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. . - Mômen trên trục động cơ khi nâng: 85 ,21 86 ,0.14.2 1.275,0 .3, 19 13 2 ' i mDS M odm n (Nm) - Lực căng cáp khi hạ vật: 1 2 2 (1 ) 36 000(1 0, 98) 0, 98 17461 ,81 (1 ) 1(1 0, 98 ) a m max h a Q S. palăng i = 14: Tỉ số của cơ cấu = 0, 83 : Hiệu suất của cơ cấu 2 2 2 29,9. 980 36 000.0, 275 . 980 0,47 37 5.(211, 47 21 ,85 ) 37 5.(211, 47 21 ,85 ).2 .14 .0, 83 n m t s - Gia tốc mở máy khi. vật: 2 0 2 100 11 2 ) (37 5 ) (37 5 )( iaMM nDQ MM nDG t hm hm ii h m 2 2 2 29,9. 980 45000.0,275 . 980 0,77 37 5(211, 46 98, 9) 37 5(211, 46 98, 9).2 .14 .0, 83 h m t s - Thời