Эксперт

Сергей

Задать вопрос

Мы готовы помочь Вам.

Формулировка задания

Обосновать выбор оборудования для изготовления подъемного механизма с заданными характеристиками.

Исходные данные, общие для всех вариантов (описание конструкции грузоподъемного механизма).

Грузоподъемный механизм представляет собой простейшую конструкцию – барабан с тросом, приводимый в движение электродвигателем с редуктором.

Индивидуальные исходные данные выбираются из таблицы 4.1 по первой букве своей фамилии.

Таблица 4.1

Исходные данные для решения расчетной задачи

Рекомендации по выполнению задания

1. Сначала обоснуйте выбор электродвигателя.

На основе анализа условий работы грузоподъемного механизма сделайте выбор типа двигателя, исходя из типа сети и особенностей работы. При этом желательно также учитывать экономические факторы.

2. Далее нужно рассчитать, с какой скоростью трос будет наматываться на барабан. Для этого длину окружности барабана умножьте на число его оборотов в секунду.
3. Затем, зная диаметр барабана, определите, во сколько раз сила, с которой он будет наматываться, будет больше значения номинального крутящего момента. Вы, конечно, помните, что крутящий момент – это сила, которую создает рычаг длиной 1 м (или барабан радиусом 1 м), закрепленный на валу.
4. Сравнив скорость наматывания троса с требуемой скоростью подъема, определите коэффициент передачи редуктора и выигрыш в силе за счет снижения оборотов.
5. Зная требуемую силу подъема и выигрыш за счет малого диаметра барабана и применения редуктора, определите требуемый крутящий момент электродвигателя.
6. Исходя из известной связи между мощностью, крутящим моментом и скоростью вращения двигателя, найдите требуемую мощность электродвигателя. После чего выберите из Интернета подходящий двигатель с запасом по мощности 30…50%.
7. В заключение выберите автоматический выключатель. Его ток срабатывания должен превышать номинальный ток двигателя примерно на 30 %, чтобы не было ложных срабатываний из-за колебаний напряжения сети.

Образец выполнения задания

Таблица 4.1

Исходные данные для решения расчетной задачи

1. Обоснование выбора типа двигателя.

Поскольку скорость движения механизма не регулируется, то целесообразно использовать самый дешевый тип двигателя – трехфазный асинхронный. Так как скорость движения платформы мала, то использование высокооборотных двигателей нецелесообразно, тем более они имеют наиболее неравномерный крутящий момент. С другой стороны, низкооборотные двигатели обладают значительной массой, габаритами и, в результате, ценой, поэтому выберем асинхронный двигатель с наиболее распространенной частотой вращения 1500 об/мин.

2. За один оборот барабана диаметром 0,2 м намотается 0,628 м троса. С учетом скольжения округлим это значение до 0,6 м. Тогда для асинхронного электродвигателя со скоростью вращения около 1500 об/мин, или 25 об/с, скорость наматывания троса будет

.

3. Крутящий момент двигателя измеряется в Н ∙ м [ньютонах на метр]. Это можно наглядно представить как барабан радиусом 1 м, на который наматывается трос с силой, равной паспортной величине крутящего момента. Так как наш барабан имеет радиус 0,1 м, то за счет уменьшения радиуса в 10 раз, сила увеличится в 10 раз.
4. Скорость наматывания троса на барабан 15 м/с, а нам требуется примерно в 10 раз меньше. Следовательно, коэффициент передачи редуктора должен быть равен 10.
5. За счет редуктора усилие возрастет еще в 10 раз. Ранее мы выяснили, что еще в 10 раз усилие возрастет из-за малого диаметра барабана. В целом увеличение силы будет в 100 раз. Требуемая грузоподъемность лифта 500 кг, что примерно соответствует 5000 Н. Таким образом, нам потребуется асинхронный электродвигатель с номинальной скоростью около 1500 об/мин и крутящим моментом 50 Н ∙ м.
6. Между мощностью, крутящим моментом и угловой скоростью существует известная связь:

Угловая частота (в радианах в секунду) для скорости вращения вала 25 об/с составит примерно 150 рад/с, а ранее мы рассчитали: М_кр = 50 Н ∙ м. Тогда требуемая мощность

.

С учетом необходимого запаса по мощности выбираем двигатель 4А132М2УЗ мощностью 11 кВт. При соединении обмоток «звездой» ток составит 27 А. Подходящий ток срабатывания автомата 40 А.

Вывод: в результате расчетов для изготовления грузоподъемного механизма принято решение использовать трехфазный асинхронный электродвигатель 4А132М2УЗ мощностью 11 кВт.