thiết kế cần trục derrick tải trọng nặng 3 tấn lắp trên tàu thủy, chương 8 pps

Chương 8: Tính chọn động cơ điện
Để chọn động cơ điện cho cơ cấu nâng phải thỏa mãn điều
kiện sau:
- Trong quá trình làm việc động cơ không phát nóng quá
nhiệt độ cho phép, để không làm hư vật liệu cách điện trong cơ
cấu nâng.
- Có khả năng quá tải đột ngột trong thời gian ngắn.
- Có mômen mở máy đủ lớn để thắng mômen cản ban đầu
của phụ tải khi khởi động. Đối với cơ cấu nâng công suất được
chọn theo công thức tónh khi nâng vật bằng tải trọng danh nghóa
(2,5 tấn).
Công thức tónh khi nâng vật bằng tải trọng danh nghóa,
được xác đònh theo công thức:

.1000.60
.
n
VQ
N

Trong đó: Q- tải trọng nâng vật, Q = 30000 (N)
V
n
- vận tốc nâng vật V
n
= 20 (m/phút)
- hiệu suất của cơ cấu nâng được tính theo công thức
 = 
p
.
t

.
o
+ 
p
= 0,96 hiệu suất palăng
+

t
= 0,96 hiệu suất của tang
+ 
o
= 0,90 hiệu suất của bộ truyền có kể cả khớp nối xuất phát
từ các số liệu. Với giả thuyết bộ truyền được chế tạo thành hộp
giảm tốc hai cấp bánh răng trụ.
 = 0,96. 0,96.0,90 = 0,83
30000.30
18,07
60.1000.0,83
N KW
 
2.2.2.5.1. Chọn động cơ điện
Trong nghành máy nâng vận chuyển thường dùng nhiều
loại động cơ điện xoay chiều và một chiều, cả hai động cơ điện
chuyên dùng và động cơ điện công dụng chung.
Loại động cơ điện chuyên dùng với dòng điện một chiều
có ba loại: kích thích nối tiếp, kích thích song song và kích thích
hỗn hợp. Các loại động cơ điện này làm việc phù hợp với điều
kiện làm việc của máy trục, nhưng ít được sử dụng vì trong thực
tế không có sẵn dòng điện một chiều.
Động cơ điện chuyên dùng với dòng điện xoay chiều có

hai loại: động cơ điện loại rôto dây quấn và động cơ điện rôto
lồng sóc có đường đặc tính cứng, tốc độ động cơ thay đổi rất ít
khi phụ tải thay đổi và được sử dụng phổ biến hơn cả.
Qua việc phân tích trên ta chọn động cơ điện chuyên dùng
dòng điện xoay chiều làm việc ở chế độ trung bình, có thông số
kỹ thuật bảng (2-4) sau
Bảng 2-4: thông số kỹ thuật của động cơ
Kiểu
động cơ
Công
suất
KW
Vận
tốc
(v/ph)
cos
dm
m
M
M
dm
M
M
max
Mômen
bánh đà của
roto GD
2
(kgm
2

)
Trọng
lượng
(kg)
ĐK-72-
6
14 980 0,83 1,4 2,2 2,3 280
2.2.2.5.2. Kiểm tra động cơ về nhiệt.
Động cơ đã chọn có công suất danh nghóa nhỏ hơn công
suất tính toán. Nên phải kiểm tra về nhiệt tức là trong quá trình
làm việc nhiệt độ động cơ không quá nhiệt độ đốt nóng cho
phép (25
o
C). Để thỏa mãn điều kiện này trong quá trình làm
việc với chế độ ngắn hạn lặp lại liên tục, công suất bình phương
trung bình do động cơ phát ra không vượt quá công suất danh
nghóa của nó với cường độ làm việc, CĐ 25%.
Công suất trung bình bình phương của động cơ điện trong
chu kỳ làm việc có tính cả các thời kỳ mở máy, KW:
dn
tb
tb
N
nM
N 
9550
.
Trong đó: M
tb
: mômen bình phương trung bình tính theo

công thức:




t
tMtM
M
vmmm
tb
.
22
Với: + t
m
: tổng thời gian mở máy trong các thời kỳ làm
việc với tải trọng khác nhau (s)
+ M
t
: Mômen cản tónh tương ứng với tải trọng nhất
đònh trong thời gian chuyển động ổn đònh với tải trọng đó, N
m
.
+ t
v
: thời gian chuyển động với vận tốc v ổn đònh khi làm
việc với từng tải trọng,s.
+

t
: Toàn bộ thời gian động cơ làm việc trong một chu kỳ

bao gồm thời gian làm việc trong thời kỳ chuyển động ổn đònh
và không ổn đònh, s.
+ M
m
: Mômen mở máy của động cơ điện, N
m
Theo động cơ đã chọn trên, có mômen mở máy được xác
đònh:
2
mMinnMax
m
MM
M


Trong đó: M
nMax
= (1,8  2,5) M
dn
: Mômen mở máy lớn
nhất
M
nMin
= 1,1 M
dn
: Mômen mở máy nhỏ nhất
M
dn
: Mômen danh nghóa của động cơ được xác
đònh

14
9550 9550 136,43
980
dc
dn
dc
N
M Nm
n
  
Suy ra: M
nMax
= 2,0. M
dn
= 2,0. 136,43 = 272,86 (Nm)
M
nMin
= 1,1. M
dn
= 1,1. 136,43 = 150,07 (Nm)
Vậy mômen mở máy là
:
272,86 150,07
211, 47
2
m
M Nm

 
Để tính mômen mở máy trung

bình bình phương cần xác
đònh được sơ đồ sử dụng tải
trọng theo thời gian. Trong
quá trình tính toán ta sử dụng
đồ thò gia tải trung bình các cơ cấu máy trục ở chế độ làm việc
nhẹ theo hình (2-4).
Theo sơ đồ này cơ cấu nâng sẽ làm việc với các tải trọng:
Q
1
= Q; Q
3
= 0,2Q; Q
2
= 0,75Q và tỷ lệ thời gian làm việc ứng
với các tải trọng này là 2:3:5.
Để tính toán phải xác đònh một số thông số sau:
- Trọng lượng vật nâng và bộ phận mang vật:
Q
max
= k.Q
dn
= 1,2.3000 = 3600 (kg)
- Lực căn dây cáp đònh mức khi nâng vật:
)(3.1913
98,0.96,0.2
3600
.
max
KG
a

Q
S
RP
dm


- Hiệu suất cơ cấu nâng không tính
đến hiệu suất palăng khi làm việc
với tải trọng đònh mức.
’ = 
t
.
0
= 0,96. 0,90 = 0,86
Khi làm việc vật nâng với tải trọng khác, hiệu suất này
được xác đònh theo đồ thò.
Đồ thò quan hệ giữa hiệu suất và tải trọng như trong hình
2-6.
- Mômen trên trục động cơ khi nâng:
85,21
86,0.14.2
1.275,0.3,1913
2

'


i
mDS
M

odm
n
(Nm)
- Lực căng cáp khi hạ vật:
1
2
2
(1 )
36000(1 0,98)0,98
17461,81
(1 ) 1(1 0,98 )
a m
max
h
a
Q
S N
m
 

 


  
 
Với: m- số nhánh cáp cuốn lên tang.
- Mômen trên trục động cơ khi hạ vật:
0
. . . '
17461,81.0, 275.1.0,86

147, 49
2. 2.14
h
h
S D m
M Nm
i

  
- Thời gian mở máy khi nâng vật, theo công thức:


22
1
2
00
11
2
)(375)(375
)(
iaMM
nDQ
MM
nDG
t
nmnm
ii
n
m






Trong đó:
 = 1,1  1,3: hệ số quy đổi mômen quán tính bánh đà các
chi tiết khác về trục động cơ có thể lấy gần đúng.
 (G
i
D
i
2
)
1
= 1,3 (G
i
D
i
2
)
roto
= 1,3 . 23 = 29,9 (Nm
2
)
M
m
= 211,47: mômen mở máy của động cơ
n
1
= 980 (vòng): số vòng quay trên trục động cơ

Q
max
= 3600 (kg) : trọng lượng vật nâng và bộ phận mang
vật
D
0
= 0,275(m): đường kính tang tính đến lớp cáp thứ nhất.
a = 2: bội suất palăng
i = 14: Tỉ số của cơ cấu
 = 0,83: Hiệu suất của cơ cấu
2
2 2
29,9.980 36000.0, 275 .980
0,47
375.(211, 47 21,85) 375.(211, 47 21,85).2 .14 .0,83
n
m
t s
  
 
- Gia tốc mở máy khi nâng vật:
2
20
0,71 /
60. 60.0, 47
n
n
n
m
V

J m s
t
  
- Thời gian mở máy khi hạ vật:


2
0
2
100
11
2
)(375
)(375
)(
iaMM
nDQ
MM
nDG
t
hm
hm
ii
h
m






2
2 2
29,9.980 45000.0,275 .980
0,77
375(211, 46 98,9) 375(211, 46 98,9).2 .14 .0,83
h
m
t s
  
 
- Thời gian chuyển động ổn đònh
60. 60.13,5
40,5
20
v
n
H
t s
V
  
Với tải trọng Q
2
= 0,75Q; Q
3
= 0,2Q; cũng tính toán tương
tự như trên và được thống kê theo bảng (2-5):
Bảng 2-5. Thông số cho trường hợp tải trọng khác nhau
Thông số cần tính
toán
Q

1
= Q Q
2
= 0,75Q Q
3
= 0,2Q
Q
0
(N)
S
n
(N)
 (hình)
M
n
(Nm)
S
h
(N)
M
h
(Nm)
t
n
m
(s)
t
h
m
(s)

M
m
(Nm)
36000
1913,3
0,83
21.85
17461,8
147,49
0,47
0,77
211,46
27000
1435
0,88
20
9276,5
110,62
0,45
0,75
211,46
7200
3826
0,62
4,4
2473,75
29,5
0,40
0,71
211,46

2
2 2 2 2 2 2
211, 46 (2.1,51 5.0, 47 3.0,40 2.0,77 5.0,75 3.0,71
40,5.(2.21.85 5.20 3.4,4 2.147, 49 5.110,62 3.
29,5 )
40,5.10 2.0,47 5.0,45 3.0,40 2.0,77 5.0,75 3.0,71
135,62
TB
M
Nm
    

     
     

Công suất trung bình bình phương:
KW
nM
N
dcTB
TB
91,13
9550
980.62,135
9550
.

 N
TB
< N

dn
Từ kết quả tính toán cho phép ta kết luận động cơ đã chọn
hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu làm việc.