1.2. Статические и динамические нагрузки электроприводов подъемников и тяговых лебедок

Наиболее простым и универсальным механизмом перемещения является подъемная или тяговая лебедка, предназначенная для передачи усилий от привода к рабочему органу с помощью подъемного или тягового каната соответствующей длины. По принципу работы лебедки подразделяются на одноконцевые и двухконцевые (отличается от одноконцевой наличием ветвей подъемного каната), а по конструкции органа навивки каната - на барабанные лебедки и лебедки с канатоведущими шкивами. При большой длине подъемных канатов габариты барабанов недопустимо возрастают и более удобным является использование лебедки с канатоведущим шкивом трения.

Одноконцевые лебедки являются неуравновешенными подъемными механизмами (рис. 5).

Рис. 5. Кинематическая схема одноконцевой подъемной лебедки. Д - двигатель, Т - механический тормоз, Р - редуктор, П - полиспаст, КП - крюковая подвеска.

Если не учитывать потерь на трение, приведенный к валу двигателя момент, обусловленный весом груза, можно определить с помощью соотношения

,

где – вес груза, имеющего массуm, Н;

–вес грузозахватного устройства, масса которого , Н;

–передаточные отношения редуктора и полиспаста;

–диаметр барабана, м.

Момент является активным моментом, направленным в сторону спуска. Он изменяется при изменении веса поднимаемого груза, но не зависит от направления движения.

В реальном механизме присутствуют потери трения и обуславливают наличие реактивного момента , который всегда препятствует движению, изменяя свое направление (знак) при изменение направления движения.

В случае перемещения достаточно тяжелых грузов моменты потерь при расчете статических нагрузок учитываются с помощью соответствующих значений общего КПД механизма. При подъеме номинального груза :

,

где:

;

– общий КПД лебедки, учитывающий КПД всех звеньев кинематической цепи установки.

Для режима спуска номинального груза

.

Статический момент при подъеме пустого грузозахватного устройства равен

,

где ,.

Статический момент при спуске пустого грузозахватного устройства равен

, (*)

где – момент потерь при спуске пустого грузозахватного устройства.

Момент нагрузки двигателя в зависимости от веса грузозахватного устройства может быть либо движущим, либо тормозным. При тяжелом грузозахватном устройстве моментявляется движущим (тормозной спуск) и его значение при условиинаходится по выражению

.

При легком грузозахватного устройстве возможно соотношение, при котором потери трения в механизме преодолеваются совместно моментом от веса грузозахватного устройства и движущим моментом двигателя (силовой спуск). В этом случае расчет значенияведется по формуле (*).

Рис. 6. Нагрузки подъемных лебедок

Определение статических нагрузок является важным этапом проектирования электропривода. Оно необходимо для построения нагрузочных диаграмм, выбора мощности двигателя и проверки его по нагреву. Характер нагрузок и пределы их изменений в значительной степени определяют режимы работы и выбор схемы электропривода. Изменение нагрузки является основным возмущением при работе электропривода, поэтому без знания пределов, в которых она может изменяться, нельзя обеспечить требуемую точность регулирования координат.

Динамические нагрузки электропривода одноконцевой подъемной лебедки связаны с необходимостью пусков, реверсов и торможений. При заданном ускорении , которое обычно ограничено технологическими условиями, динамический момент двигателя может быть определен из соотношения

.

В этом выражении представляет собой эквивалентный приведенный к валу двигателя момент инерции, включающий в себя момент инерции ротора двигателя и приведенный момент инерции всех вращательно и поступательно движущихся масс установки. При рабочей скорости лебедкиосновную долю в моментесоставляет момент инерции двигателя. Для более быстроходных установок влияние приведенных масс механизма более значительно.