Расчёт и выбор асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором для механизма передвижения мостового крана

Данные для расчета: вариант - 5

Масса мостового крана, G_м = 25 тн.

Номинальная грузоподъемность, G_hom 20 тн.

Масса грузозахватывающего устройства, G_o = 0,2 тн.

Скорость перемещения мостового крана, V_м = 2 м/с.

Продолжительность включения расчетная, ПВ_р = 30%.

Продолжительность включения стандартная, ПВ_К = 40%.

Радиус ротора двигателя мостового крана, R_xk - 0,6 м;

Вид передачи — червячная.

Радиус колеса тележки мостового крана, г = 0,30 м.

Передаточное число редуктора, i_p = 31.

с ПВ_К = 40 %.

Составляю кинематическую схему механизма передвижения мостового крана.

Условные обозначения:1 - электродвигатель; 2 - тормоз; 3 - редуктор; 4 - ходовые колеса.

Рисунок 5. Кинематическая схема механизма передвижения.

Расчет мощности и выбор асинхронного двигателя.

2.4.1. Вычисляю расчетную мощность электродвигателя механизма передвижения мостового крана:

Р_рд = К_з ∙ Р_сэ ∙ (ПВ_Р / ПВ_к )= 1,2 ∙ 14,7 ∙ (0,30 / 0,4) = 15,3 кВт.

где принимаю коэффициент запаса К₃ = 1,2.

ПВ_к – продолжительность включения стандартная (40%).

2.4.2. Вычисляю статическую эквивалентную мощность на валу электродвигателя за рабочий цикл:

Р_сэ = ((Р_спг ²+ Р_спо²) / 2) = ((19,5 ² + 7,26²) / 2) = 14,7 кВт.

2.4.3. Вычисляю статическую мощность на валу электродвигателя при передвижения мостового крана с грузом:

Р_спг = K₁ ∙ ((G_ном + G₀ + G_м) / R_xк ∙ η_м.ном) ∙ q ∙ (µ ∙ r + f) ∙ V_м ∙ 10^-3 =

= 1,5 ∙ ((20 + 0,2 + 25) ∙ 10³ / 0,4 ∙ 0,84) ∙ 9,81 ∙ (0,02 ∙ 0,30 + 10∙10^-4) ∙ 2 ∙ 10^-3 = 19,5 кВт.

где коэффициент запаса, К₁=1,5;

µ - коэффициент трения в опорах ходовых колес, µ = 0,02 для подшипников качения;

η_м.ном - коэффициент полезного действия, для зубчатой передачи - 0,85;

f - коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам, принимается f = 10∙10 ^-4.

2.4.4. Вычисляю статическую мощность на валу электродвигателя при передвижения мостового крана без груза:

Р_спо = K₁ ∙ ((G₀ + G_м) / R_xк ∙ η_мо) ∙ q ∙ (µ ∙ r + f) ∙ V_м ∙ 10^-3 =

= 1,5 ∙ ((0,2 + 25) ∙ 10³ / 0,6 ∙ 0,84) ∙ 9,81 ∙ (0,02 ∙ 0,30 + 10∙10^-4) ∙ 2 ∙ 10^-3 = 7,26 кВт.

2.4.5. Вычисляю КПД двигателя тележки мостового крана без груза:

по рисунку 1 определяем номинальный КПД

ƞ_мо = F (ƞ_ном; (G_o + G_м) / (G_ном + G_o+ G_м)) = F (0,85; (0,2 +25) / (20 +

+ 0,2 +25)) = F (0,85; 0,56) = 0,84;

2.4.6. Вычисляю расчетную синхронную скорость электродвигателя:

n_pc = 60 ∙V_м ∙ i_p / π ∙ D_xк.= 60 ∙2 ∙ 31 / 3,14 ∙ 1,2 = 1421,6 об/мин.

2.4.7. Выбираю асинхронный двигатель с фазным ротором тележки мостового крана: АMTK-180S

Номинальное напряжение двигателя, U_ном = 380 B.

Номинальная мощность двигателя, Р_ном= 22 кВт.

Номинальные обороты двигателя, n_ном = 1460 об/мин.

Номинальный ток статора двигателя, I_ном = 42 А.

Коэффициент мощности двигателя, cosφ = 0,78.

Коэффициент полезного действия двигателя, η= 91%.

Максимальный момент двигателя, М_макс = 403 Н∙м.

Пусковой момент двигателя, М_п = 393 Н∙м.

Пусковой ток двигателя, I_n = 240 А.

Момент инерции масс движущихся поступательно, J = 0,3 кг∙м².

Масса двигателя, m = 210 кг.

Выполнение проверок выбранного асинхронного двигателя.

2.5.1. Выполняю проверку выбранного асинхронного двигателя по нагреву:

М_ном > М_сэ;

143,9 Н∙м > 94,8 Н∙м;

Вычисляю номинальный момент электродвигателя тележки мостового крана:

М_ном = 9550 ∙ (Р_ном / n_ном) = 9550 ∙ (22 / 1460) = 143,9 Н∙м;

М_макс= М_кр = 403 Н∙м.

Вычисляю эквивалентный статический момент на валу электродвигателя:

М_сэ= Р_сэ ∙ R_хк ∙10³/ V_м ∙ i_p = 14,7 ∙ 0,4 ∙10³/ 2 ∙ 31 = 94,8 Н∙м.

2.5.2. Выполняю проверку выбранного асинхронного двигателя по допустимой перегрузке:

0,8 ∙ М_макс > М_с.макс;

0,8 ∙ 403 Н∙м > 1,2 ∙ 94,8 Н∙м.

2.5.3. Выполняю проверку выбранного асинхронного двигателя на надежность пуска и разгон.

0,5 ∙ (М_п.макс + М_п.мин) ≥ 1,5 М_c.макс;

М_п.мин ≥ 1,2 М_c.макс;

0,5 ∙ (403 + 200) ˃ 1,5 ∙ 113,7;

187 ˃ 1,2 ∙ 113,7;

302 ˃ 171 Н∙м;

200 ˃ 136 Н∙м;