Методичка к курсовому Судовой электропривод брашпиль





Министерство Транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство морского и речного транспорта
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Факультета «Судовождения и эксплуатации флота»




Методические указания по выполнению курсового проекта

по предмету “Судовые автоматизированные электроприводы”

«Разработка электропривода судового механизма»









Содержание

Назначение и основные элементы ЯШУ
Классификация ЯШУ и их электроприводов
Кинематическая схема и описание механических частей ЯШУ
Нормативные требования к ЯШУ и их электроприводам
Пример расчета.
Разработка принципиальной схемы. Выбор элементов.
Обслуживание и уход за электроприводами ЯШУ
Список литературы













1. Назначение и основные элементы ЯШУ
Якорно-швартовные устройства (ЯШУ) служат для постановки судов на якорь и для съемки их с якоря, а также для выполнения швартовных операций. При стоянке на рейде сбрасывают один или два якоря, которые, зарываясь в грунт, противодействуют течению, ветру и другим силам, стремящимся привести судно в движение. Нередко судам гражданского флота приходится стоять на якоре то ли в ожидании освобождения причальной линии в порту, то ли при необходимости производить грузовые операции на рейде.
В якорно-швартовное устройство входят якоря, якорные цепи, якорно-швартовная лебедка, исполнительный двигатель и система управления.

Рис. 1. Проводка якорной цепи
1 – якорная лебедка (брашпиль); 2 – стопор; 3 – якорная цепь; 4– клюз; 5 – якорь; 6 – цепной ящик.
Якоря. В настоящее время чаще всего применяют якоря с поворотными лапами (якоря Холла), которые обладают большой держащей силой, легко укладываются по-походному и состоят из небольшого числа грубо обработанных деталей, что устраняет опасность заедания или заклинивания от ржавления.

Рис.2. Схема работы якоря с поворотными лапами
Каждое судно бывает снабжено двумя или тремя так называемыми становыми якорями, расположенными в носовой части судна. Третий якорь считается запасным и носит название штормового.

Рис. 3. Наиболее распространенные в Росси якоря с пворотными лапами
1 – якорь Холла; 2 – якороь Матросова


Якорные цепи. Роль гибкой связи, соединяющей якорь с корпусом судна, выполняют якорные цепи (цепные канаты). Якорная цель состоит из отдельных частей смычек длиной от 20 до 25 м. Звенья якорной цепи имеют распорки (контрфорсы), что увеличивает их прочность примерно на 20%.
Якорные цепи проходят от якоря через бортовой клюз, стопор и кулачковый барабан якорной лебедки в палубный клюз и цепной ящик, где и укладывается излишек цепи. К стенке цепного ящика конец цепи надежно крепится с помощью жвака-1 галса концевой смычки. Жвака-галсовая смычка заканчивается откидным гаком (глаголь-гак), который служит для быстрой отдачи якорной цепи.

Рис. 4. Якорная цепь
1 – скоба; 2 – концевое звено; 3 – увеличенное звено; 4 – вертлюг; 5 – соединительное звено; 6 – общее звено
Применение цепей в качестве якорного каната обусловливается следующими обстоятельствами. Погонный метр цепи весит в 56 раз больше погонного метра равнопрочного ей стального троса той же длины. Благодаря этому якорные цепи обеспечивают получение значительно большей держащей силы, которая, как известно, пропорциональна весу якорного каната. Ярко выраженные буферные свойства якорной цепи уменьшают к тому же размах килевой качки и смягчают рывки и толчки судна от действия волн в свежую погоду. Наконец, якорные цепи меньше стальных тросов подвержены коррозии в морской воде.
В зависимости от расположения на судне различают носове и кормовое якорное устройства. Каждое якорное устройство характеризуют: количество и вес якорей, диаметр (калибр) и длина якорного каната, глубина якорной стоянки, скорость подъема якоря и тип якорного механизма.
Надежность якорной стоянки в большой степени зависит от длины вытравленного якорного каната и качества грунта. В свою очередь необходимую длину вытравленного якорного канатавыбирают с учетом глубины места якорной стоянки, силы ветра, течения, характера грунта и держащей силы якоря.
При постановке судна на якорь глубины подразделяют на:
Малые – до 25 м;
Средние – до 50 м;
Большие – свыше 50 м;
Особо большие – свыше 150 м.
Грунты можно условно разделить на две категории. К первой категории относится густой или жидкий ил, обладающий хорошими засасывающими свойствами, или песок смешанный с ракушкой или глиной. Ко второй категории относится чистая глина, куда лапы якоря входят с трудом, а также каменистый грунт – мелкий камень, крупный камень и плита.
Якоря всех систем обеспечивают наибольшую держащую силу в том случае, если усилие, приложенное к якорному канату у якоря будет приложено горизонтально, вдоль веретена, и наименьшую держащую силу если усилие направлено вверх. Следовательно, чем больше длина вытравленного якорного каната, тем надежнее обеспечено горизонтальное усилие приложенное к якорю. Кроме того, чем больше длина вытравленного якорного каната, тем лучше он амортизирует рывки, возникающие при волнении.
В эксплуатации при благоприятных условиях якорной стоянки и при хорошем заглублении якоря в грунт, длины якорных канатов, вытравленные за борт составляют:
4h – при глубине стоянки до 25 м;
3h – при средней глубине стоянки до 50 м;
2,5h – при глубине свыше 50 м;
1,2 – 1,5 h – при глубине свыше 150 м.
Где h – глубина якорной стоянки.


2. Классификация ЯШУ и их электроприводов
Якорно- швартовные устройства делятся на основные группы:
Якорно- швартовные и якорные шпили, имеющие вертикальное расположение грузового вала и одну звёздочку.
Брашпили, имеющие горизонтальное расположение грузового вала и две звёздочки.
Якорно- швартовные и якорные шпили в свою очередь различаются по:
скорости выбирания якорной цепи: с нормальной и повышенной скоростью;
конструктивным признакам: на однопалубные (цепная звёздочка, механизм и двигатель размещены на одной палубе); двухпалубные (цепная звёздочка и швартовый барабан размещены на одной палубе, а механизм и двигатель на другой); в свою очередь двухпалубные бывают одинарными (с индивидуальным приводом) и соединённые (соединены общим редуктором).
Брашпили различаются по:
скорости: нормальные и облегчённые (нормальные используются на судах морского флота, а облегчённые на судах речного флота).
конструкции.
Швартовые механизмы подразделяются на:
1. швартовые шпили (трос передаётся через швартовый барабан, число витков троса, намотанного на барабан остаётся постоянным в течении всего времени выбирания)
2. швартовые лебёдки (на барабане хранится весь запас троса, сдаваемый с барабана или наматываемый на него, в процессе швартовых операций).

Швартовые шпили делятся на две группы:
шпили с грузовым валом, редукторами двигателя (в свою очередь бывают однопалубные и двухпалубные);
шпили, у которых грузовой вал отсутствует, а двигатель размещается внутри швартового барабана и связывается с ним посредством механической передачи

Кинематическая схема и описание механических частей ЯШУ
Брашпили предназначены для обслуживания цепей левого и правого бортов. Брашпили обеспечивают раздельную работу звездочек правого и левого бортов. Отдача якоря производится свободным падением за счет его собственного веса. Скорость при этом регулируется ленточным тормозом.
Брашпиль (рис. 5) состит из двигателя, редуктора и размещенных на грузовом валу цепных звездочек и турачек. Звездочки сидят на валу свободно и при работе двигателя могут вращаться только тогда, когда они соединены грузовым валом специальными кулачковыми муфтами. Турачки сидят на грузовом валу жестко и всегда вращаются при включенном двигателе. Каждая звездочка снабжена шкивом с ленточным тормозом.
Якорные механизмы с электрическим приводом (брашпили и шпили) в отечественном судостроении стандартизованы и выпускаются в виде нормализованного ряда механизмов (табл.1 -4).
Стандартом установлено 12 моделей и 3 группы (по скорости выбирания якорной цепи) якорно-швартовных механизмов:
1-я группа – механизмы с нормальной скоростью (брашпили, якорно-швартовные шпили, якорные шпили, якорно-швартовные лебедки);
2-я группа – механизмы с повышенной скоростью (якорно-швартовные шпили);
3-я группа – механизмы с пониженной скоростью (брашпили, якорно-швартовные шпили, якорные шпили, якорно-швартовные лебедки);
Наиболее распространенными являются механизмы первой группы. Механизмы третьей группы применяются на судах внутреннего плавания с небольшими глубинами якорной стоянки.




Рис.5. Брашпиль
1 –электродвигатель с дисковым тормозом; 2 – маховик ленточного тормоза; 3 – маховик включения муфты цепной звездочки; 4 – редуктор; 5 – рама; 6 – турачка; 7 – опора; 8 – цепная звездочка


Рис.6. Кинематическая схема брашпиля
1,11 – турачка; 2,12 – ленточный тормоз; 3,10 – цепная звездочка; 4,9 – кулачковая муфта включения цепной звездочки; 5,6 – зубчатые колеса; 7 – червячная передача; 8,– грузовой вал; 13 – входной вал; 14,15 – коническая передача; 16 – электродвигатель; 17 – электромагнитный дисковый тормоз; 18 – ручной привод
Таблица 1. Технические характеристики серийных брашпилей







Таблица 2










Таблица 3.









5. Нормативные требования к ЯШУ и их электроприводам
Мощность приводного двигателя якорно- швартового механизма должна обеспечить непрерывное выбирание в течение 30 мин одной якорной цепи с якорем нормальной держащей силы со скоростью не менее 0.15 м/с при тяговом усилии Р1, Н на звёздочке (Р1 зависит от категории цепи и калибра).
Привод швартового механизма должен обеспечить непрерывное выбирание швартового троса при номинальном тяговом усилии с номинальной скоростью в течении не менее 30 мин. Скорость выбирания швартового троса на первом слое набивки на барабане зависит для каждого конкретного случая от тягового усилия. Скорость выбирания троса с помощью швартовной головки при номинальном тяговом усилии должна быть не более 0.3.
При применении электродвигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором электроприводы якорно- швартового устройства после 30 мин работы при номинальной нагрузке должны обеспечивать возможность стоянки под током электродвигателя при номинальном напряжении в течении не менее 30с для якорных механизмов и 15с для швартовых механизмов. Для двигателей с переключаемыми полюсами, это требование действительно для работы двигателей с обмоткой создающей наибольший пусковой момент.
Электродвигатели постоянного тока и переменного тока с фазным ротором должны выдерживать указанный выше режим стоянки под током, но при моменте, в два раза превышающий номинальный, причём напряжение может быть ниже номинального.
После режима стоянки под током, превышение температуры должно быть не более 130% допустимого значения для применяемой изоляции.
У якорно-швартовых шпилей швартовых лебёдок на ступенях скоростей предназначенных для швартовых операций, должна быть предусмотрена защита от перегрузки электродвигателя.

Таблица 4. Данные для выполнения курсового проекта
Вариант
Водоизмещение, т
Вес якоря, кГ
Калибр цепи, мм
Размерения
LЧBЧH2ЧT
Размерение
Надстройки
lЧbЧh

Диаметр звездочки, м
Передаточное число
Длина цепи, м
Глубина стоянки, м
КПД механизма

1
630
800
31
44Ч9,5Ч4,4Ч3,4
30Ч4Ч713 EMBED Equation.3 1415
0,5
90
200
80
80

2
600
700
30
42Ч9Ч4,5Ч3,5
30Ч4Ч7
0.5
90
200
80
75

3
1200
1140
34
48Ч10Ч6Ч4
35Ч9Ч8
0,55
90
200
80
65

4
2935
2280
46
62Ч18Ч8,3Ч6
39Ч5Ч8,4
0,585
90
225
9
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·5
280
320
120
80

22
127200
13500
100
244Ч39Ч22Ч16
104Ч19Ч33
1,275
280
360
120
79



5. ПРИМЕР РАСЧЕТА

Московская Государственная Академия
Водного Транспорта




Кафедра
электрооборудования







Курсовой проект по дисциплине
«Судовые электроприводы»





Выполнил студент:
группы ЭО-4
Руководитель: Попов Е.В.





Дата защиты __________
Оценка _______________





Москва

5.1. Исходные данные для проектирования
Таблица 5

п/п
Наименование величины
Обозна-чения
Единица
измерения
Вариант №1

1
Длина судна
L
м
44

2
Ширина по миделю
B
м
9,5

3
Высота борта
H
м
4,4

4
Осадка
T
м
3,4

5
Длина средней надстройки
l
м
30

6
Высота средней надстройки
h
м
4

7
Ширина средней надстройки
b
м
7

8
Диаметр цепной звёздочки брашпиля
DЗВ
м
0,5

9
КПД передаточного механизма на брашпиля

·ПЕР

0,8

10
КПД клюза

·КЛ

0,75

11
Передаточное число механизма
i

90

13
Напряжение судовой сети
U
В
380

14
Наибольшее водоизмещение судна
D
т
1200

15
Вес якоря

кг
800

16
Калибр цепи

мм
31

17
Длина цепи

м
200

18
Несмачиваемая длина цепи
Lнс
м
15

19
Мах глубина стоянки
h0
м
80







5.2. Расчет
5.2.1. Расчет усилий в якорном канате
Когда судно стоит на якоре, на него действуют силы ветра FВ и течения FТ. Их равнодействующая F относит судно от места заложения якоряи вызывает натяжение якорной цепи. Так как сила F равна горизонтальной составляющей натяжения цепи N, то
13 QUOTE 1415 , где 13 QUOTE 1415- длина свободно провисающей цепи от клюза до грунта.
Если направления сил ветра течения совпадает, то равнодействующую F определяют по формуле:
F = FT + FB
Силу течения находим из формулы Фруда:
FТ = fтр Sсм V01,83
Здесь fтр =0,14 –коэфициент трения судна о воду;
V01,83 = 0,1ч0,3 м/сек – скорость движения воды относительно судна;
Sсм = 2T+1,37(
·п – 0,274)BL,
где L, B, T – габариты судна, м;

·п = V/LBT = 1200/1421= 0,85 – коэфициент полноты водоизмещения;
V – водоизмещение судна, м3.
FТ = fтр Sсм V01,83 = 0,3*(2*3,4+1,37(0,85-0,274)9,5*3,4)*0,31,83= 8,1 кГ или 79,4 Н
Сила ветра:
FВ = kвSпарVв2
Здесь kв = 0,02 кГ/м2 – коэфициент удельного давления ветра;
Vв2 = 5ч12 м/сек – скорость ветра;
Sпар =0,27В(Н-Т)+bh – парусящая поверхность судна;
bh – ширина и высота надстроек.
FВ = kвSпарVв2 = 0,02*(0,27*9,5(4,4 - 3,4) + 7*4)*100 = 61 кГ или 598 Н
F = FT + FB = 8,1 + 61 =69,1 кГ или 61+598 =659 Н.
При съемке судна с якоря электропривод должен преодолеть силу сопротивления воды и ветра, причем на различных стадиях съемки с якоря усилия у клюза бывают различными.
Весь процесс укладывается в 5 стадии:
1-я стадия – выбирание лежащей на грунте цепи с подтягиванием судна к якорю или приведение судна на канат при постоянном тяговом усилии;
2-я стадия – выбирание висящей в воде цепи до спрямления цепной линии и подъема веретена якоря или приведение судна на канат при переменном тяговом усилии;
3-я стадия – отрыв якоря от грунта;
4-я стадия – подъем цепи и свободно висящего якоря после отрыва от его грунта;
5-я стадия – втягивание якоря в клюз.

Рис. 7. Стадии съемки судна с якоря
Определяем усилия у клюза на различных стадиях съемки судна с якоря.
Вес 1 пог.метра якорной цепи:
13 EMBED Equation.3 1415
Вес одного погонного метра якорной цепи погруженной в воду
13 EMBED Equation.3 1415
Где 13 EMBED Equation.3 1415 – удельный вес якорной стали т/м3;
13 EMBED Equation.3 1415 – удельнй вес морской воды т/м3;
13 EMBED Equation.3 1415
Длина не смачиваемого участка цепи в соответствии с высотой борта и расстоянием от якорной лебедки до клюза LHC = 10 м.
Вводим следующие обозначения:
Lц – общая длина цепи;
Lнс – несмачиваемый участок цепи от жвакагалса до клюза; Lнс=10 м;
L0 – длина вытравленной цепи (длина на клюзе), L0= Lц =200 м;
Lсв – длина свободно провисающей цепи от клюза до грунта;
Длина свободно провисающей цепи равна:
13EMBED Equation.31415
L1, L2, L3, L4 – участки цепи, выбираемые на соответствующих стадиях съемки судна с якоря.
L0 = Lц - Lнс= 200 – 10 = 190 м;
L1 – длина цепи лежащая на грунте
L1 = L0 - Lсв = 190 –83,7= 106,3 м;
L2 – длина цепи выбираемая до спрямления
L2 = Lсв – h0 =83,7– 80 = 3,7 м.

13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
На второй стадии съемки судна с якоря натяжение у клюза изменяется от F1 до F3. Для упрощения расчета примем, что это изменение происходит по линейному закону.
На третьей стадии полагаем F3=const и считаем, что двигатель находится в режиме короткого замыкания. Следовательно, L3=0. Усилие в момент отрыва якоря от грунта, сильно зависящее от характера грунта и других трудно учитываемых условий, поддается лишь ориентировочному определению:
13 EMBED Equation.3 1415
После отрыва якоря от грунта усилие у клюза резко уменьшается. В начале четвертой стадии оно определяется весом якоря и свободно висящего участка цепи:
13 EMBED Equation.3 1415
По мере уменьшения этого участка цепи усилик на клюзе линейно уменьшается до его значения в конце периода:
13 EMBED Equation.3 1415
На протяжении рассмотренных стадий съемки судна с якоря аналогично усилиям у клюза изменяются и моменты на валу исполнительного двигателя:
13 EMBED Equation.3 1415
Где Dзв – диаметр цепной звездочки;
i – передаточное число, равное для брашпилей 105-250;

·кл – КПД клюза, обычно равный 0,77;

·пер – КПД передаточного механизма, равный 0,4-0,82.
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415


5.2.2. Предварительный выбор электродвигателя
На основании полученных расчетных значений моментов выбираем исполнительный двигатель и систему электропривода. Электродвигатель выбирается по масимальному моменту соответствующему наиболее тяжелому режиму работы.
Мmах = М3 = кгм = 16,4кгм=161 Нм.
Дв
·игатель переменного тока выбираем по пусковому моменту с учетом возможного 10%-го падения напряжения питающей сети:
Мп.расч.=1,25 Мmах = 1,25*16.4= 20,5 кгм = 201Нм.
Расчетное значение номинальной скорости исполнительного двигателя принимается равным средней скорости.
13 EMBED Equation.3 1415
Выбираем из табл. 7 – 9 двигатель серии МАП имеющий номинальную скорость близкую к nср и пусковой момент несколько больший чем Мп.расч
Выбор электродвигателя можно проверить по эмпирической формуле завода «Динамо»
13 EMBED Equation.3 1415
Электродвигатель выбирается по мощности на быстроходной обмотке для двухскоростных АД и на обмотке средней скорости для трехскоростных АД. Технические данные многоскоростных электродвигателей серри МАП представленый в табл.
При мощности электродвигателя до 10 кВт выбираем двухскоростной АД серии МАП. При мощности выше 10 кВт выбираем трехскоростной АД серии МАП.
В качестве исполнительного электродвигателя предварительно выбираем двухскоростной асинхронный электродвигатель серии МАП для повторно-кратковременного режима работы МАП421-4/8ОМ1 имеющий следующие характеристики:





Таблица 6.
Характеристика
Значение

Мощность, кВт
7,0/5,6

Число пар полюсов
4/8

Режим работы, мин
30/30

Частота вращения, об/мин
1400/650

Номинальный ток статора, А
380 В
15,5/17,9

13 EMBED Equation.3 1415
0,84/0,72

Максимальный момент кгсм
14,5/20

Пусковой момент кгсм
13/20

Пусковой ток, А
380 В
95/56

Допустимое время стоянки под пусковым током,после номинального режима, с
30/30



Таблица 7

Таблица 8

Таблица 9
5.2.3. Построение механической характеристики АД

Поскольку параметры схемы замещения АД серии МАП отсутствуют, расчет необходимо вести по упрощенной формуле Клосса для каждой из обмоток. Необходимо рассчитать 10-12 точек. Результаты расчета должны быть сведены в таблицу. Для решения задачи необходимо воспользоваться следующими формулами:

13EMBED Equation.31415
где n0 синхронная частота вращения об/мин, 13EMBED Equation.31415- синхронная скорость 1/с.

13EMBED Equation.31415
где 13EMBED Equation.31415– номинальная скорость, 13EMBED Equation.31415– номинальное скольжение.

13EMBED Equation.31415
где Рном - номинальная мощность двигателя, Мном – номинальный момент

13EMBED Equation.31415
где sкр – критическое скольжение.
13EMBED Equation.31415
Результаты расчета механической характеристики представлены в табл.10






Таблица 10.
s
M, кгм
n, об/мин


2р=4
2р=8
2р=4
2р=8

0,001
0
0
1500
750

0,1
7,2
6,6
1350
675

0,2
12
12,1
1200
600

0,3
14,1
16,2
1050
524

0,4
14,5
18,6
900
450

0,5
13.9
19,7
750
375

0,6
13
20
600
300

0,7
12
19,7
450
225

0,8
11.1
19
300
150

0,9
10,3
18,3
150
75

1
9,5
17,5
0
0


На основании табличных данных строим механические характеристики АД для двух (трех) обмоток.

Рис. 8. Механическая характеристика АД типа МАП 421-4/8. Обмотка 2р=8

Рис.9. Механическая характеристика АД типа МАП 421-4/8. Обмотка 2р=4


5.2.4. Определение скорости выбирания якорной цепи и времени работы электродвигателей

По механической характеристике находим скорость вращения электродвигателяя на различных стадиях съемки с якоря. Результаты рсчета представлены в табл. 11:
Таблица 11
Момент на валу, кгм (Нм)
Скорость вращения, об/мин
s

М1 = 7,06 (69,2)
n1 = 660
s1=0,12

М3 = 16,4 (160,9)
n3 = 525
s3=0,3

М4нач = 10 (98,1)
n4нач = 625
s4нач=0,17

М4кон = 3,7 (36,3)
n4кон = 720
s4кон=0,04


Определяем скорость выбирания якорной цепи по стадиям:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
L0 = Lц - Lнс= 200 – 10 = 190 м;
L1 – длина цепи лежащая на грунте
L1 = L0 - Lсв = 190 –83,7= 106,3 м;
L2 – длина цепи выбираемая до спрямления
L2 = Lсв – h0 =83,7– 80 = 3,7 м.
Продолжительность первой стадии:13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
На второй стадии скорость вращения двигателя переменная
Средняя скорость:
13 EMBED Equation.3 1415
Продолжительность второй стадии:
13 EMBED Equation.3 1415
Продолжительность третьей стадии принимаем 0,5 мин
t3 = 0,5 мин.
На четвертой стадии скорость вращения двигателя переменная
Средняя скорость:
13 EMBED Equation.3 1415
Продолжительность четвертой стадии
13 EMBED Equation.3 1415
Расчетное значения полного времени съемки судна с якоря:
Трасч.= t1 + t2 + t3 + t4 =9,24 + 0,36 + 0,5 + 6,8 = 17 мин
Строим график М=f(t), (рис. 10).
Средняя скорость съемки судна с якоря:
13 EMBED Equation.3 1415Таким образом, двигатель удовлетворяет требованиям Регистра РФ в отношении скорости и времени съемки судна с одного якоря при нормальной глубине стоянки:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415




13 EMBED Grapher.Document 1415
Рис. 10. Зависимость момента на валу ИД от времени при съемке с якоря
















5.2.5. Проверка выбранного электродвигателя на нагрев.

Выбранный электродвигатель необходимо проверить по нагреву в заданном цикле работы. Проверка асинхронного двигателя методами эквивалентных величин может дать недопустимую погрешность, т.к. в зоне больших скольжений нарушается пропорциональность между моментом и током.
Более точным методом проверки выбранного двигателя на нагрев является метод средних потерь. Однако для использования этого метода необходимо знать как постоянные, так и нагрузочные потери в двигателе во всех режимах.
Номинальные потери в выбранном двигателе при работе на обмотке 2р=8:
13 EMBED Equation.3 1415
Значения КПД представлены в табл.

Тип электродвигателя
Число полюсов
Мощность, кВт
Режим работы
, мин
Частота вращения, об/мин
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

МАП122-4/8
4
2,2
30
1365
0,8
0,7


8
1,5
15
595
0,75
0,55

МАП221-4/8
4
3,6
30
1390
0,84
0,77


8
2,5
30
640
0,62
0,56

МАП421-4/8
4
7,0
30
1400
0,84
0,81


8
5,6
30
650
0,72
0,6

МАП422-4/8
4
12,0
30
1390
0,9
0,82


8
8,0
30
645
0,78
0,65

МАП521-4/16
4
20,0
30
1275
0,94
0,85


16
5,0
15
310
0,55
0,52

МАП522-4/16
4
28,0
30
1360
0,94
0,85


16
5,0
15
310
0,55
0,52

МАП521-8/16
8
15,0
30
675
0,72
0,82


16
5,0
15
310
0,55
0,72

МАП621-8/16
8
22,0
30
690
0,75
0,82


16
10,0
15
295
0,65
0.74

МАП622-8/16
8
30,0
30
690
0,73
0,82


16
12,0
15
290
0,65
0,77

МАП 422-4/6/12
4
4
30
1460
0,7
0,77


6
11
30
880
0,86
0,85


12
2,5
10
445
0,59
0,6

МАП521-4/8/16
4
15
30
1410
0,9
0,85


8
15
30
650
0,79
0,8


16
4,2
10
310
0,63
0,52

МАП621-4/8/16
Исп. 1
4
22
30
1440
0,9
0,83


8
22
30
685
0,73
0,8


16
7
10
340
0,52
0,47

МАП621-4/8/16
Исп. 2
4
36
30
1420
0,9
0,87


8
22
30
685
0,73
0,8


16
7
10
340
0,52
0,47

МАП622-4/8/16
4
28
30
1445
0,86
0,85


8
30
30
690
0,68
0,87


16
10
10
315
0,59
0,55

МАП721-4/8/16
Исп.1
4
70
30
1390
0,95
0,9


8
62
30
685
0,71
0,85


16
18
10
310
0,61
0,65

МАП721-4/8/12
Исп. 2
4
30
10
1425
0,95
0,88


8
70
30
650
0,82
0,85


12
50
5
405
0,69
0,75

МАП721-4/8/16
Исп. 2
4
60
30
1420
0,93
0,9


8
55
30
700
0,78
0,84


16
18
10
300
0,74
0,6


Номинальные потери содержат сумму постоянных и нагрузочных потерь. Номинальные нагрузочные потери АД можно определить как:
13 EMBED Equation.3 1415
Для этого необходимо определить значения R1 и R’2 которые в каталоге отсутствуют. Приближенно их можно рассчитать по приведенным ниже формулам
13 EMBED Equation.3 1415
Где с1
·1,05,
·Pном
·1/6Pном
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Где 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Номинальные нагрузочные потери:
13 EMBED Equation.3 1415


Постоянные потери:
13 EMBED Equation.3 1415
Паспортный режим работы двигателя – кратковременный, tном= 30 мин.
Номинальные потери паспортного режима
13 EMBED Equation.3 1415
Переменные потери на первой стадии:
13 EMBED Equation.3 1415
Общие потери на первой стадии:
13 EMBED Equation.3 1415
Переменные потери на второй стадии:
Поскольку момент на второй стадии линейно возрастает, его среднее значение:
13 EMBED Equation.3 1415
Среднее скольжение:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Общие потери на второй стадии:
13 EMBED Equation.3 1415




Переменные потери на третьей стадии:
13 EMBED Equation.3 1415

Общие потери на третьей стадии:
13 EMBED Equation.3 1415
Переменные потери на четвертой стадии:
Поскольку момент на четвертой стадии линейно убывает, его среднее значение:
13 EMBED Equation.3 1415
Среднее скольжение:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Общие потери на четвертой стадии:
13 EMBED Equation.3 1415
Суммарные потери за время
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
Таким образом, электродвигатель не будет перегреваться при снятии судна с якоря.
Строим завтсимость 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Grapher.Document 1415
Рис. 11. Зависимость потерь в электродвигателе от времени при съемке с якоря

5.2.6. Определение превышения температуры
Электродвигатели якорного устройства имеют закрытое исполнение без внешнего обдува. В условиях короткого рабочего периода корпус машины практически не нагревается, поэтому для приближенной оценки нагрева можно пренебречь теплообменом с окружающей средой. В исходном уравнении теплового баланса:
13 EMBED Equation.3 1415
коэффициент теплоотдачи А полагается равным нулю. После интегрирования температура перегрева двигателя определяется по выражению
13 EMBED Equation.3 1415
Значение Cу – эквивалентной теплоемкости машины может быть установлено по паспортным данным кратковременного режима.
13 EMBED Equation.3 1415
Для изоляции класса Н допустимое превышение температуры составляет 1400С.
Максимальная превышение температуры двигателя при съемке с якоря:
13 EMBED Equation.3 1415

6. Разработка принципиальной схемы. Выбор элементов.

При мощности двухскоростного АД до 10 кВт выбирается схема с управлением от кулачкового контроллера серии КВ. При мощности трехскоростного АД до 15 – 25 кВт выбирается схема с управлением от кулачкового контроллера серии КВК. При большей мощности выбирается схема с релейно-контакторным управление от командоконтроллера.
Необходимо, пользуясь справочной литературой выбрать тип устройства управления, изобразить его принципиальную схему и составить таблицу с перечнем элементов. Привести подробное описание работы схемы по позициям контроллера (командоконтроллера) с перечнем защит и блокировок.








Произвести проверку выбранного устройства управления на термическую перегрузку при стоянке двигателя под током.
Номинальный ток устройства управления должен составлять не менее 130% номинального тока электродвигателя при работе на обмотке с наибольшим током.
Номинальный ток электродвигателя составляет 17,9 А. Номинальный ток контроллера составляет 30А. 17.9*1,3=26А. 26<30, таким образом выбранный контроллер отвечает требованиям по термической стойкости
Выбрать номинальный ток теплового реле, обеспечивающего защиту быстроходной (для двухскоростного АД) или средней скорости (для трехскоростного АД) обмоток при стоянке под током за расчетное время.
Для управления электродвигателем типа МАП421-4/8 выбираем контроллер КВ1930Б сос ледующими основными характеристиками:
Тип
КВ1930Б

Номинальный ток в режиме 30 мин, А
30

Номинальное напряжение, В
380

Максимальный ток, А
120

Число положений контроллера в направлении «Выбирать»
2

Число положений контроллера в направлении «Травить»
2





Выбор защитных тепловых реле, работающих в режиме стоянки под током.
Определяем кратность тока срабатывания реле в холодном состоянии, для чего умножаем допустимое время стоянки под током, взятое из каталожных данных АД на 1,3.


Время-токовые характеристики тепловых реле типа ТРТ


Время стоянки под током при работе на тихоходной обмотке составляет 40 с
40 с*1,3=52 с
Время стоянки под током при работе на быстроходной обмотке составляет 30 с
30 с*1,3=39 с

По полученному значению по временным характеристикам теплового реле определяем кратность тока в холодном состоянии
Для тихоходной обмотки 13 EMBED Equation.3 1415.
Для быстроходной обмотки 13 EMBED Equation.3 1415.

Определяем номинальный ток теплового реле 13 EMBED Equation.3 1415,
Где Iпуск – пусковой ток соответствующей обмотки АД.
Для тихоходной обмотки выбранного АД пусковой ток равен 56 А при напряжении 380 В.
13 EMBED Equation.3 1415
Для быстроходной обмотки выбранного АД пусковой ток равен 95 А при напряжении 380 В.
13 EMBED Equation.3 1415
По таблице выбираем тепловое реле с номинальным током близким к расчетному.
Для тихоходной обмотки выбираем тепловое реле ТРТ-134 с номинальным током 28А.
Для быстроходной обмотки выбираем тепловое реле ТРТ-135 с номинальным током 35А

Проверяем время срабатывания реле в нагретом состоянии

13 EMBED Equation.3 1415
Где 13 EMBED Equation.3 1415
Для тихоходной обмотки
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Допустимое время стоянки под током для тихоходной обмотки выбранного АД составляет 40 с. Правила Регистра предписывают время стоянки под током с нагретого состяния для якорного механизма не меее 30 с. Таким образом, выбранное тепловое реле обеспечивает заданное время стоянки под током и защиту АД.
Для быстроходной обмотки
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
При работе на быстроходной обмотке АД производятся швартовные операции. Правила Регистра предписывают время стоянки под током с нагретого состяния для швартовного механизма не меее 15 с. Допустимое время стоянки под током для быстроходной обмотки выбранного АД составляет 30 с. Выбранное тепловое реле обеспечивает защиту АД пр и стоянке под током.


Характеристики разработанного электропривода:
Электродвигатель
МАП421-4/8

Мощность, кВт
7/5,6

Время съемки с якоря, мин
17

Средняя скорость съемки судна с якоря, м/мин

11,2

Номинальные потери в режиме 30 мин, МДж
6,66

Фактические потери, МДж
3,78

Превышение температуры в конце цикла, С0
80

Устройство управления
Контроллер типа КВ1930Б

Время срабатывания теплового реле










7. Обслуживание и уход за электроприводами ЯШУ

Соблюдение правил технического обслуживания и использования обеспечивает надёжную и безопасную работу судового электропривода якорно- швартового устройства.
К управлению брашпилем допускается боцман, а к управлению шпилем матрос I класса, сдавший экзамен по соответствующему техминимуму.
Старший электромеханик или старший механик обязаны проинструктировать лиц, допущенных к управлению брашпилем или шпилем, об особенностях управления указанными механизмами,
При подготовке к действию электроприводов грузоподъемных, якорно-швартовных устройств, шлюпочных лебедок и других палубных механизмов необходимо:
1) убедиться внешним осмотром в его исправности, измерить сопротивление изоляции и спустить конденсат;
2) установить рукоятки командоаппаратов в нулевые положения; при наличии муфт переключения редуктора установить их рукоятки на требуемую грузоподъемность;
3) открыть вентиляционные отверстия на электродвигателях и пусковых резисторах; включить вентиляцию в помещениях аппаратуры управления;
4) включить питание на ГРЩ» РЩ, а также средства дистанционного управления брашпилем и регистрации длины вытравленной якорной цепи;
5) обеспечить необходимую освещенность мест грузовых или промысловых операций, а также постов управления механизмами при производстве работ в ночное время;
6)опробовать электроприводы в действии в том числе электромагнитные и механические тормоза, конечные выключатели и блокировки, а также органы аварийного отключения;
7) доложить вахтенному помощнику капитана о готовности электроприводов к действию.
При возникновении неисправности тормозов, электродвигателей и аппаратуры управления срабатывании блокировок или защиты работа электроприводов грузоподъемных устройств должна быть немедленно прекращена. Возобновление работы разрешается только после устранения неисправности.
После использования электроприводов грузоподъемных, якорно-швартовных и буксирных устройств, шлюпочных лебёдок и других палубных механизмов необходимо:
1) установить рукоятки командоаппаратов в нулевые положения;
2) выключить питание электроприводов на РЩ и ГРЩ (по согласованию с вахтенным помощником);
3) закрыть все вентиляционные отверстия и выключить вентиляцию помещений аппаратуры управления.
Состав работ технического обслуживания каждого вида электрооборудования, входящего в состав электропривода, определяется указаниями соответствующих разделов настоящих правил и инструкциями по эксплуатации Виды работ технического обслуживания и их периодичность определяется ПГТО (План-график технического обслуживания или другая действующая документация, определяющая номенклатуру, состав, периодичность и трудоёмкость работ), а в случае его отсутствия инструкцией по эксплуатации.





















Список литературы

«Судовые электроприводы и электродвижение судов» К.А. Чекунов, Ленинград,,Судостроение” 1969.
«Судовые электроприводы», Богословский и др. 1976.
«Правила эксплуатации судового электрооборудования» 1987.
«Судовые электроэнергетические системы» Г.С.Яковлев, Ленинград 1967.
« Справочник судового электротехника» Г.И.. Китаенко 1980. том 2.




















13PAGE 15


13PAGE 144415




Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native(Equation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native0Equation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeArial CYRArial CYRArial CYREquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 8056522
    Размер файла: 5 MB Загрузок: 6

Добавить комментарий