Определение вращающего момента и мощности электродвигателя грузовой лебёдки

Работа грузоподъемного механизма грузовой лебедки характеризуется цикличностью процессов и повторно-кратковременным режимом работы электродвигателя.

Весь цикл работы электродвигателя может быть разделен на следующие этапы: подъем груза, поворот стрелы, спуск груза, выгрузка, подъем гака без груза, поворот стрелы, спуск гака, погрузка.

Каждому этапу соответствует определенная нагрузка электродвигателя. При подъеме груза момент, создаваемый грузом на барабан лебедки:

где g — ускорение свободного падения; m — масса поднимаемого груза; m₀ — масса гака; d_б — диаметр барабана с намотанным на него канатом.

Статический момент сопротивления на валу электродвигателя при номинальной массе груза:

где j — общее передаточное число механизма привода лебедки; η_м — к.п.д. механических передач лебедки.

Спуск груза происходит под действием силы тяжести, и электродвигатель развивает тормозной момент, отдавая при этом энергию в сеть. Статический момент на валу электродвигателя при этом:

где η'_м — обратный к.п.д. при спуске груза.

При подъеме свободного гака момент, развиваемый электродвигателем:

при этом режиме потери на трение значительно больше по отношению к полезному моменту и механический к. п. д. имеет меньшее значение (меньше 0,5).

Вследствие трудности точного определения η_м при подъеме и опускании свободного гака с достаточной степенью точности можно принять для подъема и опускания М₀ = (0,1 - 0,2) M₁.

Расчетную мощность электродвигателя грузовой лебедки определяют на основании следующих исходных данных: массы поднимаемого груза m, скорости подъема и спуска груза v, высоты подъема Н₁ и высоты опускания груза H₂, передаточного числа редуктора j, диаметра барабана лебедки d_k и механического к.п.д. передачи η_м.

Расчетной мощностью, по которой выбирают электродвигатель, считают мощность, необходимую для подъема номинального груза с заданной скоростью. Выбранный электродвигатель проверяют на нагревание за полный цикл работы.

Угловая скорость при установившемся режиме:

а вращающий момент двигателя при этом режиме равен М₁, тогда мощность с учетом перегрузочной способности двигателя λ, кВт,

По ней выбирают двигатель:

Проверку на нагревание за цикл работы двигателя выполняют путем построения диаграмм моментов и определения среднего квадратичного момента.

Для построения диаграммы моментов рассчитывают время работы двигателя на каждом этапе.

На этапе подъема груза:

При спуске груза:

где v2 — скорость опускания груза;

w₂ — угловая скорость двигателя, соответствующая моменту М₂ (определяется по его механической характеристике).

Время подъема гака без груза:

и опускания его:

где v₀ — скорость подъема и опускания гака без груза.

Скорость v₀ рассчитывают аналогично расчету скорости v₂.

На основании полученных результатов строят нагрузочную диаграмму (рис. 1) моментов за весь цикл. Эквивалентный момент цикла:

где t_ц — время полного цикла, включая время поворота стрелы t_I и t_II, время разгрузки t_III и время погрузки t_IV.

Рис. 1. Диаграмма моментов за цикл работы грузовой лебедки

Относительная продолжительность включения двигателя:

дает возможность определить расчетный момент:

Для нормальной работы электродвигателя без перегревания необходимо, чтобы:

Если двигатель удовлетворяет этому условию, расчет выполнен.