Рис. 4. Профиль швартовного барабана.
Определяем моменты на валу электродвигателя:
а) В период уборки лежащей на дне цепи
MI =(P1I*Dpaсч)/(2*i*η)
где Dрасч=320мм- расчётный диаметр тягового органа
i- предельное число механизма i=170
η=0,73- общий КПД механизма
MI=(18666,47*320)/(2*170*0,73)=24066,2H*мм
б) Во второй период выбирания провисшей части цепи
MII =(Pmax*Dpacч)/(2*i*η)=(23717,47*320)/(2*170*0,73)=30578,53H*мм
в) В начале третьего периода подъёма якоря и цепи
MнIII= P1нIII*Dpacч)/(2*i*η)=(13181*320)/(2*170*0,73)==16994,04H*мм
г) В конце третьего периода
MкIII =( P1кIII*Dpacч)/(2*i*η)=(6125*320)/(2*170*0,73)=7896,86H*мм
д) При выполнении швартовных операций
Мшв=(Ршв*(Вшв+dшв))/(2*i*η)=(10626,7*(365+17))/(2*170*0,73)=16355,4Н*мм
где Dшв=365мм- диаметр швартовного барабана
dшв=17мм- диаметр швартовного каната
В качестве электродвигателей якорно-швартовного механизма по рекомендациям выбираем быстроходный двигатель смешанного возбуждения постоянного тока серии ДПМ.
Перегрузочная Характеристика этого класса электродвигателей позволяет развивать максимальный момент в двое больше номинального, достаточный для отрыва якоря от грунта. Так как в судовой сети судна находится переменный ток, то питание ДПМ осуществляется через выпрямитель. Номинальный момент электродвигатель:
Мном=МII/2=30578,53/2=15289,3Н*мм≈15,ЗН*м
Мощность электродвигателя:
Nном=Mном*nном/9550
где nном - номинальная частота вращения, мин-1
nном=(60*υ)/(π*Dрасч)*i=(60*0,15)/(3,14*0,32)*170=1522мин-1
υ=0,15м/с- скорость выбирания якорной цепи, регламентированная ПРРР
Nном=15289,3* 1522/9550=2436,7Вт≈2,4кВт
По значениям Nном и nном отнесённых к получасовому режиму выбираем быстроходный двигатель смешанного возбуждения ДПМ11 по [21].
Параметры ЭД ДПМ 11:
Габаритные размеры: L=660мм, h=315мм
Мощность N=3кВт
Ток I=18А
Частота вращения n=1610об/мин
Для расчёта средней скорости выбирания якорной цепи используем графический метод.
На участке ав от М0 до МII характеристика строится по уравнению:
M0=0,12* МII=0,12*30,579≈3,67H*M
Определяем продолжительность снятия судна с якоря:
τ1=lц.л./υ=5/0,l5=33,33с- уборка лежащей на дне цепи
τ2=lц.л.-Ня/υ=90,2-40/0,15=334,67с- уборка провисшего участка цепи τ3=Ня/υ=40/0,15=266,67с- продолжительность подъёма якоря.
Общая продолжительность выбирания якоря:
τ=τ1+τ2+τ3=33,33+334,67+266,67=634,67с
Средняя скорость выбирания:
υср=(lц1+lцп)/τ=(5+90,2)/634,67=0,15м/с
Скорость выбирания швартова:
υшв=(π*D2*n)/i=(З,14*0,322*1570)/170=9,34м/мин=0,156м/с
где n=1570об/мин- частота вращения ЭД, соответствующая моменту Мшв и определяется из графика.
Рассчитываем ручной привод для брашпиля из [20].
Наибольшая нагрузка, приходящаяся на одного работающего у брашпиля с рукояточными приводами, составляет:
Ppmax=Мmax/rp*zp
где rp=0,35м- радиус рукоятки
zp=2- число работающих
Мmах- максимальный момент на ведущем валу брашпиля
Mmax=(Pmax*Dpacч)/(2*i*η)
где i=5- передаточное число ручного брашпиля
Рmах= P1II≈23717,47Н
Мmах=(23717,47*0,32)/(2*5*0,73)=1039,67Н*м
Ррmах=1039,67/0,35*2=1485,24Н
Так как усилие на рукоятке Рmах=1485,24Н превышает допустимое в 160Н, то ручной привод не устанавливается. Ручной привод на брашпиле устанавливать не рекомендуется.
Частота вращения звёздочки брашпиля в передаточное число раз i=l70 должна быть меньше частоты вращения электродвигателя. Роль связующего звена в этой кинематической схеме играет редуктор, который уменьшает частоту вращения, увеличивает момент на грузовом валу.
Выбираем редуктор коническо-цилиндрический двухступенчатый КЦ1-200 с номинальным передаточным числом i=28 и главными размерениями:
А=200мм; Ач=375мм; L=900мм; Н=435мм; В=200мм; H1=225mm.
Так как передаточное число редуктора является ниже требуемого, то необходимо установить открытую передачу, которая бы обеспечивала условие:
Uм=Up*Uо.п.
где Uм- передаточное число якорно-швартовного механизма, Uм=170
Up=28- передаточное число редуктора
Uo.п.- передаточное число открытой передачи.
Uо.п.=Uм/Up= 170/28=6,07
Из стандартного ряда передаточных чисел выбираем Uо.п.=6,3. В связи с чем корректируется передаточное число механизма Uм=6,3*28=176,4.
Найдём параметры открытой передачи:
nэд=nб=1610об/мин
где nэд- частота вращения электродвигателя
nб- частота вращения быстроходной ступени редуктора