его разгона и остановки во время разгона

,

где: – расстояние, пройденное грузом во время его разгона и остановки во время разгона (м);

V – скорость подъема и спуска груза (м/сек);

–время разгона поднимаемого груза (сек);

–время остановки поднимаемого груза (сек).

2.2.11. Находим время подъема груза при установившемся режиме

,

где: – время подъема груза при установившемся режиме (сек);

–высота подъема груза (м);

–путь, пройденный грузом во время его разгона и остановки во время разгона (м);

V – скорость подъема и спуска груза (м/сек).