1.6. Ручной привод грузоподъемных машин

Момент статического сопротивления движению на приводном валу механизма

Тс = zFr,

(1.83)

где z — число рабочих;  — коэффициент неодновременности приложения усилий рабочими; F — усилие рабочего (табл. 1.30); r — плечо рукоятки (радиус цепного колеса, штурвала).

Момент на грузовом валу

Тг = Тси,

(1.84)

где и — передаточное число привода механизма;  — КПД механизма.

Скорость подъема груза (м/с)

r = ,

(1.85)

где — скорость движения руки рабочего в точке приложения усилия, м/с; Q — масса поднимаемого груза, кг.

При расчете ручного привода грузоподъемных машин средняя скорость движения руки рабочего в точке приложения усилия: на рукоятке — 1 м/с; на тяговой цепи — 0,6 м/с; коэффициент  неодновременности приложения усилий для двух человек — 0,8, для четырех — 0,7; радиус (плечо) r вращения рукоятки — до 400 мм; ход рукоятки — до 400 мм; ход педали — до 250 мм; угол поворота рычага — до 60°.

Табл. 1.30. Расчетные усилия ручного привода грузоподъемных машин

Вид усилия	Продолжительность приложения усилия, мин	Наибольшее допускаемое усилие, Н
На рукоятке	Свыше 5	120
	До 5	200
На тяговой цепи	Свыше 5	200
	До 5	400
На педали	Свыше 5	250
	До 5	350
Прикладываемое для пере-	Трогание с места	300...500
движения тележки	До 5	200
(толкание)	До 10	100
	До 15	80
Расчетное усилие при про-	-	800
верке на прочность элементов ручного управления
То же, ручного механизма с тяговой цепью	-	1200

1.7. Выбор, проверка и обозначение электродвигателей

Для привода подъемно-транспортных машин преимущественно применяются электродвигатели переменного тока, для привода механизмов грузоподъемных машин — крановые асинхронные электродвигатели, характеризующиеся повышенной перегрузочной спо­собностью. Удобные в эксплуатации асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором применяются для привода электроталей, кран-балок, тихоходных механизмов кранов и подъемни­ков, работающих в повторно-кратковременном режиме при небольшой частоте включения. При более напряженном режиме применяют асинхронные двигатели с контактными кольцами. Сведения об электродвигателях приводятся в табл. III. 3.

Электродвигатель подбирается по каталогу согласно определенной (см. параграф 1.4) статической мощности и в соответствии с режимом эксплуатации механизма.

Расчетная мощность двигателя

Pрасч = Pном ,

(1.86)

где P_ном — номинальная мощность двигателя по каталогу при ПВ_ном; ПВ_ном— номинальная относительная продолжительность включения, ближайшая по каталогу к ПВ_расч; ПВ_расч — расчетная относительная продолжительность включения.

Выбранный двигатель должен быть проверен на время пуска при действии наибольшей нагрузки [см. (1.67)... (1.73) или (1.87)].

Время (с) пуска (разгона)

= ,

(1.87)

где — момент инерции эквивалентной системы механизма, приведенный к валу двигателя [см. (1.34)...(1.57)], кг·м²; n — частота вращения вала двигателя, мин^-1; Т_изб — избыточный момент двигателя, Н·м:

Тизб = Тср.п – Тс,

(1.88)

Т_ср.п — средний пусковой момент двигателя, Н·м; Т_с — момент статических сопротивлений механизма на валу двигателя [см. (1.27)...(1.32)], Н·м.

Для двигателей трехфазного тока с фазным ротором

Тср.п = Тном,

(1.89)

где = Т_max/ Т_ном - максимальная кратность пускового момента электродвигателя: = 1,9...3,2, (определяется по каталогу); — минимальная кратность пускового момента электродвигателя: = l,l...l,4; Т_max — максимальный пусковой момент двигателя, Н·м; Т_ном — номинальный момент двигателя, Н·м.

Для электродвигателей трехфазного тока с фазным ротором можно принимать Т_ср.п = (1,5... 1,6) Т_ном. Для двигателей с короткозамкнутым ротором

Тср.п = 0,85^2 Тном,

(1.90)

где — кратность пускового момента двигателя (принимается по каталогу); 0,85² — коэффициент, учитывающий возможность работы при падении напряжения в сети до 85 % от номинального.

Для электродвигателей с короткозамкнутым ротором можно принимать Т_ср.п = (0,7...0,8) Т_max.

Для обеспечения разгона двигателей трехфазного тока рекомендуется, чтобы Т_ср.п >1,5 Т_с и Т_ср.п  =0,5(Т_max + Т_с).

Во избежание перегрева электродвигателя необходимо, чтобы развиваемая двигателем среднеквадратичная мощность удовлетворяла условию

Рср  Рном.

(1.91)

Среднеквадратичная мощность электродвигателя (кВт)

Рср = ,

(1.92)

где Т_ср — среднеквадратичный момент преодолеваемый электродвигателем, Н·м:

Тср = ,

(1.93)

где — общее время пуска (разгона) механизма в разные периоды работы с различной нагрузкой [см. (1.67) ... (1.73)], с; — сумма произведений квадрата момента статических сопротивлений движению при данной нагрузке [см. (1.27) ... (1.32)] на время установившегося движения при этой нагрузке; —общее время включения электродвигателя за цикл, с.

Если t_п  t_y/60, то в знаменателе подкоренного выражения в формуле (1.93) должно быть  + , где  — коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения двигателя в процессе пуска: для закрытых двигателей  = 0,85...0,99, для защищенных и открытых —  = 0,62...0,68; — общее время установившегося движения за цикл, с.

При отсутствии достоверного графика работы крана предвари­тельная проверка электродвигателя по условиям нагрева может быть произведена методом номинального режима работы [18], т. е. методом отнесения крановых механизмов к режимам работы [14].

Коэффициент перегрузки двигателя при номинальной нагрузке

 = Тс/Тном.

(1.94)

Перегрузочная способность двигателя

 = Тmax/Тном.

(1.95)

Значения  приводятся в каталогах электродвигателей (табл. III.3).

По рис. 1.4 и 1.5 определяется относительное время пуска t .

Время пуска

tп = t .

(1.96)

Среднее время рабочей операции (с)

tр = sp/ф,

(1.97)

где s_p — средняя длина рабочего пути, м; _ф — фактическая скорость движения, м/с.

Рис. 1.4. График для определения относительного времени пуска (разгона) привода с двигателем с фазным ротором (трехфазный ток)	Рис. 1 5. График для определения относительного времени пуска (разгона) привода с короткозамкнутым двигателем (трехфазный ток)

Отношение времени пуска к среднему времени рабочей операции

 = tп / tр.

(1.98)

Если средняя длина рабочего пути неизвестна, для предварительных расчетов можно воспользоваться табл. 1.31.

Требуемая эквивалентная мощность двигателя для рабочей части цикла

Рэ = Рс,

(1.99)

где  — вспомогательный коэффициент, определяется по графику влияния пусковых режимов на эквивалентную мощность (рис. 1.6); Р_с — см. (1.33).

Табл. 1.31. Ориентировочное значение коэффициента 

Наименование механизмов	
Механизмы подъема крюковых и грейферных кранов, работающих в цехах и на складах	0,1
Механизмы передвижения кранов, работающих в цехах	0,2
Механизмы передвижения кранов, работающих на складах	0,1
Механизмы поворота стреловых кранов, работающих на складах и на строительстве	0,3...0,4
Механизмы передвижения тележек рудных и угольных перегружателей	0,3...0,4
Механизмы подъема, передвижения и поворота монтажных кранов	0,2...0,3

Требуемая мощность двигателя по условиям нагрева с учетом пауз в течение цикла

РПВ = kРэ,

(1.100)

где k — коэффициент, учитывающий номинальную относительную продолжительность включения (ПВ), характерную для данного номинального режима работы (табл. 1.32).

Рис. 1.6. График зависимости эквивалентной мощности от отношения времени пуска к среднему времени рабочей операции для механизмов: А—передвижения мостов кранов, передвижения магнитных и грейферных кранов, поворота стреловых кранов; Б — передвижения тележек крюковых кранов, подъема магнитных и грейферных кранов; В — подъема крюковых кранов

Табл. 1.32. Значения коэффициента k [к формуле (1.100)]

Режим работы	Значение коэффициента k при ПВ
	25 %	40 %
Легкий	0,5	0,35
Средний	0,75	0,5
Тяжелый	1,0	0,75
Весьма тяжелый	1,5	1,0

Необходимо обеспечить условие

Р_ПВ  Р_ном.

Для двигателей трехфазных асинхронных крановых в ГОСТ 185—70 установлена следующая структура обозначения типа двигателя:

где 1 — обозначение серии; 2 — исполнение ротора (фазный — обозначение отсутствует, К — короткозамкнутый); 3 — класс нагревостойкости изоляции (F); 4 — условный габарит; 5 — порядковый номер серии; 6 — условная длина сердечника; 7 — число полюсов (6, 8, 10); 8 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150—69. У — исполнение для эксплуатации в районе с умеренным климатом: 1—размещение в отапливаемом помещении.

Например, двигатель серии МТ с фазным ротором класса нагревостойкости изоляции F, третьего габарита первой серии, первой длины, шестиполюсный, климатического исполнения У, категории размещения 1 обозначается:

Двигатель MTF 311-6У1 ГОСТ 185—70.

Для двигателей трехфазных асинхронных короткозамкнутых серии 4А в ГОСТ 19523—81 установлена следующая структура обо­значения типа двигателя:

где 1 – порядковый номер серии; 2 — вид двигателя (асинхронный); 3 — исполнение двигателя по способам охлаждения и защиты от окружающей среды (Н — защищенные; для закрытых обдуваемых знак отсутствует; 4 — исполнение двигателя по материалу станины и щитов (А — станина и щиты алюминиевые; X — станина алюминиевая, щиты — чугунные; отсутствие знаков означает, что станины и щиты чугунные или стальные); 5 —- высота оси вращения (три или две цифры); 6 — установочный размер по длине станины (S, М или L); 7— длина сердечника статора (А или В) при условии сохранения установочного размера; 8 — число полюсов (2, 4, 6, 8, 10 или 12); 9 — исполнение двигателя: химически стойкого (X), повышенной точности по установочным размерам (П), пылезащитного (УП); 10 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150—69. Исполнение для эксплуатации в районе с умеренным климатом имеет обозначение У; категория размещения для эксплуатации под навесом или в помещениях — 3.

Например, асинхронный трехфазный двигатель четвертой серии, защищенный, со станиной и щитами из чугуна, с высотой оси вращения 280 мм, с установочным размером по длине станины М, двухполюсный, климатического исполнения У, категории 3 обозначается:

Двигатель 4АН280М2УЗ ГОСТ 19523—81.

Структура условного обозначения конструктивного исполнения и способа монтажа двигателя по ГОСТ 2479—79:

,

где 1 — латинские буквы 1М (для конструктивных исполнений, оговоренных в СТ СЭВ 246—76) или М (для конструктивных исполнений, не оговоренных в СТ СЭВ 246—76, но установленных в ГОСТ 2479—79); 2 — конструктивное исполнение (одна цифра; для двигателей на лапах—1); 3 — способ монтажа (две цифры; для двигателя на лапах при горизонтальном расположении конца вала - 00; при любом расположении — 08); 4 — исполнение конца вала (одна цифра по ГОСТ 18709—73). Подробнее см. ГОСТ 2479—79.

Обозначение двигателей с повышенным пусковым моментом по ГОСТ 20818—75 отличается от обозначения двигателей основного исполнения дополнительной буквой Р после обозначения серии и номером стандарта. Например,

Двигатель 4АР 180М4УЗ ГОСТ 20818—75.

Сведения о двигателях серии 4А приводятся в табл. III.3.1...III.3.4; о крановых двигателях — в табл. III.5... III.7.