4. Проектирование рэм – приводов.

В задании на проектирование должны быть указаны главные размерения судна, источники электроэнергии, род тока и напряжения, нагрузочная характеристика рулевого механизма – М_б = f (α).

Проектирование производится в следующей последовательности:

–  рассчитывается (если не задана) и строится нагрузочная диаграмма рулевого механизма М_б = f (α);

–  выбирается тип электропривода;

– рассчитывается и строится нагрузочная диаграмма рулевого электропривода М=f(α);

–  производится предварительный расчет мощности и выбор исполнительного электродвигателя;

– рассчитываются и  строятся естественная и реостатные механические характеристики выбранного исполнительного электродвигателя;

–  производится проверка выбранного ЭД:

а)  на перегрузочную способность;

б)  на нагрев;

в)  на выполнение требований Регистра;

–  проектируется схема управления;

–  производится выбор аппаратов управления, защиты и сигнализации;

–  составляется спецификация.

1. Нагрузочные диаграммы электромеханических рулевых приводов.

Имея зависимость М_б = f (α) для расчета и построения нагрузочной диаграммы рулевого электропривода поступают следующим образом:

1)  методом линейно-кусочной аппроксимации упрощают зависимость М_б = f(α), заменяя отдельные криволинейные участки прямыми линиями или равновеликими трапециями с сохранением граничных углов перекладки и предельных значений моментов. При этом учитывается, что в электромеханических приводах применяют самотормозящиеся передачи с η=0,37-0,40, при котором моменты со стороны руля на электродвигатель не передаются, следовательно, на участках с отрицательными значениями моментов нужно принять М_б=0.

2)Определяют передаточное число и КПД передачи.

, , гдеn – частота вращения ЭД, б/мин.

Наиболее целесообразными являются частоты вращения в пределах (600 - 1000) об/мин. Это обусловлено тем, что ЭД в РЭМ – приводах работают при частых пусках и торможениях. Чем выше частота вращения, тем больше энергии необходимо затратить при разгоне, тем больше запасенной кинетической энергии необходимо погасить при торможении. И хотя весогабаритные показатели тихоходных электродвигателей хуже, применение их в данном приводе более экономично и целесообразно.

Угловая скорость баллера ,

где α_мах = 0,61 рад (35⁰) – угол перекладки руля для основного привода. Определяется Регистром;

       T = 30 с – нормативное время перекладки руля с борта на борт;

        t₀ = (2-3) с – запас времени на разгон и торможение.

Общий КПД секторной рулевой машины слагается из КПД всех звеньев механизма и обычно составляет _мех = 0,37÷0,45.

3) Рассчитывают значение граничных моментов на валу ЭД по аппроксимированной характеристике М_б = f (α)

При М_б = 0 на валу электродвигателя будет момент М₀, обусловленной большими потерями на трение. На основании практических данных для простых рулей М₀ = (0,1÷0,15) М_мах. Строят диаграммы нагрузочных характеристик

Можно получить аналитические выражения для отдельных участков нагрузочной характеристики:

При значениях угла перекладки от момент М = М_0 , при углах  

момент      , где

Для балансирных рулей с небольшой степенью компенсации (М₁ < М₀) принимают М₀ = (0,15÷0,2)М_мах.

Получим аналитические выражения для отдельных участков нагрузочной характеристики

;  М = М₀;

Для рулей с большой степенью компенсации (М₁ > М₀) принимают М₀ = (0,2 ÷ 0,3)М_мах.

Нагрузочная характеристика будет иметь шесть участков.

Аналитические выражения для наклонных участков получаются на основании вышеприведенных уравнений подстановкой соответствующих углов и моментов.

При построении нагрузочной характеристики заднего хода М₀ принимают равным значению М₀ переднего хода для данного руля. При заданном угле дрейфа β можно рассчитать

В практике проектирования рулевых приводов принимают: М_оп = (1,4÷1,6)М_мах.