Мощность двигателя грузового лифта

Выбор двигателей лифтов и подъемных машин по мощности

Современные пассажирские и грузовые лифты жилых и административных зданий, а также некоторые шахтные подъемные машины выполняются с противовесом, или, как его иногда называют, контргрузом. В шахтных машинах уравновешивание, как уже отмечалось, чаще производится не противовесом, а вторым подъемным сосудом.

Противовес для подъемников выбирается с таким расчетом, чтобы он уравновешивал вес подъемного сосуда (кабины) и часть номинального поднимаемого груза:

где GH — вес номинального поднимаемого груза, Н; G0 — вес кабины, Н; Gnp — вес противовеса, Н; α — коэффициент уравновешивания, обычно принимается равным 0,4—0,6.

Рис. 1. К расчету нагрузки на валу двигателя подъемника.

Необходимость уравновешивания тяжелых подъемных сосудов является очевидной, так как для их перемещения при отсутствии контргруза необходимо соответствующее увеличение мощности двигателя. Целесообразность уравновешивания части номинального полезного груза выявляется при определении эквивалентной мощности по заданному графику нагрузки. Нетрудно, например, проследить, что если подъемник работает преимущественно на подъем груза и спуск пустой кабины, то эквивалентная мощность двигателя по нагрузочной диаграмме имеет минимум при α = 0,5.

Наличие противовеса приводит к выравниванию графика нагрузки двигателя, что снижает его нагрев в процессе работы. Если обратиться к схеме, приведенной на рис. 1, а, то при значении веса противовеса

и отсутствии уравновешивающего каната и трения кабины и противовеса о направляющие, можно записать:

где gк — вес 1 м каната, Н/м.

Усилие на канатоведущем шкиве

Момент и мощность на валу двигателя определяются на основании следующих формул:

где M1, P1 — момент и мощность при работе привода в двигательном режиме, соответственно Н-м и кВт; М2, P2 — момент и мощность при работе привода в генераторном режиме, соответственно Н-м и кВт; η1, η2 — к. п. д. червячного редуктора при прямой и обратной передаче энергии.

Значения η1 и η2 нелинейно зависят от скорости вала червяка и могут быть рассчитаны по формулам

здесь λ — угол подъема винтовой линии на делительном цилиндре червяка; k1— коэффициент, учитывающий потери в подшипниках и масляной ванне редуктора; ρ — угол трения, зависящий от скорости вращения вала червяка.

Из формулы усилия на канатоведущем шкиве следует, что при отсутствии уравновешивающего каната нагрузка электропривода подъемной лебедки зависит от положения подъемного сосуда.

Шахтные подъемные машины вследствие большой грузоподъемности — до 10 т, высоких скоростей движения — 10 м/с и более, большой высоты подъема 200—1000 м и тяжелых условий работы оборудуются стальными канатами, имеющими большую массу. Представим, например, что один скип опущен до нижнего горизонта, а другой в это время находится наверху и разгружен. При таком положении весь головной канат неуравновешен, и в начале подъема двигателю приходится преодолевать статический момент, образуемый весом груза и каната. Уравновешивание каната наступает в середине пути скипов. Затем оно вновь нарушается, и вес опускающейся части каната будет способствовать разгрузке двигателя.

Неравномерная нагрузка, особенно в глубоких шахтах, приводит к необходимости завышения мощности двигателя. Поэтому при высоте подъема более 200—300 м целесообразным является уравновешивание головных подъемных канатов с помощью хвостовых, которые подвешиваются к подъемным сосудам. Хвостовой канат выбирается обычно того же сечения и длины, что и головной, вследствие чего подъемная система оказывается уравновешенной.

Так как нагрузка в процессе работы лифтов и подъемных машин меняется, то для определения мощности или момента на валу двигателя при любом грузе удобно строить по нескольким точкам график зависимости указанных величин от нагрузки, который имеет примерно такой характер, как это показано на рис. 1, б, а затем пользоваться им при построении нагрузочных диаграмм.

При этом должен быть известен режим работы электропривода подъемной машины, который во многом определяется относительной продолжительностью включения ПВ и числом включений в час двигателя. Для лифтов, например, режим работы электропривода определяется местом установки и назначением подъемника.

В жилых домах график движения носит относительно равномерный характер, а относительная продолжительность — ПВ и частота включений двигателя h соответственно равны 40% и 90—120 включений в час. В многоэтажных административных зданиях нагрузка лифта резко возрастает в часы прихода и ухода сотрудников с работы и во время обеденного перерыва, соответственно большие значения будут иметь ПВ и h — 40—60% и 150—200 включений в час.

После того, как закончено построение графика статической нагрузки на валу двигателя, выбрана система электропривода и двигатель подъемного механизма, можно осуществить второй этап построения нагрузочной диаграммы — учет влияния переходного процесса на диаграмму нагрузки.

Для построения полной нагрузочной диаграммы необходимо учитывать времена разгона и замедления электропривода, время открывания и закрывания дверей, количество остановок при движении кабины, время входа и выхода пассажиров при наиболее характерном цикле работы. Для лифтов с автоматически действующими дверями суммарные потери времени, определяемые действием дверей и заполнением кабины, составляют 6—8 с.

Времена разгона и замедления кабины можно определить из диаграммы движения, если известны номинальная скорость движения кабины и допустимые значения ускорений (замедлений) и рывков. По нагрузочной диаграмме, построенной по заданным статическим и динамическим режимам системы электропривода, следует произвести поверочный расчет двигателя па условиям нагревания одним из известных методов: средних потерь или эквивалентных величин.

Читайте также:  2112 двигатель пробка вылетела

Рис. 2. Зависимости момента электропривода от загрузки кабины, лифта при нахождении последней на первом этаже (1), в середине шахты (2) и на последнем этаже (3).

Пример. По техническим данным быстроходного пассажирского лифта определить статические моменты на валу двигателя в различных режимах работы.

• максимальная грузоподъемность Gн = = 4900 Н;

• скорость движения v = 1 м/с;

• высота подъема Н = = 43 м;

• вес кабины G0 = 6860 Н;

• вес противовеса Gnp = 9310 Н;

• диаметр канатоведущего шкива Dm = 0,95 м;

• передаточное число редуктора подъемной лебедки i = 40;

• к. п. д. передачи с учетом трения кабины о направляющие шахты η = 0,6;

• вес каната GKАH = 862 Н.

Усилие на канатоведущем шкиве:

При работе лифтовой установки на подъем, когда Fc > 0, приводная электрическая машина работает в двигательном режиме, а при Fc 0, и в двигательном при Fc

Результаты расчетов статических моментов по формуле сведены в табл. 1 и представлены на графике рис. 2. Отметим, что при более точных расчетах следует учитывать сопротивление движению направляющих шахты, которое составляет 5—15% от Fc.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

2. Расчет мощности электродвигателя грузового лифта

Для полного представления о нагрузке, создаваемой ис­полнительным механизмом на валу электродвигателя в про­цессе его работы, прибегают к построению нагрузочных диаграмм электропривода, под которыми понимают зависимость вращающего момента, тока или мощности электродвигателя от времени в течение рабочего цикла. Обычно строят нагрузочную диаграмму М = F(t).

Уравнение движения электропривода

показывает, что момент электродвигателя М равен алгебраической сумме момента сопротивления Мс и динамического момента Mдин. Применительно к электроприводам лифтов Mс = const и нагрузочная диаграмма М = F(t) определяется характером протекания переходных процессов.

Получается неопределенность: пока не выбран электродвигатель, нельзя построить нагрузочную диаграмму, а без нагрузочной диаграммы нельзя правильно выбрать электродвигатель. Эту неопределенность приходится разрешать методом последовательных приближений, который заключается в следующем.

Сначала мощность электродвигателя рассчитывается в первом приближении (Pp1) по среднеквадратичному значению момента сопротивления (Pск) за цикл работы и установившейся частоте вращения (nу). По этой мощности двигатель выбирается из каталога и строится нагрузочная диаграмма электропривода, которую используют для расчета мощности электродвигателя во втором приближении.

2.1. Расчет мощности электродвигателя в первом приближении

Используется следующая формула для расчета мощности электродвигателя:

где коэффициент запаса k3 приближенно позволяет учесть влияние динамических нагрузок, k3 = 1,1—1,5. В зависимости от соотношения времени пуска (tп) к времени установивше­гося движения (tу) при tп/ty 0,2—0,3— большее.

Оценка времени пуска (tп) и торможения (tT) произво­дится по ускорению, задаваемому в пределах а = 0,5— 1,5 м/с, и установившейся скорости подъема лифта

По заданной высоте подъема груза H определяются путь, проходимый лифтом с установившейся скоростью (Hy), и время установившегося движения

Время работы электродвигателя при подъеме и спуске лифта принимается одинаковым

По заданному числу циклов в час определяется время одного цикла

В соответствии с заданным циклом работы грузового лиф­та (подъем груза, пауза, спуск пустой кабины, пауза) определяется среднеквадратичный момент нагрузки:

-грузоподъемность

Так же продолжительность включения

Как правило, ПВ отличается от стандартных значений (ПВСТ = 15, 25, 40, 60%), поэтому мощность электродвига­теля приводится к стандарт­ному значению ПВСТ:

Источник

Мощность двигателя грузового лифта

Требования к электроприводам лифтов

Лифт представляет собой единую электромеханическую систему, динамические характеристики которой зависят как от параметров механической части, так и от структуры и параметров электрической части. Кинематическая схема лифта оказывает существенное влияние на требования, предъявляемые к двигателю и системе управления электроприводом.

Так, в случае полностью уравновешенной механической системы (сила тяжести кабины с грузом равна силе тяжести противовеса и уравновешивающий канат компенсирует изменение нагрузки вследствие изменения длины подъемного каната при перемещении кабины) отсутствует активный момент нагрузки на канатоведущем шкиве, а двигатель при этом должен развивать момент, обеспечивающий преодоление момента трения в механической передаче, и динамический момент, обеспечивающий разгон и торможение кабины.

При отсутствии противовеса двигатель должен дополнительно преодолевать момент, создаваемый силой тяжести кабины с грузом, что требует увеличения мощности двигателя, его массы и габаритов. При этом, если в процессе разгона и торможения двигатель развивает одинаковый по величине момент, будут существенно различаться величины ускорения в этих режимах, а для их выравнивания требуется принятие дополнительных мер, что повышает требования к регулировочным характеристикам электропривода и усложняет систему управления.

Правда, наличие противовеса не может полностью устранить неравномерность нагрузки вследствие изменения загрузки кабины, однако абсолютная величина нагрузки существенно уменьшается.

Наличие противовеса облегчает также работу электромеханического тормоза и позволяет уменьшить его габариты и массу, так как при этом существенно уменьшается величина момента, требуемого для удержания кабины на заданном уровне при отключенном двигателе (при полностью уравновешенной системе этот момент равен нулю).

В свою очередь, выбор типа электропривода и параметров электродвигателя может повлиять на кинематическую схему лифта. Так, при использовании высокоскоростного асинхронного привода неизбежно наличие редуктора в механической передаче для согласования скоростей электродвигателя и канатоведущего шкива.

При выборе электропривода постоянного тока часто используются тихоходные двигатели, частота вращения которых совпадает с требуемой частотой вращения канатоведущего шкива, что исключает необходимость применения понижающего редуктора. Это упрощает механическую передачу и уменьшает потери мощности в этой передаче. Система получается достаточно бесшумной.

Читайте также:  Измеритель оборотов двигателя механический

Однако, при сопоставлении вариантов редукторного и безредукторного приводов проектировщик должен учитывать также то обстоятельство, что тихоходный двигатель имеет значительно большие габариты и массу, увеличенный момент инерции якоря. Режим работы электропривода лифта характеризуется частыми включениями и отключениями. При этом можно выделить следующие этапы движения: разгон электродвигателя до установившейся скорости, движение с установившейся скоростью, уменьшение скорости при подходе к этажу назначения (непосредственно до нуля или до малой скорости дотягивания), торможение и остановка кабины лифта на этаже назначения с требуемой точностью.

При этом необходимо учитывать, что этап движения с установившейся скоростью может отсутствовать, если сумма путей разгона до установившейся скорости и торможения с установившейся скорости меньше расстояния между этажами отправления и назначения (при поэтажном разъезде).

Одним из основных требований, предъявленных к электроприводу лифтов, является обеспечение минимального времени движения кабины от исходного этажа положения кабины до этажа назначения по вызову или приказу. Отсюда естественно вытекает стремление повышать установившуюся скорость движения лифта для повышения его производительности, однако увеличение этой скорости далеко не всегда является оправданным. Лифты с большой скоростью движения кабины в том случае, когда последняя должна делать остановки на каждом этаже, по существу не используются по скорости, так как на перегоне между этажами введены ограничения ускорения и замедления, кабина не успевает достигнуть номинальной скорости, поскольку путь разгона до этой скорости в этом случае обычно больше половины междуэтажного расстояния. Исходя из указанного выше, в зависимости от условий работы целесообразно использовать приводы, обеспечивающие различные установившимися скорости движения.

Помимо основной скорости движения кабины, которая во многом определяет производительность лифта, электропривод и система управления лифтом с номинальной скоростью более 0,71 м/с должны обеспечивать возможность движения кабины со скоростью не более 0,4 м/с, что необходимо для контрольного обследования шахты (режим ревизии).

Производная ускорения и замедления (рывок) правилами не регламентируется, однако необходимость его ограничения, как и ограничение ускорения, определяется необходимостью ограничения динамических нагрузок в механической передаче во время переходных процессов и задачей обеспечения требуемого комфорта для пассажиров. Ограничение величин ускорения и рывка должно обеспечивать высокую плавность переходных процессов и тем самым исключить отрицательное влияние на самочувствие пассажиров.

Требование ограничения ускорений и рывков допустимыми значениями вступает в противоречие с указанным выше требованием обеспечения максимальной производительности лифта, так как из него вытекает, что длительность разгона и замедления кабины лифта не может быть меньше определенной величины, определяемой этим ограничением. Отсюда следует, что для обеспечения максимальной производительности лифта во время переходных процессов электропривод должен обеспечивать разгон и замедление кабины с максимальными допустимыми значениями ускорения и рывка.

Важным требованием к электроприводу лифта является обеспечение точной остановки кабины на заданном уровне. Для пассажирских лифтов малая точность остановки кабины снижает его производительность, поскольку увеличивается время входа и выхода пассажиров, а также уменьшается комфортабельность лифта и безопасность пользования лифтом.

В грузовых лифтах неточная остановка затрудняет, а в некоторых случаях делает невозможной разгрузку кабины.

В ряде случаев необходимость обеспечения требований точности остановки оказывает решающее влияние на выбор системы электропривода лифта.

В тихоходных лифтах невелик путь торможения, поэтому и возможное изменение этого пути, вызывающее неточность остановки, мало. Поэтому в таких лифтах выполнение требований точности остановки обычно не вызывает трудностей. С увеличением скорости лифта увеличивается и возможный разброс положений остановки кабины, что обычно требует принятия дополнительных мер для выполнения требований к точности остановки.

Кроме того, правилами предусмотрен ряд дополнительных требований к электроприводу лифта, определяемые необходимостью обеспечения безопасности его эксплуатации.

Напряжение силовых электрических цепей в машинных помещениях должно быть не выше 660 В, что исключает возможность применения двигателей с большим номинальным напряжением.

Снятие механического тормоза должно быть возможно только после создания (электрического момента, достаточного для нормального разгона электродвигателя. В асинхронных электроприводах, применяемых обычно на тихоходных и быстроходных лифтах, выполнение этого требования обычно обеспечивается тем, что напряжение питания подается на электродвигатели одновременно с подачей напряжения на электромагнит тормоза. В электроприводах постоянного тока, применяющихся на скоростных лифтах, перед снятием тормоза на схему управления обычно подают сигнал задания момента и тока двигателя, достаточного для удержания кабины на уровне площадки без тормоза (задание начального тока).

Остановка кабины должна сопровождаться наложением механического тормоза. Отключение электродвигателя при остановке кабины должно происходить после наложения тормоза.

В случае неисправности механического тормоза при нахождении кабины на уровне этажной площадки электродвигатель и питающий его преобразователь должны оставаться включенными и обеспечивать удержание кабины на уровне площадки. Включение предохранителей, выключателей или других различных устройств в цепь якоря между двигателем и питающим его преобразователем не допускается. В случае перегрузки электродвигателя, а также при коротком замыкании в силовой цепи или в цепях управления электроприводом, должно быть обеспечено снятие напряжения с приводного электродвигателя лифта и наложение механического тормоза.

Источник

Расчёт мощности электроприводов лифтов

В промышленности, как правило, применяют грузовые лифты небольшой мощности со скоростью перемещения платформы (кабины) 0,1 – 1,5 м/с. Грузовые лифты (как и пассажирские) могут быть двух конструктивных исполнений: с противовесом и без противовеса.

Мощность двигателя (кВт) лифта без противовесов при подъёме груза определяется по формуле

где GO – вес кабины (платформы), Н;

GH – вес номинального поднимаемого груза, Н;

υ – скорость подъёма груза, м/с;

η – КПД подъёмного механизма.

В том случае, когда лифт имеет противовес, мощность электропривода лифта определяется по формуле

Читайте также:  Мануал ремонт двигателя 2108

где GПР – вес противовеса, Н;

k – коэффициент уравновешивания (обычно принимается равным 0,5).

Расчёт мощности электроприводов конвейеров

В промышленности основными видами конвейеров (транспортёров) являются ленточные, цепные, скребковые, роликовые, винтовые и шнековые конвейеры. Средняя скорость движения ленты обычно составляет от 0,8 до 2 метров в секунду. Скорость движения скребковых и цепных транспортёров непрерывного действия составляет от 0,15 до 0,8 м/с, транспортных до 3 м/с.

Производительность транспортёров в основном зависит от скорости движения рабочего органа (ленты, ролика, винта и т.д.) и его размеров.

Мощность двигателя (кВт) ленточных конвейеров с учётом конструктивных особенностей (параметров) определяется по формуле

где А – коэффициент холостого хода ленты (таблица 8.1)

В – коэффициент груза (таблица 8.1)

С – коэффициент сбрасывателя (таблица 8.1);

L1 – длина конвейера между барабанами, м;

L2 – длина перемещения груза на конвейере, м;

Н – высота подъёма груза, м;

Q – производительность конвейера, т/ч;

— скорость движения ленты, м/с;

k2 – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления при пуске
(значение k2 принимается равным от 1,2 до 1,5);

η – КПД передачи: зависит от типа редуктора (приложение Е).

Коэффи-циенты Ширина ленты, м
до 0,45 0,45 0,5 0,6 0,75 0,9 1,05 1,2 1,5
А 0,026 0,026 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,1
В 0,14 0,14 0,13 0,13 0,12 0,11 0,1 0,1 0,09
С 0,15 0,15 1,5 1,75 2,5 3,0 4,0 5,0 7,0

Мощность электропривода (кВт) горизонтальных ленточных конвейеров без промежуточных сбрасывателей определяется по формуле

где Q – производительность конвейера, т/ч;

L – длина конвейера (транспортёра), м;

kF – коэффициент трения в подшипниках (для подшипников скольже-
ния kF = 0,1, для подшипников качения kF = от 0,01 до 0,05).

Мощность электропривода (кВт) передвижных ленточных конвейеров, имеющих небольшую длину ленты (до 5 – 7 метров между центрами барабанов) можно определить по формуле

где k1 – коэффициент, учитывающий конструкцию подшипников (для опор
скольжения k1 = 1,25; для опор качения k1 = 1,0);

k2 – коэффициент, учитывающий ширину ленты конвейера: k2 = 0,03В;

В – ширина ленты конвейера, м;

υ – скорость перемещения ленты, м/с;

L1 – длина горизонтальной проекции конвейера (длина перемещения
груза), м;

Q – производительность конвейера, т/ч;

L2 – длина конвейера, м;

Н – высота подачи материала, м;

ηП – КПД передачи (приложение Е).

В том случае, если длина конвейера превышает 7 метров, но не более 20 метров, мощность электропривода (кВт) передвижных ленточных конвейеров (транспортёров) определяется по формуле

где k – коэффициент, зависящий от месторасположения привода
конвейера (транспортёра): при расположении у приводного
барабана – k = 0,08, у натяжного барабана – k = 0,085, в
середине конвейера – k = 0,09.

Мощность электродвигателя (кВт) для скребкового транспортёра с учётом коэффициента сопротивления материала определяется по формуле

где k2 – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления при
пуске (k2 = от 1,2 до 1,5);

k3 – коэффициент сопротивления материала (для малоабразивных
материалов k3 = 2,5; для абразивных материалов k3 = 3,2; для
сильноабразивных и липких материалов k3 = 4,0).

Мощность на валу электродвигателя (кВт) ковшового элеватора определяется по формуле

где Q – подача элеватора, т/ч;

H высота подъёма, м;

k3 коэффициент запаса; k3 = от 1,2 до 1,3;

ηЭ – КПД элеватора, ηЭ = от 0,4 до 0,7 (включая кинематическую пару
от двигателя к элеватору).

Подача элеватора определяется по формуле

где V – объём ковша, м 3 ;

kнк – коэффициент наполнения ковша, kнк = от 0,7 до 0,85;

p – насыпная плотность материала, т/м 3 ;

υ – скорость ленты, м/с;

a – шаг ковшей: a = от 2,5 до 3 h, м;

Привод ковшового элеватора, как правило, нерегулируемый, статический момент нагрузки приближённо можно считать постоянным, не зависящим от частоты вращения.

Мощность электропривода (кВт)винтового, цепного конвейеров и шнекового питателя (дозатора) определяется по формуле

где Q – подача конвейера, т/ч;

L – горизонтальная проекция конвейера, м;

k3 – коэффициент запаса: k3 = от 1,1 до 1,3;

H – высота подъёма материала, м;

Мощность двигателя (кВт)пластинчатого транспортёра определяется по формуле

где Q – производительность транспортёра т/ч;

ηП – КПД передачи: зависит от типа редуктора (приложение Е).

Коэффициент сопротивления kСП определяется по таблице 8.3.

Таблица 8.2 – Значения коэффициента k1 для различных типов транспортёров

Подача конвейера, т/ч Значения коэффициента k1
цепной транспортёр с роликовыми цепями цепной транспортёр со скользящими цепями
4,5 9,0 18,0 27,0 36,0 45,0 2,25 1,70 1,30 1,10 1,05 0,97 4,20 3,00 2,25 1,90 1,70 1,60

Средние значения k1 для винтовых конвейеров (шнеков) при перемещении различных материалов принимаются следующими: для малообразивного материала – 2,5; для абразивного (гравий, песок, цемент) – 3,2; для сильноабразивных и липких материалов (известь, сера, зола и т.д.) – 4,0.

Таблица 8.3 – Значение коэффициента сопротивления kСП

Ширина ленты, мм Подача, кг/с k СП
4,7 11,1 17,1 21,6 0,32 0,19 0,16 0,14

При определении мощности двигателя (кВт)роликового транспортёра (рольганга) необходимо сначала определить момент двигателя по формуле

где МС – момент статический, Н·м;

МБ – момент буксовки, Н·м;

GP – масса ролика (роликов), Н;

GПОЛ – масса полезного перемещаемого груза на ролик или рольганг, Н;

μ – коэффициент трения в подшипниках качения: μ = от 0,05 до 0,01

μ1 – коэффициент трения перемещаемого груза по роликам: μ1 = 0,3 –
для горячего металла, μ1 = 0,15 – для холодного металла;

r – радиус шейки вала ролика, м;

R – радиус ролика, м;

f – коэффициент трения качения: f = от 0,01 до 0,05.

После определения момента двигателя, можно произвести расчёт мощности электродвигателя, например, по формуле (5.22).

Источник

Ответы на популярные вопросы
Adblock
detector