Гидромоторы. Применяют при необходимости больших угловых перемещений

Глава 3. Привод грузоподъемных машин.

В ГПМ применяют электро-, гидро-, пневмо- и ручной приводы.

Электропривод.

Наиболее распространен. Наиболее ходовое напряжение - 380 В.

Применяют, в основном, асинхронные электродвигатели переменного тока.

1. Специальные крановые двигатели:

1.1 ) с фазным ротором серии МТ (более распространены);

1.2 ) с короткозамкнутым ротором серии МТК.

Минимальная мощность крановых электродвигателей при ПВ 15%, 25%, 40%, 60% составляет соответственно 2 квт; 1.7 квт; 1.4 квт;

1,2 квт.

2. При мощности, меньшей минимальной мощности крановых электродвигателей, а также для приводов электроталей, кран-балок, подъемников, механизмов передвижения применяют общепромышленные электродвигатели с повышенным скольжением.

Рекомендуют синхронные частоты вращения (n_c) 1000 мин^-1 и 1500 мин^-1.

Асинхронные электродвигатели обладают жесткой механической характеристикой, т.е. слабой зависимостью частоты вращения от вращающего момента (рис.3.1). На рис.3.1 обозначено:

Т_н, Т_пуск, Т_max – номинальный, пусковой и максимальный вращающие моменты, Т_с и n_c - момент сопротивления и соответствующая ему частота вращения, n₀ – частота вращения холостого хода.

Рис.3.1.

Так как частота вращения слабо зависит от вращающего момента, то ее принимают постоянной и равной номинальной частоте n_Н.

Двигатели с короткозамкнутым ротором просты и надежны, но перегреваются при частых пусках.

Двигатели с фазным ротором имеют большие габаритные размеры, массу и стоимость, но допускают более напряженные режимы эксплуатации. У них в цепь ротора включены переменные сопротивления (реостаты).

Рассмотрим пусковые характеристики двигателя с фазным ротором (рис.3.2).

Рис.3.2.

В начальный момент сила тока ограничена максимальным сопротивлением, и двигатель разгоняется по участку А – Б искусственной характеристики 1 от n = 0 до n = n₁. При n = n₁ сопротивление уменьшают, двигатель переходит на искусственную характеристику 2 по горизонтальному участку Б – В и разгоняется по участку В – Г характеристики 2 от n = n₁ до n = n₂.При n = n₂ сопротивление снова уменьшают, двигатель переходит на искусственную характеристику 3 и разгоняется по участку Д – Е характеристики 3 от n ₌ n₂ до n = n₃. При полностью выключенном сопротивлении двигатель переходит на естественную характеристику 4 и разгоняется до частоты n_c, соответствующей моменту сопротивления T_c.

Таким образом, двигатель разгоняется плавно и пусковой ток уменьшается.

Электродвигатель выбирают в соответствии с ПВ т.к. один и тот же двигатель развивает тем большую мощность, чем меньше ПВ.

Гидро- и пневмопривод.

Достоинства.

1. Широкий диапазон регулирования скоростей.

2. Большая перегрузочная способность.

3. Плавность работы.

4. При одинаковой мощности габариты, масса и инерционность гидродвигателей меньше, чем у электродвигателей.

Недостатки.

1. Низкий КПД.

2. Высокая точность изготовления деталей.

3. Для гидропривода - необходимость устройства индивидуальной гидростанции.

4.Для пневмопривода - необходимость наличия централизованной пневмосети.

Гидропривод.

Гидронасос подает рабочую жидкость в гидродвигатель. Рабочая жидкость – минеральные масла. Температура застывания масла должна быть ниже температуры окружающей среды. Наиболее ходовые давления – 10 МПа и 16 МПа.

Гидродвигатели.

Гидроцилиндры.

Гидроцилиндры применяют, в основном, в механизмах подъема, иногда – в механизмах поворота. Используют следующие типы гидроцилиндров (рис.3.3):

а) плунжерные (рис.3.3,а);

б) поршневые с односторонним штоком (рис.3.3,б);

в) поршневые с двусторонним штоком (рис.3.3,в);

г) телескопические (рис.3.3,г).

Рис. 3.3.

В качестве примера рассмотрим механизм подъема груза с поршневым гидроцилиндром с односторонним штоком (рис.3.4).

Рис. 3.4.

Так как ход l штока невелик, то для обеспечения необходимой высоты H подъема груза гидро- и пневмоцилиндры механизмов подъема используют обычно в сочетании со скоростными полиспастами.

Полиспаст – это система подвижных и неподвижных блоков, огибаемых канатом. Полиспасты бывают силовые и скоростные. Силовые полиспасты дают выигрыш в силе, но проигрыш в скорости и перемещении. Скоростные – наоборот.

Основная характеристика полиспаста – его кратность а. Кратностью полиспаста называют отношение скорости выходного звена механизма к скорости перемещения груза. В механизмах с канатным барабаном скоростью выходного звена является окружная скорость барабана и, следовательно, скорость ветви каната, набегающей на барабан, а в механизмах с цилиндрами – скорость штока цилиндра.

В примере на рис.3.4 кратность полиспаста а =1/4.

Высота подъема груза Н = l/а=4l.

Грузоподъемная сила ,

где P – давление рабочей жидкости;

h_п – КПД полиспаста.

Гидродвигатели поворотные (рис.3.5).

Применяют для механизмов поворота. Угол поворота – обычно до 270°.

Рис.3.5. 1 – лопасть; 2 – вал;3 – корпус; 4 – упор;

5 – каналы для подвода и отвода рабочей жидкости.

Гидромоторы. Применяют при необходимости больших угловых перемещений.

Гидронасос.

Гидронасос может обслуживать один или несколько гидродвигателей. Производительность насоса при обслуживании нескольких гидродвигателей и их последовательной работе

,

где 1,1 – коэффициент, учитывающий утечки масла;

- максимальный расход жидкости в двигателе.

Двигатели, имеющие расход жидкости меньше максимального, будут работать со скоростями больше заданных. Если это недопустимо, то применяют насос с регулируемой производительностью или, по - возможности, увеличивают диаметры двигателей с меньшими расходами. Регулируемые насосы существенно дороже нерегулируемых, а увеличение диаметра двигателя приводит к возрастанию силы (момента) сверх номинального значения.