Инженерный калькулятор · бесплатно

Расчёт привода механизма передвижения: тележка, кран, платформа

Для тележки, кран-балки, мостового крана или рельсовой платформы: какое усилие нужно для движения, какой двигатель поставить и не будут ли буксовать колёса при разгоне.

Масса и скорость
Колёса и рельсы
Сталь по стали — 0,5 мм (SEW-EURODRIVE).
Подшипники качения — 0,005, скольжения — 0,08–0,1.
Для колёс на подшипниках качения — 0,003.
Привод
Мотор-редуктор 0,95; с цепной передачей 0,95 × 0,90 ≈ 0,86.
Ротор, муфты, колёса добавляют инерцию. Обычно 1,1–1,2.
Сталь по стали, сухо — 0,15. На влажном рельсе меньше.
Результатпересчитывается сразу
Сопротивление передвижению241 Н
Мощность при равномерном движении0,14 кВт
Мощность при разгоне0,46 кВт
Двигатель из стандартного ряда — не меньше0,37 кВт
Ускорение0,17 м/с²
Предельное ускорение без пробуксовки0,66 м/с²
Скорость колеса / передаточное число38,2 об/мин · i = 38,0
Энергия торможения (без учёта трения)0,41 кДж

Пробуксовки не будет: ускорение меньше предельного по сцеплению.

Мощность двигателя в расчёте выбрана так, чтобы разгон шёл при перегрузке не больше 150 %. Для механизма передвижения обычно хватает режима U/f. Если на один ПЧ работают несколько двигателей, ток ПЧ берут с запасом 10 % к сумме их токов (Danfoss).

Ветровая нагрузка и уклон пути в расчёт не входят. Для кранов на открытом воздухе их добавляют по нормам расчёта кранов.

Как получилось — формулы с вашими числами
  1. w = 2/D × (μ_L × d/2 + f) + c = 2/250 × (0,005 × 30,0 + 0,50) + 0,003 = 0,0082
  2. F_сопр = m × g × w = 3 000 × 9,81 × 0,0082 = 241 Н
  3. P_ст = F × v / η = 241 × 0,500 / 0,86 = 140 Вт
  4. a = v / t = 0,167 м/с²; F_разг = m × a × k = 550 Н; P_разг = (F + F_разг) × v / η = 460 Вт
  5. a_макс без буксования = (μ₀ × g × доля × m − F_сопр) / m = (0,15 × 9,81 × 0,50 × 3 000 − 241) / 3 000 = 0,66 м/с²

Расчёт предварительный и не заменяет проект. Проверьте итоговый выбор по каталогам производителей оборудования. Ссылка в адресной строке сохраняет ваши данные — её можно отправить коллеге.

Как считаем

Сопротивление передвижению по рельсам складывается из трения качения колеса, трения в подшипниках и трения реборд. Методика SEW-EURODRIVE:

F = m × g × (2/D × (μL × d/2 + f) + c)

Здесь D — диаметр колеса, d — диаметр оси, f — плечо трения качения (сталь по стали — 0,5 мм), μL — трение в подшипниках (0,005 для подшипников качения), c — трение реборд (0,003). У механизмов передвижения сопротивление движению маленькое, а основную мощность забирает разгон:

Pразг = (F + m × a × k) × v / η

Коэффициент k учитывает вращающиеся массы: ротор, муфты, колёса. Разгон ограничен сцеплением колёс с рельсом: aмакс = μ₀ × g × доля веса на приводных колёсах. Если ускорение больше, колёса проскальзывают.

Пример расчёта

Эти же значения стоят в калькуляторе по умолчанию.

Исходные данныеЗначение
Масса тележки или крана1500 кг
Масса груза1500 кг
Скорость передвижения30 м/мин
Время разгона3 с
Диаметр колеса250 мм
Диаметр оси (подшипника)60 мм
Плечо трения качения0,5 мм
Трение в подшипниках0,005
Трение реборд и боковых роликов0,003
КПД передачи0,86
Учёт вращающихся масс1,1
Доля веса на приводных колёсах0,5
Сцепление колеса с рельсом0,15
Номинальная скорость двигателя1450 об/мин
РезультатЗначение
Сопротивление передвижению241 Н
Двигатель из стандартного ряда — не меньше0,37 кВт
  1. w = 2/D × (μ_L × d/2 + f) + c = 2/250 × (0,005 × 30,0 + 0,50) + 0,003 = 0,0082
  2. F_сопр = m × g × w = 3 000 × 9,81 × 0,0082 = 241 Н
  3. P_ст = F × v / η = 241 × 0,500 / 0,86 = 140 Вт
  4. a = v / t = 0,167 м/с²; F_разг = m × a × k = 550 Н; P_разг = (F + F_разг) × v / η = 460 Вт
  5. a_макс без буксования = (μ₀ × g × доля × m − F_сопр) / m = (0,15 × 9,81 × 0,50 × 3 000 − 241) / 3 000 = 0,66 м/с²

Ограничения расчёта

  • Ветровая нагрузка и уклон пути не учитываются. Для кранов на открытом воздухе их добавляют по нормам расчёта кранов.
  • Для колёс с полиуретановой поверхностью плечо трения качения больше, чем у стали. Возьмите значение из каталога колёс.
  • Энергия торможения посчитана без учёта трения — это верхняя оценка для подбора тормозного резистора.

Частые вопросы

Почему двигатель передвижения выбирают по разгону, а не по движению?

Сопротивление качению стальных колёс очень мало. Для тележки в 3 тонны на скорости 0,5 м/с — около 140 Вт. А чтобы разогнать эту массу за пару секунд, нужно в несколько раз больше. Поэтому мощность определяет разгон, а время разгона — сцепление колёс.

Как понять, что колёса буксуют?

При разгоне слышен характерный звук, на рельсе появляются натёртые участки, а ПЧ может уходить в ошибку по току. Помогает увеличить время разгона в параметрах ПЧ.

Можно ли подключить два двигателя передвижения к одному ПЧ?

Да, это обычная схема для кран-балки. ПЧ работает в режиме U/f, его ток берут с запасом 10 % к сумме токов двигателей, и каждому двигателю ставят свою тепловую защиту.

Источники

По теме

Сомневаетесь в расчёте или ПЧ уже вышел из строя? Пришлите данные и фото шильдика — инженер ответит в рабочее время.

Спросить инженера

← Все калькуляторы