Мощность двигателя механизма поворота

Статические нагрузки двигателей основных механизмов кранов

Мощность и момент на валу двигателя подъемной лебедки крана в статическом режиме работы подъема груза могут быть подсчитаны по формулам

где Р — мощность на валу двигателя, кВт; G — сила, необходимая для подъема груза, Н; G0 — сила для подъема захватывающего приспособления, Н; М — момент на валу двигателя, Нм; v — скорость подъема груза, м/с; D — диаметр барабана подъемной лебедки, м; η — к. п. д. подъемного механизма; i — передаточное отношение редуктора и полиспаста.

В режиме спуска двигатель крана развивает мощность, равную разности мощности трения Ртр и мощности, обусловленной действием силы тяжести опускающегося груза Ргр:

При опускании средних и тяжелых грузов энергия направляется с вала механизма к двигателю, так как Ргр > > Ртр (тормозной спуск). При этом мощность на валу двигателя, кВт, выразится формулой

При спуске легких грузов или пустого крюка возможны случаи, когда Ргр

На основании приведенных формул можно определить мощность двигателя крана при любой загрузке крюка. При расчетах следует помнить, что к. п. д. механизма зависит от его загрузки (рис. 1).

Рис. 1. Зависимость к. п. д. механизма от нагрузки.

Мощность и момент на валу двигателей механизмов горизонтального передвижения крана в статическом режиме работы могут быть определены по формулам

где Р — мощность на валу двигателя механизма передвижения крана, кВт; M – момент на валу двигателя механизма передвижения, Нм; G – вес перемещаемого груза, Н; G1 – собственный вес механизма передвижения, Н; v – скорость движения, м/с; R – радиус колеса, м; r – радиус шейки оси колеса, м; μ – коэффициент трения скольжения (μ = 0,08— 0,12); f – коэффициент трения качения, м (f = 0,0005— 0,001 м); η – к. п. д. механизма передвижения; k – коэффициент, учитывающий трение реборд колес о рельсы; i — передаточное отношение редуктора механизма передвижения.

В ряде подъемно-транспортных механизмов передвижение осуществляется не по горизонтальному направлению. Возможно также действие ветровой нагрузки и т. п. Формула для определения мощности в этом случае может быть представлена в виде

Дополнительно обозначены: α — угол наклона направляющих к горизонтальной плоскости; F — удельная ветровая нагрузка, Н/м2; S — площадь, на которую действует давление ветра под углом 90°, м2.

В последней формуле первое слагаемое характеризует собой мощность на валу двигателя, необходимую для преодоления трения при горизонтальном передвижении; второе слагаемое соответствует мощности подъема, третье является составляющей мощности от ветровой нагрузки.

Ряд подъемных кранов имеет поворотную платформу, па которой располагается рабочее оборудование. Движение платформе передается через установленное на ней зубчатое колесо (поворотный круг) диаметром Dкp. Между платформой и неподвижной базой имеются ролики (катки) диаметром dp. В этом случае мощность и момент двигателя крана, обусловленные силами трения, находятся аналогично случаю при поступательном движении, а именно:

Здесь, кроме известных величин: G2 — вес поворотной платформы со всем находящимся на ней оборудованием, Н; ωл — угловая скорость, платформы, рад/с; in — передаточное отношение редуктора механизма поворота и передачи ведущая шестерня — поворотный круг.

При определении мощности электропривода крана в ряде случаев следует учитывать изменение нагрузки при работе на уклоне. Ветровая нагрузка поворотных механизмов определяется с учетом разности сил ветра, действующих на груз, стрелу крана и противовес.

При проектировании электроприводов крановых механизмов по окончании выбора двигателя осуществляется проверка электропривода по допустимым значениям ускорений, данные по которым приведены в табл.1

Таблица 1 Наименование механизмов и их назначение

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

Расчет привода механизма поворота

Федеральное агентство морского и речного транспорта

ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова»

Котласский филиал

Федерального государственного бюджетного образовательного

Учреждения высшего образования

«Государственный университет морского и речного флота

Имени адмирала С.О. Макарова»

(Котласский филиал ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова»)

Кафедра Естественнонаучных и технических дисциплин

Направление бакалавриата 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

Читайте также:  Жор масла двигателя приора

Практическая работа № 2

по дисциплине: Перегрузочное оборудование портов

Выполнил:

Бобров А.А. студент гр. 22-ЭТ

«___»_____________ 20____ г _______________

Проверил:

Никулин А. Н.. старший преподаватель

«___»_____________ 20____ г _______________

Расчет устойчивости поворотной части крана. 3

Расчет привода механизма поворота. 6

Определение пусковых характеристик привода механизма поворота. 8

Расчет устойчивости поворотной части крана

1) Коэффициент грузовой устойчивости (рабочее состояние) для колесных опор:

где — удаление ребра опрокидывания для колесных пар от оси вращения ,

R – радиус кругового рельса,

— удаление центра тяжести противовеса от оси вращения,

— удаление центра тяжести поворотной платформы от оси вращения,

— высота центра наветренной поверхности кабины.

2)Коэффициент собственной устойчивости рассчитывается для нерабочего состояния крана, при этом стрела устанавливается в положение минимального вылета для колесных опор:

где , , массы поднимаемого груза, поворотной платформы, стрелы.

При определении ветровых нагрузок удельное давление ветра принимается при расчете грузовой устойчивости , при расчете собственной устойчивости .

5) Ветровая нагрузка на кабину при грузовой устойчивости:

где — наветренная поверхность кабины

6) Ветровая нагрузка на стрелу при грузовой устойчивости:

где – наветренная поверхность стрелы,

— коэффициент сплошности ( ).

7) Ветровая нагрузка на подвешенный груз:

где — площадь поверхности груза.

8) Ветровая нагрузка на стрелу при собственной устойчивости:

где — угол наклона стрелы, соответствующий положению стрелы при минимальном вылете .

9) Ветровая нагрузка на кабину при собственной устойчивости:

Геометрические параметры находятся из расчетной схемы поворотной части крана:

10) Удаление центра тяжести стрелы при максимальном вылете:

11) Удаление центра тяжести стрелы при минимальном вылете:

12) Высота концевого блока стрелы:

13) Высота центра наветренной поверхности стрелы при максимальном вылете:

14) Высота центра наветренной поверхности стрелы при минимальном вылете:

15) Подставляем рассчитанные величины в 1 и 2 формулы:

16) Подсчитываем и получаем:

17) Решив систему уравнений получаем:

18) Подставляем в К1 и К2:

19) Масса противовеса:

Расчет привода механизма поворота

1) Статический момент сопротивления вращению крана:

где — момент сопротивления вращению от трения в опорно-поворотных устройствах,

— момент сопротивления вращению от ветровой нагрузки.

2) Момент сопротивления вращению от трения:

где — вертикальная нагрузка от веса всех частей крана и груза

,

— коэффициент сопротивления ,

— диаметр кругового рельса,

— диаметр колеса,

k– коэффициент трения качения (k=0,5 мм),

– коэффициент, учитывающий сопротивления от скольжения цилиндрических колес ( ).

3) Момент сопротивления вращению от ветровой нагрузки:

где — момент сопротивления вращению от ветровой нагрузки, действующей на стрелу

,

— момент сопротивления вращению от ветровой нагрузки, действующей на подвешенный груз

,

Удельное давление ветра принимается .

4) Мощность электродвигателя

где — угловая скорость вращения крана,

– частота вращения крана,

— КПД механизма ( ).

5) Выбираем электродвигатель МТН-211-6. Номинальной мощность , частотой вращения ротора , моментом инерции массы ротора .

Источник

Характеристика механизма поворота конвертера ККЦ

Технические данные механизма поворота конвертера приведены в таблице 1, последовательность технологических операций описана в таблице 2, циклограмма работы представлена на рис.1.

Таблица 1.- Технические данные механизма поворота конвертера

Наименование, обозначение Размерность Величина
Вместимость конвертера т
Количество двигателей ( по 4 с каждой стороны)
Скорость поворота конвертера: · при сливе металла и шлака · при других операциях об/мин 0,04 – 0,1 0,1 – 1,0
Допустимое ускорение груши конвертера град/с 2
Максимально возможный статический момент с обрушившейся футеровкой Н · м 15 · 10 6
Передаточное отношение: · быстроходного редуктора · тихоходного редуктора 59,7 7,75
Момент инерции механизма, приведенный к валу каждого двигателя кг · м 2 67,9

Таблица 2.- Последовательность технологических операций конвертера

Номер операции Наименование операции Скорость, град/с Время паузы после операции, с
1-1 Поворот под загрузку скрапа
2-2 Поворот в вертикальное положение 1,5
3-3 Поворот под заливку чугуна 1,5
4-4 Поворот в вертикальное положение под продувку 1,5
5-5 Наклон для отбора проб
6-6 Поворот в вертикальное положение, ожидание результатов анализа
7-7 Наклон для слива стали
8-8 Слив стали (8 – 10 остановок) 1,5
9-9 Поворот в вертикальное положение
10-10 Наклон для слива шлака
11-11 Слив шлака (4 – 5 остановок) 1,5
12-12 Поворот для осмотра 1,5
13-13 Поворот в вертикальное положение

В кислородных конвертерах масса огнеупорной футеровки достигает 55% от общей массы порожнего конвертера и поэтому составляющая крутящего момента от футеровки весьма велика.

Читайте также:  Декоративный кожух двигателя тойота

У большегрузных конвертеров опорное кольцо при повороте подвергается большим усилиям, поэтому для более равномерного их распределения и уменьшению крутящих моментов вдвое механизм поворота делают двухсторонним. В таком исполнении механизм имеет два синхронно работающих привода, каждый из которых соединен с одной цапфой.

Кинематическая схема механизма поворота конвертера приведена на рис.2.

Рис.2.- Кинематическая схема механизма поворота конвертора

1 – тихоходный редуктор

2 – коническая шейка цапфы

4 – быстроходный редуктор

8 – неподвижная подшипниковая опора

10 – плавающая опора

12 – подвижный фиксатор

14 – опорная колонна

Привод, установленный с каждой стороны конвертера, состоит из одноступенчатого навесного тихоходного редуктора 1, четырех трехступенчатых быстроходных редукторов 4 навесного типа, четырех электродвигателей 5 с электромеханическими тормозами и систем фиксирования тихоходного и быстроходных редукторов с пружинными демпферами.

Тихоходный редуктор с четырьмя приводными валами-шестернями 6 втулкой колеса 7 посажен на коническую шейку 2 цапфы опорного кольца 9. Корпус редуктора соединен с качающейся рамой, которая через гидравлический демпфер связана с основанием (на рисунке не показано). Такая конструкция предупреждает поворот корпуса под действием реактивного опрокидывающего момента и гасит динамические нагрузки, возникающие в системе. Сферические шарниры в узлах крепления демпфера обеспечивают его самоустановление при перекосах.

Неподвижная 8 подшипниковая опора смонтирована на опорной колонне 14 с фиксатором 13, плавающая 10 – на колонне с подвижным фиксатором 12.

Быстроходные редукторы втулками 3 колес последних передач посажены на конические хвостовики валов-шестерен тихоходного редуктора. Фиксирование редукторов выполнено пружинными демпферами с винтовыми стяжками, связывающими корпусы редукторов с качающейся рамой или корпусом тихоходного ре­дуктора.

Автоматическая остановка конвертера в заданных положениях осуществляется двумя командоаппаратами. Углы поворота кон­вертера регистрируются на пульте управления с помощью сель­синов.

Командоаппараты и сельсины-датчики приводятся от двух валов-шестерен тихоходного редуктора через кинематические ре­дукторы. Скорость поворота конвертера измеряется и поддержи­вается посредством цифровых датчиков скорости, соединенных с веду­щими валами двух быстроходных: редукторов. Электродвигатели приводов питаются от тиристорных регулируемых источников постоянного напряжения — РИН.

Электродвигатели левого и правого приводов вместе с РИН выделены в группы по два и соединены между собой по последова­тельно-перекрестной схеме. Такое соединение силовых цепей элек­тродвигателей позволяет уравнять их крутящие моменты и значи­тельно уменьшить уравнительной момент, передаваемый через опорное кольцо.

На литых корпусе и крынке быстроходного редуктора предусмотрены приливы для крепления кронштейна электродвигателя и пружинного демпфера. Электродвигатель соединен с ведущим валом редуктора зубчатой муфтой. Подшип­никовые узлы валов снабжены коническими роликоподшипниками с централизованной подачей смазки. Колесо последней зубчатой передачи закреплено шпонкой на втулке, установленной в кор­пусе редуктора на подшипниках качения.

Быстроходный редуктор насаживают на конический хвосто­вик вала-шестерни тихоходного редуктора и снимают с него с помощью малой гидрошайбы, представляющей собой гидродом­крат с четырьмя гидроцилиндрами, расположенными в корпусе по окружности. Для соединения с гидрошайбой на выступающей части втулки редуктора нарезана наружная резьба.

Тихоходный редуктор разъемной конструкции из­готовлен с литыми корпусом и крышкой, в которых по окружности расположены четыре гнезда под подшипниковые узлы приводных валов-шестерен. К корпусу прилиты лапы для его соединения с ка­чающейся рамой. Зубчатое колесо посажено на шпонках на мас­сивную втулку, установленную в центральном гнезде корпуса на двух роликоподшипниках. Внутри втулка расточена на конус для посадки редуктора на коническую шейку цапфы опорного кольца. Тихоходный редуктор напрессовывают на цапфу и сни­мают с помощью гидрошайбы (четырехплунжерного гидродомкрата), навинчиваемой на хвостовик втулки.

Рис.3.- Схема размещения шестерен тихоходного редуктора для восьмидвигательных приводов

К достоинствам навесных многодвигательных приводов отно­сятся:

· значительное повышение надежности работы механизма пово­рота конвертера, так как выход из строя части электродвигателей не приводит к отказу в работе;

· устранение длинных валопроводов и применение демпферов в системах фиксирования тихоходного и быстроходного редук­торов, что способствовало резкому снижению динамических нагру­зок в приводе;

· многопоточное разветвление мощности в тихоходном редук­торе, которое позволило уменьшить нагрузки на зубья передачи, принять меньшую величину модуля и свести к минимуму габариты редуктора;

· применение навесных быстроходных редукторов, что позволило ускорить их замену и создать условия для организации поузлового централизованного ремонта;

· отсутствие влияния перекоса цапф на работостпособность привода;

Читайте также:  Кто создал коробку передач

· значительно меньшие общие габариты привода и масса привода по сравнению со стационарным приводом той же мощности;

· не требует специального массивного фундамента.

Опоры конвертера, помимо восприятия больших вертикальных и горизонтальных сил, должны компенсировать перекосы и значительные осевые перемещения цапф, вызванные тепловыми деформациями опорного кольца и погрешностями при изготовлении и монтаже. Опоры смонтированы на сварных рамах, закрепленных в фундаменте. Одна опора фиксированная, другая – плавающая, подвижная в осевом направлении. Опоры смонтированы на конических роликоподшипниках.

Фиксированная и плавающая опоры отличаются конструкцией фиксаторов. В обоих случаях шип фиксатора закреплен в основании, а на его сферическую головку посажен разъемный сухарь, входящий в посадочное место корпуса подшипников, но в фиксированной опоре сухарь входит во втулку, закрепленную в гнезде корпуса, а в плавающей опоре – в продольный паз корпуса с боковыми накладками.

Зависимость КПД передачи от коэффициента загрузки η = f(Кз) приведена на рис.4, а зависимость коэффициента загрузки от угла поворота конвертера – на рис.5.

Рис.5.- Зависимость КПД передачи от коэффициента загрузки η = f(Кз)

Рис.6.- Зависимость коэффициента загрузки от угла поворота конвертера

Требования, предъявляемые к электроприводу

К электроприводу механизма поворота конвертера предъявляются следующие основные требования:

· диапазон регулирования скорости (10:1, 20:1);

· точность регулирования скорости должна быть не ниже 2 % при переменном статическом моменте в нижней части скоростного диапазона;

· плавный пуск и торможение (ускорение не более ±2 град/с2);

· обеспечение реверса скорости и работы в режиме рекуперативного торможения;

· электропривод должен исключить возможность появления самопроизвольных рывков, однако должен иметь возможность толчкового режима работы по команде сталевара в режиме слива;

· привод должен обеспечить нормальную работу без перегрузки на половине двигателей, т.е. иметь не менее чем 2-х кратный запас по мощности;

· равномерное распределение нагрузки между приводными двигателями двусторонних механизмов поворота с целью исключения перекосов в них и исключения передачи момента через корпус конвертора;

· разрешение растормаживания механизма поворота только после проверки исправности схемы электропривода;

· разрешение поворота конвертора исключительно при поднятой фурме кислородного дутья.

Расчет статических моментов

При повороте электродвигатель преодолевает опрокидывающие моменты от порожнего конвертера Мп, от массы жидкого металла Мм и сил трения Мтр. Координаты центров тяжести порожнего конвертера вычисляются с помощью статических моментов отдельных k элементов:

и

где xi, yi – координаты центров тяжести отдельных элементов порожнего корпуса Gi.

Общий вес конвертера:

Расстояние от центра тяжести до оси вращения конвертера:

,

где Н1 – расстояние от днища конвертера до оси цапф.

Угол между радиус-вектором r и вертикальной осью:

Опрокидывающий момент сопротивления порожнего конвертера:

Момент сопротивления повороту жидкого металла весом Gм и порожнего конвертера весом Gп:

где f – коэффициент трения в опорах цапфы диаметром dц.

Опрокидывающий момент жидкого металла при повороте конвертера зависит от угла поворота φ и веса металла в нем. Предварительно вычисляется полный угол поворота конвертера, при котором окончится слив:

,

где R1, R2, H1 – размеры верхней части конвертера (рис. 7)

Рис.7.- Схема расчета момента сопротивления повороту жидкого расплава

Затем последовательно поворачиваем конвертер через каждые 10 0 до угла слива и для каждого угла рассчитывается положение центра тяжести (точка К). С этой целью высота разбивается на n равновысотных сегментов: Δ .

У каждого сегмента по чертежу замеряется «стрелка» аi (на чертеже показана стрелка четвертого сегмента а4) и радиус сегмента Ri (на чертеже показан радиус восьмого сегмента R8). Вычисляется величина относительной стрелки для каждого сегмента (или размер стрелки при R = 1) . По относительной стрелке с помощью таблицы «Элементы сегмента круга» вычисляются безразмерные хорды bi, площади fi при и дополнительные площади fi 1 и хорды bi при по величине . Затем вычисляют центры тяжести каждого сегмента:

или ,

Δ Δ Δ .

Общий центр тяжести жидкого металла при повороте на угол φ

и

Объем жидкого металла

Расстояние центра тяжести от оси цапф определяет угол поворота . Плечо жидкого металла (расстояние от его центра тяжести до точки поворота)

определяет момент сопротивления повороту жидкого металла

До углов поворота φ

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Источник

Ответы на популярные вопросы
Adblock
detector