1. Введение

Цель работы - определение зависимости изменения к.п.д. механизма подъема электротали крана от грузов разной массы.

Объект лабораторного исследования – действующая модель козлового крана с электроталью.

Предмет исследования – рост величины к.п.д. при увеличении числа единичных грузов (по 25 кг) на крюке механизма подъема электротали.

2. Теория

Определение к.п.д. механизма подъема производится на испытательной установке (рис. 2.1) состоящей из электрической тали ЭТ, поднимающей груз  на высоту . Продолжительность подъема груза определяется электрическим секундомером, включаемым реле времени РВ. Включение секундомера производится в период установившегося движения поднимаемого груза, т.е. примерно на высоте  м. Конец подъема груза фиксируется конечным выключателем КВ рычажного типа, приводимым в действие упором крюковой подвески КП. Поднятый груз удерживается колодочным тормозом с электромагнитом КТ. Пуск и остановка двигателя тали при подъеме и опускании груза осуществляется кнопками выносного пульта управления КУ.

Рис. 2.1. Испытательная установка

Рис. 2.2. Электрическая схема механизма подъема электротали

На рис. 2.2 приведена электрическая схема механизма подъема электротали. При нажатии кнопки управления К1 (подъем) получают питание контактор В1 и реле времени РВ, и двигатель включается на подъем. Реле времени РВ замыкает контакт (нормально открытый) РВ с выдержкой времени на замыкание и включает цепь электрического секундомера для отсчета времени подъема груза при установившемся движении. При подъеме груза на заданную высоту конечный выключатель КВ разомкнет цепь питания контактора В1 и реле времени РВ, а также цепь питания электрического секундомера. При разомкнутой электрической цепи будет действовать колодочный тормоз, удерживающий поднятый груз.

Известно, что КПД любого механизма равен:

где      - полезная мощность механизма;

 - мощность на валу приводного двигателя;

Для подъема механизма полезная мощность определяется из произведения усилия  каната, набегаемого на грузоподъемный барабан электротали, и его скорость  по формуле:

В свою очередь  усилие и скорость  соответственно определяется:

,

,

где     - кратность полиспаста;

- вес поднимаемого груза, кгс;

 - вес крюковой подвески, кгс;

 - скорость поднимаемого груза, м/с;

 - КПД полиспаста.

Коэффициент полезного действия полиспаста может быть взят из справочника завода изготовителя, или определен по формуле:

где     =0,98 – к.п.д. одного блока;

=2 - кратность полиспаста.

Подставив в уравнение значение  и , затем  получим выражение :

Вес поднимаемого груза  определяется путем предварительного взвешивания, вес крюковой подвески берется из справочника завода  кгс, скорость подъема груза  определяется путем замера времени  (в сек) подъема груза на высоту  (в метрах).

Для определения мощности на валу двигателя  необходимо измерить электрическую мощность, потребляемую приводным двигателем , пользуясь кривой к.п.д. данного двигателя

Значение к.п.д. данного двигателя изменяется в пределах .

Чтобы исключить на испытаниях субъективные ошибки наблюдателя, можно рекомендовать автоматический отсчет времени подъема груза и запись мощности двигателя регистрирующим ваттметром с последующей расшифровкой записи на осциллограмме.

3. Оборудование

3.1. Активные клавиши

Для работы в этой лабораторной работе применяются следующие клавиши:

W, S, A, D – для перемещения в пространстве;

F2, E – аналоги средней клавиши манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем – ставится);

Ctrl – присесть;

F10 – выход из программы.

Рис. 3.1. Активные клавиши клавиатуры

Рис. 3.2. Функции манипулятора

Левая клавиша мыши (1) - при нажатии и удерживании обрабатывается (поворачивается, переключается) тот или иной объект.

Средняя клавиша (2) - при первом нажатии (прокрутка не используется) берется объект, при последующем – ставится (прикрепляется).

Правая клавиша (3) - появляется курсор–указатель (при повторном - исчезает).

Примечание: При появившемся курсоре невозможно перевести взгляд вверх и стороны.

3.2. Оборудование, необходимое для проведения лабораторной работы

В гараже находится стандартный тельфер (кран балочный с электроталью). Тельфер управляется при помощи пульта управления. При щелчке на пульт вызывается дополнительное меню справа внизу с видом пульта, управление тельфером будет происходить именно из меню. Исчезает дополнительное меню после щелчка в любое место пульта, кроме кнопок.

Рис. 3.3. Тельфер

Рис. 3.4. Пульт управления тельфером

Рис. 3.5. Пульт управления электроталью (назначение кнопок)

1 – поднятие груза вверх; 2 – опускание груза вниз; 3 – перемещение электротали

 по мосту-балке крана от окна; 4 – перемещение электротали по мосту-балке крана

к окну; 5 – перемещение крана по рельсам назад;

6 – перемещение крана по рельсам вперед

Также в гараже располагают пять грузов массой 25, 50, 75, 100, 125, 150 кг, которые будут крепиться к тельферу с помощью стропы.

Рис. 3.6. Комплект грузов

Рис. 3.7. Стропа

Рядом располагается шкаф управления/индикации.

Рис.3.8. Шкаф управления/индикации

Рис. 3.9. Панель управления шкафа

Шкаф управления и индикации содержит: кнопку включения (ВКЛ/ВЫКЛ); вольтметр до 300 В; амперметр до 0,1 А; секундомер с цифровой индикацией (размерность ХХХ,Х сек); кнопку «СБРОС»; кнопку «СТАРТ-ПОДЪЕМ», которая выключается она после того, как крюк тельфера начинает движение вверх, в это же время начинает работать секундомер.

Если на секундомере были какие-то показания и новый опыт проводится без сброса текущего значения, то новые значения суммируются к старым.

При нажатии на вольтметр, амперметр, или секундомер на меню справа сверху выводится дублирующее меню для этих индикаторов, которое можно убрать щелчком на их интерфейсы.

Рис. 3.10. Дублирующее меню

4. Порядок выполнения работы

4.1. Порядок выполнения работы

1. Включите кнопку питания на шкафу управления/индикации.

2. При помощи кнопок на пульте управления (ПУ) тельфером подведите крюк тельфера к месту нахождения грузов.

3. Возьмите со стола (находящегося рядом со шкафом управления/индикации) одну стропу с крюком и прикрепите ее к одному из грузов. Массу подцепленного груза  зафиксируйте в тетради.

Если стропа не достает до груза, то нужно тельфер передвинуть поближе.

4. Поднимите крюк с грузом, на расстояние не более 5 см между нижним концом груза и полом – это будет являться стартовым положением, игнорировать которое нельзя.

5. Начинаем поднимать груз. Расстояние от стартового положения до максимальной верхней точки подъема – 5 м.

При подъеме грузов различной массой на заранее установленную высоту  наблюдаются следующие величины:

1. Мощность, потребляемая двигателем, , кВт.

2. Время подъема груза на заданную высоту  с.

Для получения правильных результатов испытания необходимо измерение мощности и времени производить при установившейся скорости подъема груза , т.е. при нахождении поднимаемого груза на расстоянии 0,75-1,0 м от пола.

Определение мощности двигателя и времени подъема груза можно производить визуально, при помощи ваттметра и секундомера.

Определение скорости подъема груза производится по формуле:

Результаты наблюдений и вычислений заносятся в таблицу 4.1.

Коэффициент полезного действия двигателя может быть определен по кривым к.п.д. при частичных нагрузках, взятых из каталога.

Таблица 4.1

5. Отчет

Отчет должен содержать:

1. Схемы и параметры электротали с приборами.

2. Вычисление к.п.д. механизма подъема по формуле (2.1).

3. Построение графика  для различных значений .

4. Выводы из полученных результатов испытаний.

6. Литература

1. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины / М.П. Александров. – М: Высшая школа, 1985. - стр.199-222.

7. Авторы

Лабораторная работа «Определение зависимости изменения к.п.д. механизма подъема электротали крана от грузов разной массы»

 

Методическое обеспечение: Райшев Д.В., Буженко В.Е.

 

 

Редактор: Яковлев О.В.

3D-графика: Елесин А.С.

Script-программирование: Каздыкпаева А.Ж.