Расчет электропривода якорно-швартовного устройства зерновоза

Типы электроприводов якорно-швартовных механизмов. Расчет тяговых усилий и моментов на валу электродвигателя при подъеме одного якоря с нормальной глубины стоянки. Построение механической и электромеханической характеристик выбранного электродвигателя.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Оглавление

Введение

1. Расчет электропривода якорно-швартовного устройства зерновоза

1.1 Типы электроприводов якорно-швартовных механизмов

1.2 Выбор якорей и якорных цепей

1.3 Расчет тяговых усилий и моментов на валу электродвигателя при подъеме одного якоря с нормальной глубины якорной стоянки

1.4 Расчет тяговых усилий и моментов на валу электродвигателя при подъеме двух якорей с половины номинальной глубины якорной стоянки

1.5 Расчет режима аварийного подъема якоря с большой глубины стоянки

1.6 Предварительный выбор электродвигателя

1.7 Построение механической и электромеханической характеристик выбранного электродвигателя

1.8 Построение нагрузочных диаграмм электропривода

1.9 Проверка выбранного электродвигателя на продолжительность съёмки судна с якоря

1.10 Проверка выбранного электродвигателя на нагрев

1.11 Проверка выбранного электродвигателя на максимальную скорость при отдаче якоря

1.12 Выбор схемы управления электроприводом якорно-швартовного устройства зерновоза

1.13 Дистанционная отдача якоря

2. Техника безопасности при эксплуатации электродвигателей переменного тока

Заключение

Введение

Электропривод представляет собой электромеханическую систему, состоящую из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенную для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением. Современное машинное устройство или, как его называют иначе, производственный агрегат состоит из большого числа разнообразных деталей, отдельных машин и аппаратов, выполняющих различные функции. Все они в совокупности совершают работу, направленную на обеспечение определенного производственного процесса. Необходимо хорошо знать назначение отдельных элементов, составляющих машинное устройство, так как без этого невозможно проектировать и создавать машину, а также невозможно правильно обслуживать ее в эксплуатации.

Цель курсового проекта - рассчитать электропривод якорно-швартовного устройства зерновоза. Для этого необходимо: выбрать якоря и якорные цепи, рассчитать тяговыеусилия и моменты на валу,по полученным расчетным данным выбрать подходящий двигатель, построить механическую и электромеханическую характеристику, а также построить нагрузочные диаграммы и выбрать схему управления электроприводом ЯШУ зерновоза.

1. Расчет электропривода якорно-швартовного устройства зерновоза

1.1 Типы электроприводов якорно-швартовных механизмов

электропривод тяговый якорь электродвигатель

Якорно-швартовное устройство является одним из наиболее важных судовых устройств, обеспечивающих безопасность эксплуатации судна. Шпилевые и брашпильные устройства предназначены для выбирания и спуска якорей, для выполнения швартовных и других операций. Работа каждого шпилевого и брашпильного электропривода определяется величиной тягового усилия, скоростью выбирания якорной цепи или швартовного троса, длительностью рабочего периода.

С помощью якорно-швартовных механизмов выполняются следующие основные операции:

- отдача якоря (посредством электропривода, свободным травлением и свободным травлением с подтормаживаем тормозом звездочки);

- стоянка на якоре на тормозе цепной звездочки;

- съемка с якоря - подтягивание судна к якорю, отрыв и подъем якоря, втягивание якоря в клюз;

- одновременный подъем двух якорей (только для брашпилей) с половины расчетной глубины стоянки при неодновременном их отрыве от грунта;

- обеспечение швартовки судна при отжимном ветре 5 баллов

Характерными особенностями электроприводов якорно-швартовных механизмов являются:

-кратковременный режим работы (20-40 мин);

-стандартная продолжительность одного цикла принята равной 30 мин;

-широкое изменение нагрузки на валу электродвигателя (30-200% номинальной);

- возможность стоянки двигателя под током (0,5-1,0 мин);

- частые пуски электродвигателя (до 120 пусков и торможений в течение часа) и возможные реверсы;

- суммарная продолжительность включения двигателя швартовного механизма за сутки 40-50 мин;

- необходимость саморегулирования частоты вращения электродвигателя при изменении момента сопротивления на его валу.

Для якорно-швартовных механизмов рекомендуются три основные группы электроприводов:

- с двигателями постоянного тока, питающимися от сети;

- с двигателями переменного тока, питающимися от сети;

- с двигателями постоянного тока, питающимися от автономных преобразователей - электромашинных (системы Г - Д) или статических.

Для двух первых групп применяются силовые кулачковые контроллеры или магнитные контроллеры с дистанционным управлением. Группа электроприводов по системе Г - Д имеет обычно дистанционное управление.

Все три группы электроприводов могут иметь один или два приводных электродвигателя. Приводы с двумя электродвигателями применяются только для крупных якорных и якорно-швартовных механизмов с калибром цепи свыше 62 мм. На постоянном токе используются двигатели смешанного возбуждения серии ДПМ, характеристики которых специально подобраны исходя из требований, предъявляемых к электроприводам палубных механизмов. Из двигателей переменного тока преимущественно применяются короткозамкнутые асинхронные двигатели. Для нормальных якорно-швартовных шпилей с калибром цепи до 28 мм, всех облегченных механизмов и швартовных шпилей с тяговым усилием до 3000 кгс рекомендуются двухскоростные двигатели; для всех остальных механизмов целесообразно использование трехскоростных двигателей. В отечественной серии МАП предусмотрены двухскоростные двигатели на мощность 2-10 кВт и трехскоростные - на мощность 10-60 кВт.

1.2 Выбор якорей и якорных цепей

Характеристика якорного снабжения судна N_я

N_я=L*(B+H)+0,75*l*h, (1)

N_я=98*(14+5,6)+0,75*13*7=2000.

Из учебника [Чекунов К.А. Судовые электроприводы и электродвижение судов. - Л: Судостроение, 1986] выбираем становые якоря:

Количество -3

Общий вес, кг - 5750

Цепи для становых якорей:

Общая длина двух цепей, м - 450

Калибр d, якорной цепи, мм - 46

Вес одного якоряG_я, Н

G_я=9,81*m_я,(2)

где m_я - масса якоря, кг;

G_я=9,81*1917=18803кг.

Вес одного метра якорной цепиP, Н/м

p=0,225d²,(3)

p=0,225*46²=476,1Н/м.

Вес одного погонного метра якорной цепи, погруженного в водуp1, H/м

p₁=p*((г-с)/ г),(4)

где г=7,8 т/м;

с=1,025 - плотность морской воды т/м³;

p₁=476*((7,8-1025)/7,8)=413,4 Н/м.

Длину не смачиваемого участка цепи L_нс, м, принимаем

L_нс=6,68м.

Длина вытравленной цепи L₀, м

L₀=L_ц- L_нс,(5)

где L_ц - длина одной цепи, м;

L_ц=225 м,

L₀=225-6,68=218,32 м.

Расчетная глубина стоянки h₀, м - выбирается исходя из веса одного якоря

h₀=90м.

Коэффициент полноты водоизмещения судна д

д_n=V/(с*L*B*T),(6)

д_n=4000/1,025*98*14*3,5=0,81.

Смоченная поверхность корпуса судна S_см, м²

S_см=[2Т+1,37(д_n-0,274)В]*L,(7)

S_см=[2*3,5+1,37*(0,81-0,274)*14]*98=1693,49 м².

Площадь парусящей поверхности судна S_пар., м²

S_пар=0,27В*(Н-Т)+b*h,(8)

S_пар=0,27*14*(5,6-3,5)+12,2*7=93,34 м².

Сила сопротивления течения воды при подтягивании судна к месту заложения якоря F_т, Н

F_т=9,81*f_тр.*S_см*,(9)

где f_тр - коэффициент трения судна о воду;

f_тр=0,14,

- скорость воды относительно судна, м/с;

=0,2 м/с,

F_т=9,81*0,14*1693,49*=122,32 Н.

Сила сопротивления ветра F_в, Н

F_в=9,81*k_в*S_пар* ,

где k_в - коэффициент ветряного давления;

k_в =0,2 (Н*с²)/м²,