--PAGE_BREAK--7. Проверка двигателя на обеспечение подъёма 2якоруй с половины глубины…………………….................................................................................17
8. Проверка двигателя на обеспечение подъёма якоря с полностью вытравленной цепью (аварийный режим)20
8. Проверка двигателя на нагрев… 23
9. Разработка схемы управления.28
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ… 34
1.ВЫБОР ЯКОРНО-ШВАРТОВНОГО МЕХАНИЗМА.
1.1 Определяем якорную характеристику (характеристику снабжения)
(1.1)
L– длина судна, м;
B– ширина судна, м;
T– осадка судна, м;
H– высота борта, м;
l1– длина надстройки первого дека (яруса);
h1– высота надстройки первого дека (яруса);
l2– длина надстройки второго дека;
h2– ширина надстройки второго дека и т.д.;
k= 1
.
1.2 Исходя из величины якорной характеристики, типа судна и его класса по Регистру, в соответствии требований Речного Регистра, выбираем число якорей, суммарную массу якорей и суммарную длину якорной цепи.
Число якорей: 2;
Суммарная масса якорей: 2150 кГ;
Суммарная длина цепей: 225 м.
1.3. В зависимости от веса якоря выбираем калибр якорной цепи.
Масса якоря: 1250 кГ;
Калибр: 34 мм.
1.4 Зная калибр цепи производим выбор якорно-швартовного механизма .
Группа: III;
Расчетная глубина стоянки: 60 м;
Тип шпиля: Б3Р;
Диаметр звездочки: 430 мм;
Удельное тяговое усилие:
с номинальной скоростью: a= 2,3 кгс
с малой скоростью: a`=1,6 кгс
Коэффициент прочности якорной цепи: .
2. Расчёт мощности электродвигателя якорно-Швартовных механизмов.
2.1 Предварительный выбор мощности электродвигателя.
2.1.1 Расчетное номинальное тяговое усилие на звездочке
(2.1)
где a– удельное тяговое усилие, МПа;
m– коэффициент прочности якорной цепи;
d– калибр цепи, мм;
.
F
ном.расч
необходимо проверить на соответствие нормам Российского Речного Регистра по формуле:
,
2.1.2 Момент на валу двигателя
(2.2)
где , мм – диаметр цепной звёздочки,
i
я
= 200 – передаточное число от вала двигателя к звёздочке брашпиля;
η
я=0,8 – к.п.д. якорного механизма
2.1.3 Частота вращения двигателя
,
(2.3)
где v– скорость выбирания якорной цепи, м/с;
2.1.4 Мощность двигателя
, Вт.
(2.4)
2.1.5 Расчетное тяговое усилие на звёздочке при работе на малой скорости
, H
(2.5)
– удельное тяговое усилие, кгс ;
2.1.6 Момент на валу двигателя при работе на малой скорости:
, Н∙м.
(2.6)
2.1.7 Частота вращения двигателя при работе на малой скорости:
2.1.8 Мощность двигателя при работе на малой скорости:
, Вт.
(2.8)
2.1.9 Пусковой момент при работе двигателя на основной скорости:
(2.9)
2.1.10 Расчётный момент при выбирании швартовного каната:
, Н∙м
(2.10)
где F
ш– номинальное тяговое усилие на швартовном барабане, Н;
i
ш= 0,5 i
я=125- передаточное число от вала дв-ля к валу швартовного барабана
η
ш– к.п.д. швартовного механизма, принимаем ηш= ηя;
uш.н.= номинальная скорость выбирания швартовного каната, м/мин. 0,13 м/с.
, м;
2.1.11 Расчётное тяговое усилие на звёздочке, удерживаемое тормозом:
, Н
(2.11)
где k= 2
2.1.12 Требуемый тормозной момент тормоза:
, Н∙м
(2.12)
где – обратный к.п.д.;
.
2.1.13 На основании полученных данных выбираем электродвигатель 30-минутного режима на основной частоте вращения серии МАП и записываем все параметры:
Тип двигателя: МАП 422 — 4/8 ОМ1;
Мощность, кВт: 12/8;
Напряжение, В: 380;
Режим работы, мин: 30/30;
Частота вращения, об/мин: 1390/645;
Ток статора номинальный, А: 24,5/21,6,
Ток статора пусковой, А: 142/75;
Момент пусковой, кгс∙м:20/29;
Момент максимальный, кгс∙м:22/30;
Маховой момент с тормозом, Н∙м: 4,91
Маховой момент, кгс∙м2: 100. Cosφ=0.9/0.78
2.2. Построение механической и электромеханической характеристик.
2.2.1. Определяем номинальный момент:
(2.13)
Для четырех — полюсной обмотки:
Для восьми — полюсной обмотки:
2.2.2. Определяем номинальное скольжение:
(2.14)
– синхронная скорость вращения двигателя, рад/с;
– скорость вращения ротора, рад/с;
Для четырех — полюсной обмотки:
Для восьми — полюсной обмотки:
2.2.3. Вычисляем перегрузочную способность двигателя:
(2.15)
Для четырех — полюсной обмотки:
Для восьми — полюсной обмотки:
2.2.4. Определяем критическое скольжение:
(2.16)
2.2.5. Задаваясь S= 0; 0,01; 0,03; 0,05 и т.д. до Sкропределяем момент Mна валу электродвигателя по формуле Клосса:
(2.17)
2.2.6. Построим электромеханической (скоростной) характеристику I
=ƒ(S) используя выражение:
(2.18)
где I
н– номинальный ток, А;
– ток холостого хода, =6,3А.
Расчетные данные сведем в таблицу 1.
На основании полученных данных построим характеристики в программе MATHCAD.
Рис.1. Механические характеристики электродвигателя.
Рис.2. Электромеханическая характеристика.
2.2.7. Проверка электродвигателя на удовлетворение предъявляемым требованиям:
а). номинальный 30-минутный момент электродвигателя на основной частоте вращения для механизмов первой и третьей групп должен быть не менее 0,7 номинального расчетного
и не менее момента при выбирании швартовного каната с номинальным тяговым усилием
82.44> 60
б). каталоженный пусковой момент электродвигателя на основной частоте вращения должен быть не менее двойного расчётного момента
200 > 2∙62
200>124
г). момент электромагнитного тормоза
2.3. Выбор тормоза.
Тип тормоза: ТМТ 6;
Тормозной момент, Н∙м, в режиме 30 мин: 75;
Энергия торможения при повторно-кратковременном режиме, Вт: 380;
Время, с:
включения: 0,015;
отключения: 0,013;
Число дисков: 4;
Средний радиус кольца, см: 15,0;
Поверхность кольца, см2: 377;
Ход тормоза начальный, мм: 2,5;
Ход тормоза максимальный, мм: 5;
Число тысяч торможений до смены дисков
при номинальной частоте вращения, об/мин: 80.
продолжение
--PAGE_BREAK--3. Проверка выбранного электродвигателя на обеспечение скоростей выбирания якорной цепи
3.1. Расчётные моменты на валу электродвигателя при выбирании якорной цепи, отнесённые к каждому калибру цепи данной модели.
, Н∙м.
(3.1)
,
3.2. Номинальные скорости выбирания якорной цепи;
, м/с
(3.2)
, м/с
(3.3)
4. Проверка выбранного двигателя по скорости выбирания швартовного каната
4.1. Расчётный момент на валу электродвигателя при выбирании швартовного каната с малой скоростью
Mш.м= 0,75∙Mш, Н∙м
(4.1)
4.2. Тоже наибольшей скоростью (ненагруженного каната)
Mш.б= 0,2 Mш, Н∙м.
(4.2)
Mш.б= 0,2∙60 = 42 Н∙м.
4.3. По характеристикам M= ƒ(S) определяем
n
ш.м
.= 1260 об/мин;
n
ш.б
.= 1340 об/мин;
4.4. Скорости выбирания канатов
(4.3)
(4.4)
Как видно из расчёта при жесткой механической характеристике двигателя разница в скоростях не значительная.
5. Определение наибольшего усилия в якорных цепях при действии пускового момента двигателя.
5.1 Наибольшее усилие в якорных цепях
(5.1)
продолжение
--PAGE_BREAK--6. Определение скорости травления двигателем цепи наибольшего калибра.
6.1 Расчетная нагрузка на звёздочке при травлении
, Н.
(6.1)
,
6.2 Расчётный момент на валу двигателя при травлении
, Н∙м.
(6.2)
6.3. Частоту вращения определяем по характеристике M = ƒ(S)
ωтр. = 156,3 рад/с
6.4. Скорость травления цепи двигателем
(6.3)
9. Проверка двигателя на обеспечение подъёма 2 якорей с половинной глубины.
9.1 Тяговое усилие в начале подъёма на звездочке.
, Н.
(7.1)
кг/м – масса одного погонного метра цепи с учетомплотности воды.
=1,28- коэф. трения на клюзе
=0,9- для пресной воды
9.2 Моменты в начале и конце подъёма
, Н∙м.
(7.2)
9.3 Усилие в конце подъёма
, Н.
(7.3)
9.4 Моменты в конце подъёма
, Н∙м
(7.4)
9.5 Определяем частоты вращения ωнач. и ωкон и токи IначиIкон по W=f(S) и I=f(S)
ωнач = 137.7 рад/с;
ωкон = 151.2 рад/с.
9.5 Время подъёма якорей.
, мин.
(7.5)
9.6 Строится нагрузочная диаграмма и тахограмма. (см. приложение 1).
9.7 Среднеквадратичный ток
, А
(7.6)
Iср.кв≤ Iном
23,8
(7.7)
Iср.кв≤ Iдоп
23,8
продолжение
--PAGE_BREAK--8. Проверка двигателя на обеспечение подъёма якоря с полностью вытравленной цепью (аварийный режим)
8.1 Тяговое усилие в начале подъёма якоря висящего на полностью вытравленной цепи
, Н.
(8.1)
8.2 Усилие в конце подъёма
, Н.
(8.2)
8.3 Моменты в начале и конце подъёма
, Н∙м.
(8.3)
, Н∙м.
(8.4)
8.4 Определяем частоты вращения ωнач. и ωкон и токи I
начиI
кон
по хар-кам.
ωнач = 140,2 рад/с;
ωкон = 153,8 рад/с.
8.5 Время подъёма якоря.
, мин.
(8.5)
8.6 Строится нагрузочная диаграмма и тахограмма. (см. приложение 2).
8.7 Среднеквадратичный ток
, А
(8.6)
.
(8.7)
Iср.кв≤ Iном
23,6
Iср.кв≤ Iдоп
23,6
8.8 Кроме этого в аварийном режиме шпиля следует проверить двигатель по пусковому моменту:
Mпуск.кат.> 1,5∙Mнач.
200> 195
7. Проверка двигателя на нагрев
7.1 Длина цепной линии.
(9.1)
где – усилие на клюзе, Н;
– сила течения воды, омывающей корпус судна, Н;
– сила, создаваемая ветровой нагрузкой, Н;
– расчетная глубина стоянки судна на якоре, м.
кг/м – масса одного погонного метра цепи с учетом плотности воды.
, Н
– коэффициент трения судна о воду.
– скорость движения воды относительно судна, м/с,
– смоченная поверхность судна, .
и – соответственно длина между перпендикулярами, ширина и осадка судна, м.
– коэффициент полноты водоизмещения. Обычно .
V– водоизмещение,м.
, Н
– коэффициент удельного давления ветра, кг/;
скорость ветра, м/с;
– парусящая поверхность судна, .
B
,
H
иT– главные размеренные корпуса судна, м.
b
,
h– ширина и высота надстроек.
7.2 Длина цепи лежащей на грунте
, м.
(9.2)
полная наибольшая длина якорной цепи, м.
7.3 Длина в метрах цепи, выбираемой при переменном тяговом усилии
, м
(9.3)
, м
7.4 Усилие на звёздочке при подъёме якоря:
– при подтягивании к месту заложения якоря
, Н.
– при отрыве якоря от грунта
, Н.
– в начале подъёма свободно висящего якоря
, Н.
– при подходе якоря к клюзу
, Н.
7.5 Моменты для указанных стадий М1;М3; М4нач и М4конопределяют по выше указанным формулам.
, Н∙м;
, Н∙м;
, Н∙м.
, Н∙м.
7.6. Частоты вращения и токи определяем по характеристике M
=ƒ(S) и I
=ƒ(S) на основной частоте вращения
ω1= 149 рад/с; ω3= 141,6 рад/с; ω4нач= 144,3рад/с; ω4кон = 152,1 рад/с;
I1= 18,76А; I3= 37А; I4нач= 24,2А; I4кон = 13,6А;
7.7. Время подъёма якоря на отдельных стадиях:
, мин
, мин
t3= стоянка двигателя под током (0,5…1) мин. при (30…60) с.
Так как отрыв якоря от грунта осуществляется обычно на тихоходной обмотке, то нужно при проектировании учитывать это обстоятельство.
,
– общее время подъёма в с.
7.8 Строится нагрузочная диаграмма и тахограмма. (см. приложение 3).
7.9 Среднеквадратичный ток двигателя
(9.4)
Токи I1; I3; I4нач; I4кон, определяются по электромеханической характеристике, построенной для выбранного двигателя.
Iср.кв≤ Iном
24,1
Iдоп≥ Iср.кв
где I
доп= I
ном∙ – допустимый ток, А.
продолжение
--PAGE_BREAK--