4-я задача по САЭП

Скоркин Ю.А. 08КСЭ635
Расчет электропривода траловой лебёдки

1.Технические данные для расчёта электропривода траловой лебёдки:

Тип лебёдки: ваерная
Максимальная скорость судна по переднему ходу: 12 уз
Максимальная тяга на гаке: 40 кН
Глубина траления: 350 м
Условия питания: ~380 В
Частота вращения ГД: 300 об/мин
Мощность ГД: 800 кВт
Система управления: Г-Д
Приводной двигатель: ДПТ
Длина между перпендикулярами: 50,4 м
Ширина судна: 9,4 м
Осадка судна в грузу носом: 3,37 м
Осадка судна в грузу кормой: 4,54 м
Весовое водоизмещение: 912 т
Движитель:
Диаметр: 2,15 м
Шаг: 1,512 м
Дисковое соотношение: 0,5
Число лопастей: 4
Частота вращения: 300 об/мин




























2.Определение основных характеристик ваера и ваерного барабана.
2.1. Расчет усилия в ваере при буксировке трала.
По кривой избыточной тяги судна Т = f(VS), задавшись значением максимальной скорости траления VТР, определим значение тяги на гаке Т’.
13 EMBED Equation.3 1415= 12 уз; 13 EMBED Equation.3 1415 м/с
13 EMBED Equation.3 1415
·13 EMBED Equation.3 1415 м/с
где V’S – скорость судна при Т-0, м/с.
Усилие в ваере при буксировке трала F’=(0.35ч0.4)T’
F’ = 0,35 · 40 = 15,2 кН.
2.2. Расчёт основных параметров ваера.
Диаметр ваера:
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
где n – запас прочности (для стальных канатов n=5);
l2 = 550 Н/мм2 – коэффициент прочности.
Основные характеристики ваера занесём в таблицу 5.1.
Таблица 5.1
Тип каната
Диаметр, мм
Масса 1 метра, кг
Разрывное усилие, кН

ЛКЗ
12,5
0,57
99,3


2.3. Определение размеров ваерного барабана.
Диаметр барабана:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415- принимаем 250
Шаг укладки ваероукладчика:
t = 1.06
· dB = 1.06 · 12,5 = 13,25мм.
Приращение диаметров намотки ваеров:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Диаметр первого слоя намотки ваеров:
D1 = D0 + dB = 250 + 12,5 = 262,5 мм.
Расчёт длины ваера. По усилию на ваере F’, принимаем L = 1300 м
Длина ваерного барабана:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем 13 EMBED Equation.3 1415 = 310 мм.
Число витков ваера в одном ряду:
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем Z = 24 витков.
Внешний диаметр намотки ваеров:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем D=890
Число слоёв укладки ваера:
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем 13 EMBED Equation.3 1415.
Диаметр ваерного барабана на n-слое намотки:
Dn= D1+(n-1)
·D,
где n=1,2,3,n.
Длина ваера на n-слое намотки:
13 EMBED Equation.3 1415
где n=1,2,3,n.
Зависимость D = f(L) изображена на рис. 5.1.
Таблица 5.2
n
Ln
Dn

1
19,28
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·Рис 5.1. График зависимости D = f(L)

Диаметр реборд ваерного барабана
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем Dp=950
Размеры и характеристики ваерного барабана указаны в таблице 5.4.
Таблица 5.4
D0, мм
D1, мм
D, мм
Dp, мм
L, мм
Z
n

250
262,5
890
950
310
24
31


3. Предварительный выбор мощности электродвигателя лебёдки.
3.1. Установление скорости выбирания ваеров:
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415=(2ч3)м/с.
13 EMBED Equation.3 1415
Принимаем Vн = Vвыб = 1 м/с на диаметре обмотки, соответствующим рабочей длине ваеров.
3.2. Номинальное тяговое усилие для траловой лебёдки принимаем:
Qн=2F’
Qн = 2 · 15,2 = 30,4 кН.
3.3. Предварительный выбор мощности ЭД лебёдки:
13EMBED Equation.31415
где
· – КПД подвесных блоков, барабанов, редуктора (
·=0,7-0,8).



При выборе электродвигателя по справочнику мощность его определяется неравенством
13EMBED Equation.31415; 60,12 кВт > 13 EMBED Equation.3 1415> 54,65 кВт.
где 13EMBED Equation.31415 - номинальная мощность электродвигателя в режиме работы 30 мин.
Каталожные данные ЭД занесём в таблицу 5.5.
Таблица 5.5
Тип
ЭД
Мощ-
ность
Рн
кВт
Ток

А
Частота
вращения
nн,
об/мин
nмакс,
об/мин
13 EMBED Equation.3 1415
Rя+Rdp
Ом
Rсо,
Ом
n
%
GD2

ДПМ52
60
310
860
2100
2,3
0,053
0,00091
0,88
7,5


Номинальное напряжение ЭД - 220 В.
Степень защиты ЭД – IР56.

3.4. Выбор редуктора
Определяем передаточное число редуктора:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
где 13EMBED Equation.31415 - номинальная частота вращения электродвигателя, об/мин;
13EMBED Equation.31415 - номинальная скорость выбирания ваеров, м/с;
13EMBED Equation.31415=0,65 м - средний рабочий диаметр барабана лебедки; определяется по построенной зависимости 13EMBED Equation.31415 для рабочей длины ваеров 13EMBED Equation.31415м,
где 13EMBED Equation.31415 - полная длина ваеров.
По частоте вращения входного вала редуктора 13EMBED Equation.31415= 860 об/мин, номинальной мощности 13EMBED Equation.31415= 54,65 кВт, режиму работы выбираем редуктор типа РМ с передаточным отношением 13EMBED Equation.31415=27,15. Режим работы редуктора - кратковременный 30 мин.
Каталожные данные редуктора занесём в таблицу 5.6.
Таблица 5.6
Тип редуктора
Рн,
кВт
nр, об/мин
i

·
Режим работы

РМ – 500
60
860
27,15
0,87
30 мин


3.5. Выбор генератора.
Генератор для питания ЭД лебёдки выбирают по номинальному току ЭД.
13 EMBED Equation.3 1415
Генератор должен иметь запас по напряжению не ниже 25%.
13 EMBED Equation.3 1415
С целью уменьшения массогабаритных показателей в качестве генератора выбираются быстроходные машины с частотой вращения
13 EMBED Equation.3 1415nнг
·1400ч1500, об/мин
Режим работы генератора – 60 мин.
Степень защиты генератора – IP44.

Каталожные данные генератора занесём в таблицу 5.7.
Таблица 5.7
Тип генератора
Мощность
Рн,
кВт
Ток
Iн,
А
Частота
вращения
nн,
об/мин
nmax,
об/мин
13 EMBED Equation.3 1415
Rя+Rлп,
Ом
Rco,
Ом

·
GD2,
кгс·м2


П 91М
86
374
1450
1800
2
0,0036
0,00045
0,89
5,9


Сопротивление последовательной обмотки возбуждения - 0,0038 Ом
Сопротивление параллельной обмотки возбуждения – 35,8 Ом
Номинальное напряжение обмоток возбуждения – 220 В
Номинальное напряжение генератора 320 В

3.6. Выбор приводного двигателя.
Мощность приводного ЭД, режим работы - 60 мин.
13 EMBED Equation.3 1415
где:
·нд – КПД ЭД лебёдки,

·нг – КПД генератора,
Рд30 – номинальная мощность ЭД лебёдки.
С учётом перегрузок приводного ЭД
13 EMBED Equation.3 1415
Частота вращения приводного ЭД должна равняться частоте вращения генератора.
nпд = nнг
Каталожные данные двигателя занесём в таблицу 5.8.


Таблица 5.8
Тип
ЭД
Мощность
Рн,
кВт
Ток
Iн,
А
Частота
вращения,
nн,
об/мин
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
сos
·н

·
GD2,
кгс·м2

13 EMBED Equation.3 1415

4A 250M4 OM2
90
162
1450
1,2
2,2
0,91
0,93
4,7
7


Режим работы электродвигателя – 60 мин.
Степень защиты электродвигателя – IP44.

4. Расчет желаемой механической характеристики, обеспечивающей постоянную скорость выбирания ваеров UH.
При построении характеристик принимаем следующие допущения: усилие в ваерах в основном зависит от скорости движения трала в воде изменением КПД подвесных блоков редуктора, барабана лебедки пренебречь и считать его равным КПД при номинальной нагрузке.
4.1. Частота вращения электродвигателя на n-слое намотки ваера
13EMBED Equation.31415, р/с;
где 13EMBED Equation.31415= 27,15 - передаточное число редуктора.
13EMBED Equation.31415 - диаметр барабана лебедки на n-слое, м.


4.2. Момент на валу электродвигателя на n-слое намотки ваера
13EMBED Equation.31415, Нм;
где 13EMBED Equation.31415 - КПД редуктора.
13EMBED Equation.31415 - номинальное тяговое усилие, Н.
Расчетные данные занесены в табл. 5.9.
Таблица 5.9
n

М

1
226,0949
168,9211

2
209,1995
182,5634

3
194,6537
196,2058

4
181,9992
209,8481

5
170,8895
223,4905

6
161,0582
237,1328

7
152,2965
250,7752

8
144,4389
264,4175

9
137,3524
278,0599

10
130,9287
291,7022

11
125,079
305,3446

12
119,7296
318,9869

13
114,8191
332,6293

14
110,2955
346,2716

15
106,1148
359,9139

16
102,2394
373,5563

17
98,63718
387,1986

18
95,28013
400,841

19
92,14407
414,4833

20
89,20788
428,1257

21
86,45303
441,768

22
83,86322
455,4104

23
81,42407
469,0527

24
79,12279
482,6951

25
76,94802
496,3374

26
74,8896
509,9798

27
72,93844
523,6221

28
71,08637
537,2645

29
69,32603
550,9068

30
67,65076
564,5492

31
66,05455
578,1915


Расчет ведется, начиная с первого слоя, используя зависимость 13EMBED Equation.31415. Механическая характеристика (см. рис. 5.3) 13EMBED Equation.31415 строится, используя данные табл. 5.9.

Рис 5.3. Механическая характеристика 13EMBED Equation.31415 ДПТ

5. Расчет допустимых значений моментов на валу электродвигателя лебедки.
Момент вращения электродвигателя должен перекрывать предельную нагрузку для возможности трогания электродвигателя с места и создания необходимого динамического момента, обеспечивающего ускорение и разгон электропривода.
5.1. Допустимый момент по коммутационной способности.
13EMBED Equation.31415 Нм,
где 13EMBED Equation.31415 - перегрузочная способность электродвигателя лебедки;
13EMBED Equation.31415 - номинальный момент электродвигателя
13EMBED Equation.31415Нм;
5.2. Допустимый момент по разрывному усилию ваера.
13EMBED Equation.31415 Нм,
где 13EMBED Equation.31415= 99,3 кН - разрывное усилие ваера;
13EMBED Equation.31415= 0,262 - диаметр первого слоя намотки ваера.
5.3. Допустимый момент на максимальном диаметре при 13EMBED Equation.31415
13EMBED Equation.31415 Нм,
где 13EMBED Equation.31415= 0,65 - средний рабочий диаметр барабана.


5.4. Условия выбора пускового момента:
13EMBED Equation.31415 , если 13EMBED Equation.31415
Выбираем Мп = 750 Нм.
5.5. Формирование областей допустимых частот вращения и моментов на валу электродвигателя лебедки.
5.5.1. На механическую характеристику 13EMBED Equation.31415 наносим прямые:
13EMBED Equation.31415 - ограничение по предельной частоте вращения, р/с;
13EMBED Equation.31415р/с,
5.5.2. Построим характеристику постоянства мощности, проведя через точку с координатами 13EMBED Equation.31415, т.е. (666,57; 54) и задаваясь моментом, рассчитываем
13EMBED Equation.31415, р/с;
Таблица 5.10
n
Мn, Нм

·n, рад/с

1
168,92
207,2

7
250,775
139,567

15
359,914
97,2455

24
482,695
72,5095

31
578,192
60,5336


666,6
54



Рис 5.4. Характеристика постоянства мощности








13PAGE 15


13PAGE 14915







14 "z|~‚„€ЉЋђ”–ў¤¦ЁЄ¬ёєјѕАВДЖИ
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·

Приложенные файлы

  • doc 26624019
    Размер файла: 453 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий