1 Построение кинематической схемы механизма

При расчёте будем руководствоваться следующими допущениями:

а) усилия, создаваемые тяговыми канатами, компенсируются уравно­вешивающими цепями;

б) в начале рабочего цикла груз находится на нижнем уровне;

в) во время движения груз проходит максимальный путь.

На рис. 1 приведены кинематические схемы механизмов, в исходном состоянии.

а) б)

Рис.1 Кинематическая схема электропривода: а – с уравновешенной лебедкой; б – с неуравновешенной лебедкой

2 Расчет статических моментов и сил

2.1 Статические моменты при движении с грузом

Сила тяжести со стороны груза

, (1)

где m₁ – масса грузозахвата, кг;

m₀ – масса полезного груза (грузоподъемность), кг;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

Сила тяжести со стороны противовеса

, (2)

где m₂ – масса противовеса, кг.

Статический момент на барабане

. (3)

Статический момент на промежуточном валу зубчатой передачи

(4)

где i₁ – передаточное число первой ступени редуктора.

Статический момент на валу двигателя

(5)

где i₂ – передаточное число второй ступени редуктора.

2.2 Статические моменты при движении без груза

Сила тяжести со стороны груза

, (6)

Сила тяжести со стороны противовеса

, (7)

Статический момент на барабане

. (8)

Статический момент на промежуточном валу зубчатой передачи

. (9)

Статический момент на валу двигателя

. (10)

Направление всех рассчитанных статических моментов и сил необходимо указать на кинематической схеме механизма (рис. 1).

3 Расчет приведенных статических моментов

Приведенный момент действующий на валу двигателя определяется из закона сохранения мощности

, (11)

следовательно . (12)

Чтобы привести к валу двигателя статические моменты, действующие в электроприводе, не нужно знать тип передачи и количество ступеней передачи, а достаточно знать отношение скоростей на входе в привод и на его выходе – скорость вращения барабана.

Исходя из формул передаточных чисел редуктора, и определяем отношение

. (13)

Приведенный статический момент, действующий на валу двигателя, при движении с грузом

. (14)

Приведенный статический момент, действующий на валу двигателя, при движении без груза

. (15)

4 Предварительный выбор электродвигателя

Угловая частота вращения барабана (шкива)

, (16)

где V – скорость подъема груза, м/с²;

D – диаметр барабана (шкива), м.

Угловая частота вращения промежуточного вала зубчатой передачи

, (17)

Угловая частота вращения двигателя

, (18)

Скорость вращения двигателя

. (19)

Предварительно определяем требуемую мощность двигателя

, (20)

где k_з –коэффициент запаса, принимаем k_з =1,3.

Обоснование выбора электродвигателя.

Асинхронный электродвигатель нашёл широкое применение в промышленности благодаря простоте в обслуживании и эксплуатации, низкой стоимости, высокой надёжности и простой конструкции. Однако у таких моделей есть и недостатки: они отличаются малым пусковым моментом и большим пусковым током, плохо переносят изменения параметров сети. Для регулирования скорости необходимо использовать современные преобразователи. В промышленности асинхронные электродвигатели используются с целью привода механизмов, не предъявляющих особые требования к показателям качества электроэнергии, пусковым показателям, скольжению.

По справочным данным [3, 4] предварительно выбираем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором марки 4А112МА6УЗ .

Номинальные параметры приведены в таблице 1.

Таблица 1. Номинальные параметры электродвигателя

Наименование параметра	Условное обозначение	Значение параметра
Мощность	РН, кВт	3
Синхронная скорость	n0, об/мин	1000
Число пар полюсов	рП	3
Номинальное скольжение	sН, %	4,7
Критическое скольжение	sК, %	37
Коэффициент мощности	cos φН	0,76
Коэффициент полезного действия	ηН, %	81
Момент инерции ротора	JДВ, кг∙м2	0,017
Кратность пускового момента	mП	2
Кратность критического момента	mК	2,5
Активное сопротивление обмотки статора	, о.е.	0,085
Индуктивное сопротивление обмотки статора	, о.е.	0,074
Активное сопротивление приведенной обмотки ротора	, о.е.	0,063
Индуктивное сопротивление приведенной обмотки ротора	, о.е.	0,1