характер движения створок необходим для получения правильного и спокойного
створения ворот. Кривошипно - шатунный механизм в силу указанных
кинематических достоинств дают минимальное ускорения и силы инерции в
период неустановившихся режимов.
Такие механизмы наиболее безопасны в действии, доступны для осмотра и
ремонта и удобны в эксплуатации. Недостатком их является то
обстоятельство, что тяговое усилие прикладывается к верхнему ригелю на
растоянии 1/4 - 1/3 его длинны ( считая от оси вращения полотна ) в то
время как равнодействующая сопротивлений движению полотна ворот
находящихся в нижней его части. Момент, изгибающий полотно в направлении,
перпендикулярном его плоскости, тем больше, чем выше отметка верхнего
ригеля ворот над уровнем нижнего бъефа и чем больше высота ворот.
К числу недостатков этих механизмов следует отнести также появление
значительных тяговых усилий в шатуне, большие размеры ведущего колеса (
диаметр колеса достигает 5 -7м ), что связано с увеличением площади
устоев.
2.3. Определение мощности и выбор электродвигателя для электро-
механического привода двустворчатых ворот судоходного шлюза.
Электроприводы основных механизмов судоходных гидротехнических
сооружений являются ответственными элементами электрооборудования шлюзов.
Несоответствие выбранного привода технологическому режиму, неполный счет
факторов, воздействующих на привод в процессе эксплуатации, может привести
к сбоям в работе, перерывам в шлюзовании и даже к аварии на шлюзе.
Учитывая, что выход из строя шлюза приводит к частичному или полному ( на
одиночны шлюзах ) прекращения судапропуска, вопрос правильного выбора
электропривода, и, в частности, электродвигателя - основного элемента
привода - является весьма полным и актуальным.
Выбор электродвигателя для шлюзовых механизмов производится на
основание предварительно построенного графика нагрузки. Затем выбранный
электродвигатель подвергается проверкам. Если электродвигатель не
удовлетворяет какой - либо проверки, то необходимо взять другой и вновь
произвести все проверки.
2.3.1. Исходные данные. hк = 18 м; ширина камеры; Нм = 15 м; высота
створки; h = 5 м; заглубление створки; Dhс = 0,15 м; перепад на
створку;
iз = 2300; передаточное число редуктора и открытых зубчатых пере дач;
h = 0,74; КПД редуктора и открытых зубчатых передач;
Fдоп = 55*104 Н; допустимое усилие в тяговом органе;
Dfз = 20 рад; приведенный к валу двигателя зазор в передачах;
С = 18*106 Н/м; жесткость демпферных пружин; tс = 80 с;
продолжительность закрытия ворот;
2.3.2. Определение статических моментов сопротивления.
Створки ворот, перемещаются в воде, испытывает знакопеременные
нагрузки, вызванные влиянием внешних факторов.
Учитывая, что двигатель должен преодолеть эти нагрузки, момент его на
валу будет также изменятся в довольно широких пределах. Поэтому, для
правильного выбора двигателей необходимо знать область изменения
статического момента сопротивления.
При движении в установившемся режиме на створку ворот действует
нагрузка, в которую входят следующие составляющие; - момент от силы трения
в пяте и гальсбанде ( Мтр ); - момент сил ветровой нагрузки ( Мв ); -
момент сил, вызванных, гидростатическим давлением воды на створку ( Мh );
- момент сил вызванных воздействием масс воды при движении створки ( Мг ),
который включает: моменты сил, вызванных изменением инерции присоединенных
к створке масс воды:
Момент от сил трения определяется по выражению ( в Нм ):
Мтр = 2/3*f1*Fn*rn+f2*Fг*rг; где
f1 = 0,25 - коэффициент трения пятового устройства;
f2 = 0,5 - коэффициент трения гальсбанда;
rn = 0,2 м - радиус пяты;
rг = 0,1 м - радиус гальсбанда;
Fn = G+g*hm*l - реакция в пяте; ( Н )
G - вес створки; ( Н )
G = 500*(Hn*l)3/2
g = 4000 ( H/m2 ) - удельная нагрузка на створку, создаваемая
механизмами и людьми, находящимися на мостике ворот;
l = 0,5*hк/cos202 - длинна створки; ( м )
hm = 1,2 ( м ) - ширина мостика;
Fг = Fn*l/(2*Hn) - усилие в галсбанде; ( Н )
l = 0,5*h /cos20 = 0,5*18/0,44 = 9,57 ( m )
G = 500*(Hn+l)3/2 = 500*(15*9,57)3/2 = 859958,2 ( H )
Fn = G+g*hm*l = 859958,2+4000*1,2*9,57 = 905889,2 ( H )
Fг = Fn*l/(2*Hn) = 905889,2*9,57/(2*15) = 288978,6 ( H )
Mтр = 2/3*f1*Fn*rn+f2*Fг*rг = 2/3*0,25*905889,2*0,2+0,5*
*288978,6*0,1 = 44645,2 ( Н*м )
Момент сил ветровой нагрузки определяется по формуле;
Мв = 0,5*ко*gо*l2*(Hn-h)*sinQ; в ( Н*м ) где
Ко = 1,4 - коэффициент обтекания;
gо = 150 ( Н*м2 ) - скоростной ветровой напор;
Q = угол поворота створки ( Q = 0о - при открытом положении ворот );
Значение НВ рекомендуется определять через каждые 10о угла поворота
створки ( полный угол поворота створки составляет 70о ).
Гидростатическое давление воды на створку создается из - за перепадов
уровней воды, которые возникают в следствие инерционных колебаний воды в
бъефе, вызванных наполнением апоражнением камеры шлюза, преждевременного
начала открывания ворот до полного выравнивания уровней воды в камере и
подходном канале из-за наличия погрешностей в водомерных приборах, а также
вследствие разности отметок уровней в камере и бъефе при запоре и выпуске
воды помимо подходных каналов. Следует иметь в виду, что перепады уровней
воды возникают практически только в интервале угла поворота от 50о до 70о.
Величина момента, вызванного перепадом, расчитывается по формуле в (
Н*м );
Mh = 0,5*Dhc*l2*h*Yв, где.
Yв = 9,81*103 ( Н*м-3 ) - удельный вес воды
Mh = 0,5*0,15*9,522*5*9810 = 336918 ( Н*м );
при Q = 0о Мв = 0 ( Н*м )
при Q = 10о Мв = 0,5*1,4*150*9,57*(15-5)*sin10о = 16698,7 ( Н*м )
Данные расчеты ведутся через 10о. результаты расчета сводятся в
таблицу;
|Q; град |Мв; Н |
|0 |0 |
|10 |16698,7 |
|20 |32890 |
|30 |48082,1 |
|40 |61813,1 |
|50 |73666 |
|60 |83280,6 |
|70 |30364,7 |
Момент сил, вызванных воздействием масс воды движением створки ( Мг ),
зависит от скорости движения створки, ее положения, заглубления и
кинематической схемы. Точный расчет этого момента сложен. Однако с
достаточной для инженерных расчетов точностью величину Мг можно принять
постоянной во всем диапазоне угла Q, равной:
Мг = 0,2*336918 = 67383,6 ( Н*м )
Определив все вышесказанные моменты, строится график зависимости
статического момента сопротивления на оси створки от ее угла поворота.
Очевидно, что в зависимости от направления ветра и перепада момента Мh и
Мв могут как препятствовать, так и способствовать движению створки. В
соответствии с этим график Мс(Q) = Мтр+Мг+Мh+Мв строится для двух случаев:
- моменты Мh и Мв препятствуют движению;
- моменты Мh и Мв способствуют движению;
График Мс(Q) строятся через 10о угла поворота створки: ( рисунок 19 ).
|Q; град |Мс(Q); Н*м 1 |Мс(Q); Н*м 2 |
| |режим |режим |
|0 |112028,8 |112028,8 |
|10 |128727,5 |95330,1 |
|20 |144918,8 |79138,8 |
|30 |160110,9 |63946,7 |
|40 |173841,9 |50015,7 |
|50 |598612,8 |298555,2 |
|60 |532227,4 |308169,8 |
|70 |539311,5 |315253,9 |
2.3.3. Предварительный выбор электродвигателя.
Необходимая мощность электродвигателя, намеченного к установке,
определяется из выражения ( в кВт ):
P' = Mс.max*wст.ср./(1000*h),
где Mс.max - максимальный момент сопротивления, определяется по графику
Мс(Q), Н*м;
wст.ср. = Qст/tc - средняя угловая скорость створки, ( с-1 );
Qст = 1,222 - полный угол поворота створки, ( рад ) wст.ср. = 1,222/80
= 0,015 ( с-1 );
P' = 539311,5*0,015/(1000*0,74) = 11 ( кВт );
Частота вращения электродвигателя определяется в соответствии с wст.ср.
по формуле ( в об.мин-1);
n = kw*30*aт*iз/(p*tc), где.
aт - полный угол поворота выходного вала передачи ( колеса ) при
перемещение створки от открытого до закрытого положения ( определяется по
кинематической схеме механизма ), рад;
kw = 1,3 - коэффициент, учитывающий работу двигателя в переходных
режимах и на пониженной частоте вращения при створении и при входе в
шкафную часть.
n = 1,3*30*2,6*2300/(3,14*80) = 928 (об/мин).
По величине P' и n по каталогу предварительно выбираем двигатель
кранового типа при ПВ = 95 % мощностью равной или ближайшей большей.
Выбираем электродвигатель MTF 311-6
Рн = 13 ( кВт ) n = 135 (об/мин) J = 0,3 (кг/м2)
2.3.4. Определение момента сопротивления приведенных к валу двигателя.
Величины моментов сопротивления, приведенных к валу двигателя ( M'с ),
необходимо определить во всем диапазоне перемещения створки для обоих
расчетных режимов.
Расчет M'с = f(Q) производим через 10o угла поворота створки. Для
определения M'с = f(Q) необходимо определить полное переда-
точное число:
i = f(Q); i = iз*iм, где iм = f(Q)
iм = ВО1/СО, где СО определяется из диаграммы перемещения. Приведения
осуществляются по формулам:
Мс' = Мс/(i*h) - двигательный режим;
Мс' = Мс*h/i - тормозной режим;
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
