Principal / Stâlpi

Calculul înclinării clădirii

Stâlpi

Atunci când raportul dintre înălțimea clădirii și dimensiunea sa este mare în ceea ce privește planul și există o mare flexibilitate a fundației, atunci clădirea se poate răsturna sub influența vântului și a încărcărilor seismice. Calculul pentru înclinarea unei clădiri este foarte important, deoarece este direct legat de siguranța constructivă a clădirii în ansamblu.

"Normele de construcție și proiectare a structurilor din beton armat cu mai multe etaje" (JZ 102-79) recomandă la calcularea răsturnării clădirii să adere la următorul moment de menținere a relației MR la înclinarea Mov:

"Regulile pentru construcția și proiectarea structurilor din beton armat cu mai multe etaje" (JGJ 3-91) fac același calcul în funcție de condiția:

"Standardele de construcție a proiectării seismice" (GB 50011-2001), atunci când se combină încărcările care includ efecte seismice, sunt prescrise, coeficienții de asociere trebuie să fie egali cu 1,0. Pentru clădirile cu mai multe etaje, cu un raport de înălțime-lățime mai mare de 4, presiunea negativă nu este permisă sub fundația fundației, precum și în zone cu presiune zero. În alte clădiri, zona de presiune zero nu trebuie să depășească 15% din suprafața subsolului.

Conform Instrucțiunilor Tehnice pentru Proiectarea Structurilor Clădirilor înalte (JGJ 3-2002) pentru clădirile cu un raport de aspect mai mare de 4 la baza fundațiilor, nu ar trebui să existe o zonă de stres zero; pentru clădirile cu un raport mai mic de 4, suprafața de stres zero este permisă nu mai mult de 15% din suprafața subsolului.

Diagrama fundației

1 - partea superioară; 2 - subsol; 3 - punctul calculat de rezistență la momentul de răsturnare; 4 - fundul fundației

  • Momente de înclinare și de țintire

Permiteți zonei de impact a momentului răsturnării să fie zona bazei sale și forța impactului - sarcina seismică orizontală sau sarcina orizontală a vântului:

unde este Mov - moment de răsturnare; H este înălțimea clădirii; С - adâncimea subsolului; V0 - valorile totale ale forței orizontale.

Momentul de exploatare se calculează la punctele de margine din impactul sarcinilor totale:

unde este mR - moment de exploatare; G - sarcini totale (sarcini constante, sarcini eoliene și zăpadă cu valoare standard scăzută); În - lățimea subsolului.

  • Reglarea momentului de reținere și a zonei de solicitare zero la baza fundației

La calculul momentului de exploatare

Presupunem că liniile de acțiune ale sarcinilor totale trec prin centrul bazei clădirii (figura 2.1.4). Distanța dintre această linie și epurarea rezultată a tensiunilor de bază e0, Lungimea zonei de zero tensiune Bx, raportul dintre lungimea regiunii zero de tensiune și lungimea bazei (B - x) / B se determină prin formulele:

Din formule, se obține raportul dintre suprafața zonei de solicitare zero și suprafața bazei pentru un moment de exploatare sigur.

Calcularea momentului de înclinare

Atunci când se rezolvă problemele de răsturnare, se consideră limitativă poziția în care corpul se află într-o stare de instabilitate instabilă, adică atunci când este gata să se miște din starea de repaus în mișcare. Orice modificare ușoară a elementelor structurale sau a forțelor care acționează asupra acestei structuri conduce la înclinarea (rotirea) structurii în jurul unei anumite axe, numită axa de basculare, perpendiculară pe planul desenului. Starea de echilibru a unui astfel de corp (structură) este egalitatea cu zero a sumei de momente față de punctul de intersecție al axei de înclinare cu planul desenului tuturor forțelor (active) active care acționează asupra corpului:

La întocmirea ecuației, trebuie amintit faptul că reacțiile de susținere din această ecuație nu sunt incluse, deoarece în poziția de limitare construcția se bazează numai pe acele suporturi prin care trece axa de înclinare. În acest caz, valorile determinate din ecuație au valori critice (maxime sau minime) și, pentru a asigura marja de stabilitate, trebuie să fie reduse în mod corespunzător în timpul proiectării (cele pentru care valoarea maximă găsită la echilibru este găsită) sau mărită (cele pentru care se găsește valoarea minimă posibilă pentru valoare de echilibru).

O parte din forțele active care acționează asupra corpului creează o pereche care are tendința de a răsturna corpul. Suma momentelor de astfel de forțe, raportată la axa de basculare, este numită momentul răsturnării:

O altă parte a forțelor active creează perechi care caută să readucă corpul în poziția inițială.

Suma momentelor de astfel de forțe față de axa de basculare se numește momentul de stabilitate:

Raportul dintre valoarea absolută a momentului de rezistență și valoarea absolută a momentului răsturnării se numește coeficientul de stabilitate:

Problema 15. Turnul de apă constă dintr-un rezervor cilindric cu o înălțime de diametru fixat pe patru stâlpi simetrici înclinați spre orizont (fig.48). Partea inferioară a rezervorului se află la o înălțime mai mare decât nivelul suportului; greutatea presiunii vântului din turn se calculează pe suprafața proiecției suprafeței rezervorului pe un plan perpendicular pe direcția vântului și se ia presiunea specifică a vântului pentru a determina distanța necesară între bazele stâlpilor.

Decizia. 1. Luați în considerare echilibrul turnului de apă (figura 49). Deoarece este necesar să se determine valoarea critică a distanței dintre bazele stâlpilor și anume presupunem că turnul este într-o stare de instabilitate instabilă, adică la cea mai mică scădere a acestei distanțe, turnul se va răsturna sub acțiunea vântului, rotindu-se în jurul balamalei A în direcția mișcării în sensul acelor de ceasornic.

În consecință, în poziția unui echilibru instabil, este necesar să se considere că turnul cu suporturi B atinge doar pământul, dar nu apasă pe pământ,

2. Reprezentăm forțele active care acționează asupra turnului. Forța este greutatea turnului și forța presiunii vântului de pe rezervor.

3. Eliberăm turnul de la comunicare la punctul A, înlocuind acțiunea de comunicare cu reacția, astfel încât turnul de apă se află în echilibru numai sub acțiunea a trei forțe:

4. Completați o singură ecuație de echilibru:

Evident, atunci când momentul stabilității va fi mai mare decât momentul răsturnării.

Calculul fundației pentru basculare

§ 39. Calcularea fundațiilor pentru stabilitate împotriva răsturnării și forfecării

Calculul fundației pentru stabilitate ar trebui să excludă posibilitatea de înclinare, forfecare pe bază și forfecare împreună cu solul de-a lungul unei anumite suprafețe de alunecare. Fundația este considerată stabilă dacă este îndeplinită condiția (6.1), în care F este înțeleasă ca un efect de forță care contribuie la pierderea stabilității (înclinarea sau forfecarea) fundației și Fu este rezistența bazei sau fundației care previne pierderea stabilității. Calculele de stabilitate se efectuează în funcție de sarcinile calculate obținute prin înmulțirea sarcinilor normative cu factorii de siguranță pentru sarcină. Dacă pentru aceeași încărcătură normele prevăd doi factori de siguranță, atunci calculul ia în considerare unul dintre ele, care va avea o marjă de stabilitate mai mică.


Fig. 7.7. Schemă pentru calculul fundației pentru rezistența la basculare

Atunci când se calculează fundațiile suporturilor de punte pentru rezistența la basculare, forțele externe care acționează asupra fundației (inclusiv greutatea proprie) determină forțele Fv, Qr și momenta Mu (fig.7.7). Forțele Fv și Qr sunt egale cu proiecțiile tuturor forțelor externe pe verticală și, respectiv, pe orizontală, iar momentul Mie este egal cu momentul forțelor externe în jurul axei care trece prin centrul de greutate al fundației fundației perpendicular pe planul de proiectare. Momentul în care Mie contribuie la înclinarea fundației (rotindu-se în jurul axei O - vezi figura 7.7). Momentul Mz, care rezistă la basculare, va fi egal cu Fva, unde a este distanța de la punctul de aplicare a forței Fv la marginea fundației, față de care are loc înclinarea.
Stabilitatea structurilor împotriva răsturnării ar trebui calculată prin formula
Mi≤ (mustache / un) Mz, (7,5)
unde Mu și Mz sunt momentele forțelor de înclinare și de reținere relative la axa posibilă de rotire (înclinare) a structurii, care trece prin punctele extreme ale suportului, kN · m; us - coeficientul condițiilor de lucru luate la verificarea structurilor bazate pe suporturi separate pentru etapa de construcție este egal cu 0,95; pentru stadiul de funcționare continuă egal cu 1,0; la verificarea secțiunilor structurilor de beton și a fundațiilor pe fundații stâncoase, egale cu 0,9; pe baze non-rock - 0,8; UN este coeficientul de fiabilitate pentru scopul propus al structurii, presupus a fi 1,1 în calculele pentru etapa de funcționare continuă și 1,0 în calculele pentru etapa de construcție.
Forțele de înclinare trebuie luate cu un factor de încărcare mai mare decât unul.

Forțele de susținere trebuie luate cu un factor de siguranță a încărcăturii pentru sarcini constante Yf unde μ este coeficientul de frecare al fundației față de sol.
În conformitate cu cerințele SNiP 2.05.03-84, stabilitatea structurilor împotriva forfecării (alunecare) trebuie calculată prin formula
Qr≤ (yc / yn) Qz, (7,6)
unde Qr este forța de forfecare, kN, egală cu suma proeminențelor forțelor de forfecare pe direcția forfecării posibile; yc este coeficientul condițiilor de muncă, considerat a fi 0,9; уn este coeficientul de fiabilitate pentru scopul propus al structurii, luată ca în formula (7.5); Qz este forța de susținere, kN, egală cu suma proeminențelor forțelor de susținere în direcția posibilei schimbări.
Forțele de forfecare trebuie luate cu un factor de siguranță pentru sarcină mai mare decât unul și forțele de prindere cu un factor de siguranță pentru sarcina specificată în explicație pentru formula (7.5).
Ca o forță orizontală de exploatare creată de sol, este permisă preluarea unei forțe a cărei valoare nu depășește presiunea activă a solului.
Forțele de frecare din bază trebuie determinate din valorile minime ale coeficienților de frecare ai fundației fundației deasupra solului.
La calcularea fundațiilor pentru forfecare se iau următoarele valori ale coeficienților de frecare μ al zidăriei pe sol:

Argila când este udă

Calculul înclinării clădirii

Atunci când raportul dintre înălțimea clădirii și dimensiunea sa este mare în ceea ce privește planul și există o mare flexibilitate a fundației, atunci clădirea se poate răsturna sub influența vântului și a încărcărilor seismice. Calculul pentru înclinarea unei clădiri este foarte important, deoarece este direct legat de siguranța constructivă a clădirii în ansamblu.

"Normele de construcție și proiectare a structurilor din beton armat cu mai multe etaje" (JZ 102-79) recomandă la calcularea răsturnării clădirii să adere la următorul moment de menținere a relației MR la înclinarea Mov :

"Regulile pentru construcția și proiectarea structurilor din beton armat cu mai multe etaje" (JGJ 3-91) fac același calcul în funcție de condiția:

"Standardele de construcție a proiectării seismice" (GB 50011-2001), atunci când se combină încărcările care includ efecte seismice, sunt prescrise, coeficienții de asociere trebuie să fie egali cu 1,0. Pentru clădirile cu mai multe etaje, cu un raport de înălțime-lățime mai mare de 4, presiunea negativă nu este permisă sub fundația fundației, precum și în zone cu presiune zero. În alte clădiri, zona de presiune zero nu trebuie să depășească 15% din suprafața subsolului.

Conform Instrucțiunilor Tehnice pentru Proiectarea Structurilor Clădirilor înalte (JGJ 3-2002) pentru clădirile cu un raport de aspect mai mare de 4 la baza fundațiilor, nu ar trebui să existe o zonă de stres zero; pentru clădirile cu un raport mai mic de 4, suprafața de stres zero este permisă nu mai mult de 15% din suprafața subsolului.

Diagrama fundației

1 - partea superioară; 2 - subsol; 3 - punctul calculat de rezistență la momentul de răsturnare; 4 - fundul fundației

  • Momente de înclinare și de țintire

Permiteți zonei de impact a momentului răsturnării să fie zona bazei sale și forța impactului - sarcina seismică orizontală sau sarcina orizontală a vântului:

unde este Mov - moment de răsturnare; H este înălțimea clădirii; С - adâncimea subsolului; V0 - valorile totale ale forței orizontale.

Momentul de exploatare se calculează la punctele de margine din impactul sarcinilor totale:

unde este mR - moment de exploatare; G - sarcini totale (sarcini constante, sarcini eoliene și zăpadă cu valoare standard scăzută); În - lățimea subsolului.

  • Reglarea momentului de reținere și a zonei de solicitare zero la baza fundației

La calculul momentului de exploatare

Presupunem că liniile de acțiune ale sarcinilor totale trec prin centrul bazei clădirii (figura 2.1.4). Distanța dintre această linie și epurarea rezultată a tensiunilor de bază e0. Lungimea zonei de zero tensiune Bx, raportul dintre lungimea regiunii zero de tensiune și lungimea bazei (B - x) / B se determină prin formulele:

Din formule, se obține raportul dintre suprafața zonei de solicitare zero și suprafața bazei pentru un moment de exploatare sigur.

Zonele cu tensiune de bază zero și starea de răsturnare a structurilor

Fundația: Calculul unei posibile răsturnări

  • Ce calcul este necesar pentru întemeierea casei?
  • Trebuie să calculez fundația unei case particulare pentru durabilitate?
  • Determinarea momentului de înclinare
  • Determinarea momentului opus

Să ne imaginăm că temelia răsturnată a unei case particulare este destul de dificilă. Un motiv natural pentru posibila răsturnare a unei case mici este vântul unei puteri enorme, capabil să-l bată într-o parte datorită evazării clădirii. De exemplu, ca un pin solitar, care nu are fundație, dar are rădăcini în schimb.

Fig. 1. Variante de posibile rotații și deplasări ale fundației: a - pescajul cu rotație, b - pescajul cu rotație și deplasare, c - deplasarea de-a lungul bazei.

Ce calcul este necesar pentru întemeierea casei?

Pe baza scopului direct, care constă în transferarea uniformă a sarcinii structurii la sol, este necesar să se calculeze lățimea părții sale de susținere și rezistența acesteia.

Pentru a face acest lucru, este necesar să se determine greutatea structurii, inclusiv greutatea proprie a bazei.

Calculul rezistenței fundației trebuie să includă încărcările de zăpadă transferate de pe acoperiș în timpul iernii și greutatea tot ce va fi montat și adus în cameră (sistem de încălzire, alimentare cu apă, canalizare, mobilier etc.).

Încărcăturile de vânt pe o clădire mică nu sunt incluse în calcularea fundației pentru rezistență. Aceste sarcini sunt luate în considerare atunci când se efectuează un calcul de rezistență pentru un element de acoperiș, cum ar fi un mauerlat, prin care acestea sunt transmise prin pereți până la baza casei.

În fig. 1 prezintă opțiunile pentru posibile rotații și deplasări ale fundației: a) pescajul cu rotație, b) pescajul cu rotație și deplasare, c) deplasarea de-a lungul bazei.

Fig. 2. Calculul incorect al rezistenței fundației poate duce la răsturnarea întregii structuri.

În perioada de iarnă, baza adâncă adâncă este afectată de forțele plutitoare care rezultă din înălțarea solului. Distribuția inegală a acestor forțe poate duce la pierderea stabilității fundației prezentate în imagine, mai ales dacă, din anumite motive, nu a fost ridicată o structură pe fundație. Pentru a exclude pierderea de stabilitate în acest caz, solul trebuie protejat de îngheț.

Dacă există o pierdere de stabilitate atunci când construcția casei a fost finalizată, ar trebui să căutați erori în calcularea puterii necesare. Dar încă nu ar fi trebuit să ducă la răsturnarea întregii structuri, așa cum se arată în Fig. 2. Este descrisă o mică casă, a cărei răsturnare nu a avut loc deoarece calculul corespunzător al fundației nu a fost efectuat. La determinarea dimensiunii bazei și a penetrării ei, proprietățile fizice ale solului nu au fost luate în considerare (în imagine este clar că acesta este un sol nisipos).

Înapoi la cuprins

Trebuie să calculez fundația unei case particulare pentru durabilitate?

Fundația, care nu este deranjată de acțiunea forțelor externe, nu se mișcă în plan orizontal împreună cu solul, este considerată stabilă. Fundamentele unor astfel de elemente critice precum suporturile de poduri, țevi din fabrică etc. sunt calculate pentru stabilitate.

Spre deosebire de țevile din fabrică, nu se poate efectua calculul fundației caselor private pentru răsturnare. Iar motivul este că aceste case au o înălțime relativ mică. Dacă la țeava de fabricație centrul de greutate și forțele vântului care rezultă sunt la o înălțime considerabilă de la subsol, ca urmare a faptului că poate fi format un moment suficient pentru încălcarea stabilității, atunci pentru o structură scăzută, calculul bazat pe acest factor nu este pur și simplu necesar.

În sectorul privat, în prezent, există, de asemenea, structuri separate care necesită calcule ale motivelor pentru un astfel de impact. De exemplu, generatoare eoliene. În fig. 3 arată 1 din opțiunile de bază pentru un astfel de generator. Ar trebui să acordați atenție profunzimii fundației. În mod clar depășește adâncimea înghețării solului. Dimensiunile rămase din imaginea 3 pot fi folosite numai pentru orientare și pot diferi de dimensiunile reale. Înălțimea turnului - N. pentru funcționarea fiabilă a generatorului depinde de teren, dar în medie poate fi considerată egală cu 20 m.

Înapoi la cuprins

Determinarea momentului de înclinare

Fig. 3. Schema bazei generatorului eolian.

În fig. 4 prezintă schema de proiectare prezentând forțele care acționează asupra fundației. Principalul factor care creează un rollover este momentul MU. iar principalul obstacol este forța FU. Această componentă previne pierderea stabilității.

Sarcina distribuită uniform P este răspunsul solului la acțiunea forței FU. Forța Qr Are un efect asupra schimbării orizontale. La calcularea forfecării, coeficientul de frecare a zidăriei deasupra solului este de o mare importanță. Pentru calcularea răsturnării, această forță nu este luată în considerare.

Pentru a determina momentul de basculare MU este necesară cunoașterea vitezei vântului și a zonei structurii pe care acționează (navighează). Pentru a asigura funcționarea generatorului eolian, este necesară o viteză minimă de aproximativ 6-8 m / s. Cu toate acestea, este necesar să se țină seama de faptul că viteza vântului poate fi mult mai mare, deci ar trebui să se țină cont de viteza maximă posibilă în acest domeniu. De exemplu, la o viteză a vântului de 10 m / s, presiunea este de 60 N / m 2 și la o viteză de 50 m / s această presiune va fi de 1500 N / m 2. Tabelul 1 oferă valorile prin care, cunoscând viteza maximă a vântului, presiunea lui.

Viteza vântului, m / s

Cunoscând viteza vântului V și suprafața lamelor SL. conform tabelului 1 determinăm presiunea corespunzătoare și pentru această zonă se calculează forța PL. atașat la marginea turnului, adică la o distanță Hde pe suprafața pământului. Având în vedere adâncimea h la care se află baza bazei, umărul va fi:

Vântul va acționa pe turn pe toată lungimea sa. Pentru a determina zona, determinați mai întâi lățimea medie a turnului, LCP

Fig. 4. Diagrama forțelor care acționează asupra fundației.

L-lățimea turnului în partea superioară a acestuia;
LH - lățimea turnului de la bază.

Determinați zona turnului, în direcția vântului:

și acum definim sarcina totală Pca produs al lui Sla valoarea de presiune din tabelul 1. Această forță va fi aplicată în mijlocul înălțimii turnului.

Acum poți determina momentul răsturnării.

Înapoi la cuprins

Determinarea momentului opus

Pentru a determina acest punct, trebuie să cunoașteți greutatea turnului cu toate dispozitivele, greutatea fundației și greutatea solului pe acesta. Analizând fig. 4 putem concluziona că solul situat pe laturi în direcția momentului de înclinare va contracara și el. Acest lucru este adevărat, dar numai după ce solul este suficient de dens. Și asta va dura ceva timp. Prin urmare, în cursul construcției, acest factor de contracarare nu poate fi luat în considerare.

După cum se vede în fig. 4, distanța de forță FU până la punctul O (proiecția marginii de referință) este egal cu a. Prin urmare, starea de stabilitate a bazei generatorului eolian va fi:

unde k> 1 este coeficientul de fiabilitate.

Ca avertisment, trebuie remarcat faptul că calculul de mai sus nu ia în considerare mai mulți factori care sunt luați în considerare în mod obligatoriu în construcția clădirilor înalte, a conductelor din fabrică, a căilor ferate și a podurilor rutiere. Prin urmare, este logic să implicați un specialist chiar și pentru instalarea unor astfel de, la prima vedere, nu o structură complicată, cum ar fi un turn.

Evgeny Dmitrievich Ivanov

© Copyright 2014-2017, moifundament.ru

  • lucrați cu fundația
  • armare
  • protecție
  • instrumente
  • montare
  • decorare
  • soluție
  • calcul
  • reparații
  • dispozitiv
  • Tipuri de fundații
  • panglică
  • grămadă
  • în formă de coloană
  • dală
  • alte
  • Despre site
  • Întrebări către expert
  • ediție
  • Contactați-ne
  • Lucrează cu fundația
    • Amenajarea fundației
    • Protecția fundației
    • Instrumente de fundație
    • Instalarea fundației
    • Fundația Finish
    • Mortar pentru fundație
    • Calculul fundației
    • Repararea fundației
    • Dispozitivul de fundație
  • Tipuri de fundații
    • Strip fundație
    • Piloți fundație
    • Construcția pilonului
    • Slabă fundație

Continuăm calcularea structurii publicitare

Continuăm calcularea structurii de publicitate, stabilim stabilitatea structurii pentru înclinare și se calculează rezistența elementelor de legătură critice.

Calcularea stabilității

Calcularea designului de publicitate pentru șuruburi de fundație

În funcție de regiunea vântului instalației și de înălțimea structurii, există două versiuni ale șuruburilor de fundație: M 30 sau M36 (vezi tabelul 1). Verificarea secțiunii bolțurilor se efectuează pentru fiecare dintre opțiuni, luând în considerare cazul în care suma momentelor de încovoiere pentru un element dintr-o secțiune dată este cea mai mare
Schema de calcul (șuruburi de fundație M 30)
Regiunea vântului III, înălțimea raftului, cu o înălțime a vântului de 4,5 m, la un unghi de 45 gr la ecran

Verificați secțiunea transversală a șuruburilor de fundație M30:
- forțați într-un singur șurub acțiunea momentului față de axa XX

- forțați într-un singur bolț de acțiunea momentului în raport cu axa Y-Y:

Schema de proiectare (bolțuri de fundație M36)
Regiunea vântului V, înălțimea raftului 4,5 m, încărcarea vântului la un unghi de 45 gr la ecran

Verificați secțiunea transversală a șuruburilor de fundație M36:
- forțați într-un singur șurub acțiunea momentului față de axa XX


- forțați într-un singur bolț de acțiunea momentului în raport cu axa Y-Y:

Proiectare structurală pentru rezistența la basculare


Schema de proiectare

Rezultatele calculului depind de înălțimea structurii și de zona vântului instalației. Tabelul 3

EFP
cartierul plat

Opro-
kidy-
moment, M
'opr

Dimensiunile fundației
polițist, m

Greutatea fundației
polițist, kg

concentrație în greutate
structuri, kg

Greutatea în vrac
la sol
că, kg

Concluzie: Stabilitatea la proiectare este asigurată.

Calculul designului publicitar utilizând pachetul software APM WinMachine


Structura superioară (grinzile și vârfurile transversale) a fost calculată utilizând sistemul de calcul automatizat APM WinMachine al modulului APM Structure3D, conceput pentru a calcula stresul-tulpina de structură bară, lamelară, coajă și solidă, precum și combinațiile lor.
În funcție de regiunea vântului instalației și de înălțimea structurii, există două versiuni ale grinzilor transversale (canal curbat 236x70 și canal cu armătură din aceeași secțiune, lungime 2 m) și cap (țeavă 160x160x8 (C245) și 160x160x8 (C345) ) Verificarea elementelor este efectuată pentru fiecare dintre variante, luând în considerare cazul în care suma momentelor de încovoiere pentru un element dintr-o secțiune transversală dată este mai mare
Verificarea rezistenței grinzilor transversale realizate din canal îndoit 236x70 fără armare
Schema de proiectare (în conformitate cu tabelul 1 și tabelul 2) este adoptată pentru regiunea vântului IV, înălțimea raftului este de 4 m, în timp ce sarcina pe grinzile transversale (respectiv pe partea superioară, mijlocie și inferioară) va fi:

Calcularea designului vârfului de conectare cu șurub (câmp publicitar)


Verificarea secțiunii transversale a șuruburilor M24 (Cl 8.8):

- forțați într-un singur șurub acțiunea momentului față de axa XX

- forțați într-un singur bolț de acțiunea momentului în raport cu axa Y-Y:

Total pentru cel mai încărcat șurub
P = px + py = 6197 + 1755 = 7952 kg
Capacitatea portantă a șurubului M24 va fi:
Nb = Rbt × Ab = 4000 × 3,52 = 14080 kg, unde
Rbt - rezistența calculată a șuruburilor la tensiune (Cl 8.8)
Abn - zona secțiunii șuruburilor
Total: P = 7952 Concluzie bolțuri adoptate M24 îndeplinesc cerințele de putere

Lista literaturii utilizate


1. SNiP 2.01.07-85 * "Încărcări și Impacturi"
2. SNiP II-23-81 * "Structuri metalice"
3. Umansky A. A. Designer's Handbook, Moscova 1960 4. Rabotnov Yu. N. "Rezistența materialelor"
5. SNiP 23-01-99 "Climatologia construcțiilor"
6. SNiP 2.0311-85 "Protecția structurilor de construcție împotriva coroziunii"

* De exemplu, calculul structurii publicitare este indicat de unul dintre principalii operatori de publicitate outdoor care operează în Rusia.
** SNiPs utilizate în calculele structurilor de publicitate

Determinarea momentului de reținere, Nm

Informații generale despre stabilitatea macaralei

Stabilitatea este abilitatea unei macarale de a contracara momentele înclinate din forța gravitațională a încărcării ridicate, a încărcăturii vântului, a greutății moarte a elementelor macaralei, a încărcăturilor dinamice și a pantei.

Stabilitatea macaralei este determinată pentru cele mai nefavorabile condiții de lucru.

O margine de rulare este o linie împotriva căreia poate apărea flambarea.

Când verificați stabilitatea, determinați coeficientul de stabilitate al mașinii și comparați-l cu o valoare validă.

Mîn - momentul de restaurare

MAOD - momentul răsturnării.

Pentru macarale, ele determină încărcătura și stabilitatea proprie a mașinii și o compară cu valorile admise la ridicarea sarcinii maxime, luând în considerare toate influențele admise (panta, vântul, inerția).

Kla 1.15 (inclusiv toate încărcăturile)

Kla 1.4 (luând în considerare încărcăturile de bază)

Calcularea stabilității se face în următoarele cazuri: când macaraua funcționează cu o sarcină (stabilitatea sarcinii), starea nefuncțională (stabilitatea proprie), eliberarea bruscă a încărcăturii de la macara (ruperea sarcinii), instalarea (demontarea) macaralei.

Stabilitatea sarcinii este abilitatea macaralei de a rezista acțiunii tuturor încărcăturilor externe, care tind să o lovească pe braț.

Stabilitatea proprie este capacitatea macaralei de a rezista efectului încărcăturilor atunci când nu este utilizată, luând în considerare înclinația șinei și forța vântului, care tinde să încline macaraua în direcția opusă săgeții.

Pentru a caracteriza stabilitatea macaralei, au folosit coeficienții de încărcareg și propriiGSS durabilitate, definită de reguli și formule.

Stabilitatea sarcinii este verificată pentru plecarea maximă și minimă.

Stabilitatea intrinsecă a macaralelor cu inversare de manevră este controlată atunci când brațul este la maxim.

Stabilitatea macaralelor cu o schimbare de ajustare a ajustării este stabilită pentru poziția în care brațul este ridicat până la plecarea minimă.

Prin regulile Gosgortekhnadzor este prescris pentru fixarea macaralelor cu dispozitive antifurt de către șine la terminarea lucrului În acest caz, forța de fixare pentru șine nu este luată în considerare la calcularea propriei stabilități. Aceasta se referă la marja de stabilitate a macaralei.

1. Citiți informațiile generale despre durabilitatea mașinilor.

2. Determinați momentul de menținere (refacere) a macaralei.

3. Determinați punctele de basculare:

- de forțele inerțiale care apar în timpul ridicării

- de forța vântului care acționează asupra macaralei

- de forța vântului care acționează asupra încărcăturii

- de la forțele de inerție care decurg din mișcarea macaralei cu încărcătura.

4. Pentru a determina stabilitatea macaralei care operează pe o platformă orizontală cu participarea numai a sarcinilor principale.

5. Pentru a determina încărcătura și stabilitatea proprie a macaralei.

6. Eliminați concluziile.

7. Răspunde la întrebările testului.

Metoda de calcul:

Determinarea momentului de reținere, Nm

unde gcr - greutatea macaralei, N. (G = m g)

b - distanța de la axa de rotație a macaralei la marginea de basculare, m

C este distanța de la axa de rotație la centrul de greutate al macaralei, m

h1 - înălțimea centrului de greutate, m

α - unghiul de înclinare al macaralei, grindina

2. Definirea momentelor de înclinare, Nm

Momentul de încărcare:

unde gg - greutatea sarcinii maxime de lucru;

a - distanța de la punctul de suspendare la axa de rotație, m

Momentul forțelor de inerție care decurg din ridicarea încărcăturii:

Mgr in = Gg (a - b)

Unde V este viteza de ridicare (coborâre) a sarcinii, m / s

t este timpul de funcționare instabil, s

Moment de forță a vântului care acționează:

pe macara: Mîn cr = Fîn cr H

Mîn cr =

Mîn gr =

Unde fîn - forța vântului care acționează asupra macaralei (marfă);

p - presiunea vântului, N / m 2

Kși - coeficientul de rezistență aerodinamic

Kși = 1.4 - pentru corpul de zăbrele (macara)

Kși = 1.2 - pentru un corp solid (sarcină)

H și H1 - umăr încărcări ale vântului pe macara și încărcătură, m

Kr - raportul laturilor

Kr = 1 - pentru o masă (sarcină)

Kr = 0,3 - 0,4 - pentru corpul de zăbrele (macara)

S - zona înclinată a macaralei (marfă), m 2

Momentul forțelor de inerție care decurg din mișcarea unei macarale cu o sarcină:

unde v1 - viteza de deplasare a macaralei, m / s

T1 - timpul de funcționare a macaralei instabile, s

h1 - înălțimea centrului de greutate al macaralei, m

h este distanța de la suprafața de susținere până la punctul de suspendare a sarcinii, m

Momentul forțelor centrifuge care rezultă din rotirea părții rotative. Mu - neglijat.

3. Determinați stabilitatea macaralei care operează pe o platformă orizontală cu participarea numai a sarcinilor de bază:

K y1 = ≥ 1,4

Condiția este îndeplinită (nu este îndeplinită)

4. Determinați stabilitatea încărcăturii macaralei:

≥ 1,15

Condiția este îndeplinită (nu este îndeplinită)

5. Determinați stabilitatea noastră:

Kv3 = ≥ 1,15

Condiția este îndeplinită (nu este îndeplinită)

Concluzie: (reflectă posibilitățile de creștere a stabilității macaralei, în special în cazul în care nu se efectuează cel puțin un test).

Momentul magnetic al motorului DC. Metode pentru calculul rezistenței la pornire dpt nv

Într-o mașină de curent continuu, înfășurarea armăturii are o rezistență scăzută, iar atunci când este pornit, apar curenți de pornire, care pot ajunge la 15 ° C. O creștere a curenților de armatură peste valoarea 2. 2.5I nom duce la o deteriorare a comutării.

În plus, forțele dinamice rezultate pot distruge treptat bobina armăturii, provoacă tăierea cheilor, arborii răsuciți etc. Curenții de aprindere sunt limitați de rezistențele r 1, r 2, r 3 incluse în circuitul armăturii (figura 2.12). Pe măsură ce motorul accelerează, EMF crește, iar curentul scade. Îndepărtarea continuă a contactelor de rezistență KM1, KM2, KMZ, efectuați (începeți) pornirea. Diagrama de pornire a motorului este prezentată în fig. 2.13.

Fig. 2.13. Circuit de rezistență la circuitul de pornire a circuitelor.

Valorile curenților de comutare I 1 și I 2 sunt selectați pe baza cerințelor tehnologice pentru acționarea electrică și capacitatea de comutare a motorului. Deci, ia I 1 = (2,0, 2,5) I H și I 2 = (1,2, 1,3) I H în cazurile în care durata de pornire a motorului afectează performanța mașinii adesea pornite.

Dacă este necesară o pornire ușoară, de exemplu, pentru ascensoarele de pasageri, valorile curenților de comutare se vor datora accelerațiilor admise ale transmisiei. În cazul în care pornirea este rară și condițiile de pornire nu sunt limitate, valorile curenților I 1 și I 2 pot fi luate puțin mai mult decât curenții de funcționare (dar semnificativ mai mici decât în ​​primul caz, când I 1 = (2,5 2,5) I N.

Valorile rezistenței la pornire sunt calculate prin metode analitice și grafice. Dacă este specificat numărul de etape, aceasta înseamnă că calculul este efectuat pentru panoul de contactori standard deja cunoscut. Dacă numărul de pași nu este cunoscut, trebuie să alegeți

Metoda analitică pentru calcularea rezistențelor de pornire

Când motorul este pornit în rețea, accelerația începe cu rezistența de pornire R 3 = r Я + r 1 + r 2 + r 3 (Fig.2.13). Caracteristica electromecanică artificială corespunde acestor rezistențe.

1 - 2 - ω 0 (Fig.2.14). La un curent I 2 și o viteză ω 2 (punctul 2), contactele KMZ intră în contact cu rezistența suplimentară r 3, iar curentul motorului crește din nou la I 1 (punctul 3). Începerea continuă cu rezistența R 3 = r Я + r 1 + r 2 în funcție de caracteristica З - 4 - ω о. La punctul 4 al acestei caracteristici, r2 este deconectat prin contactul KM2. Cu rezistență

R 3 = r Я + r 1 motorul accelerează în funcție de caracteristicile 5 - 6 - ω о. La viteza ω 6 (punctul 6), ultima rezistenta r ​​1 este deconectata, iar motorul atinge caracteristica electromecanica naturala 7 - 8 - ω o, prin care accelereaza la o viteza de rotatie corespunzatoare sarcinii pe arbore.

Pentru a determina valorile rezistențelor suplimentare, luăm raportul dintre curenții corespunzători punctelor 3 și 2 la viteza unghiulară ω2 a diagramei de pornire:

Fig. 2.14. Pornire diagramă DPT HB.

Valorile EMF ale motorului în aceste puncte sunt egale, deoarece frecvența de rotație ω2 NU VA MODIFICĂ

După reducerea tensiunii obținute:

La viteza unghiulară ω 4 pentru punctele 4-5 scriem:

aici E 4 = E 5 și curenții I 5 = I 1, I 4 = I 2, prin urmare:

În mod similar, pentru viteza unghiulară ω 6 (punctele 6 și 7):

Indicați raportul curenților de comutare :, apoi

Dacă au existat trepte m, atunci prin analogie:

În această expresie, numărul de etape de pornire m și multitudinea de curenți de pornire sunt interdependenți:

Valoarea rezistenței fiecărei etape poate fi determinată după cum urmează:

Procedura de calculare a rezistențelor la pornire

Dacă se dă numărul de etape m, calculul rezistenței se efectuează după cum urmează:

1) setat de valoarea curentului I 1 și determinând R m:

2) gasim raportul curentilor de comutare:

în cazul în care; P n, U n, I n, η n - date privind pașaportul motorului;

3) calculați valoarea celui de-al doilea curent de comutare I 2:

și comparați-l cu curentul de funcționare al motorului I cu, corespunzător momentului maxim al mașinii de lucru la pornire.

Dacă știi timpul de lucru M s, atunci

și dacă se dă putere pe arborele mașinii de lucru V.V.M. atunci

Când I> (1,1,1,2) I c determină rezistența fiecărei etape:

Dacă condiția I 2> 1,1I c nu este îndeplinită, alegeți o nouă

(mai mare) de I 1 și repetați calculul.

Dacă numărul de niveluri de rezistență nu este cunoscut, calculul se efectuează în următoarea ordine:

1) setat de valorile curenților de comutare I 1, I 2 și determinați λ:

2) determina numărul de pași:

Valoarea rezultată a m (dacă este fracționată) este rotunjită la

Cel mai apropiat întreg și specificați λ și curent I 2:

Se efectuează un calcul suplimentar, ca și în primul caz. După finalizarea calculelor pentru prima sau a doua opțiune, trebuie să verificați corectitudinea calculelor. Pentru a face acest lucru, determinăm totalul

și comparați cu originalul. Abaterea calculelor ar trebui să se situeze în limitele erorii admise - 5. 7%.

Metodă grafică pentru calcularea rezistențelor de pornire

Această metodă de calcul oferă o reprezentare vizuală a valorilor rezistențelor suplimentare, dar are un dezavantaj semnificativ -

Precizia calculelor depinde de precizia graficului de pornire a motorului.

Caracteristici electromecanice pentru un motor cu curent continuu cu rezistență suplimentară R ext. sunt prezentate în fig. 2.15.

Ris.2.15. Caracteristicile electromecanice ale DCF HB cu introducerea unor rezistențe suplimentare în circuitul de armatură.

Ecuația EMF pentru curentul nominal și viteza ω

Ultima expresie este împărțită în SF n:

Comparând expresiile (2.39) și (2.40), scriem:

În consecință, pentru valorile constante ale lui I n și cf n valoarea segmentului ab este proporțională cu. Dacă caracteristica trece prin punctul r, atunci toată aplicată este echilibrată prin cădere

rezistența R n:

R n se numește rezistența nominală. Rezistența nominală a unui motor electric este rezistența circuitului de armatură, la care curentul nominal curge în bobina armăturii (la ω = 0). Segmentul ar este proporțional cu R n. Astfel, folosind valoarea secțiunii tăiate de caracteristica de pe linia curentului nominal, este posibil să se calculeze rezistența circuitului de armatură. Dar pentru asta trebuie să cunoști scara

în cazul în care; U n, I n, R n, - tensiunea nominală, curentul și puterea motorului.

Prima metodă de determinare a scalei este mai precisă, deoarece

segmentul ar este mai mare decât segmentul ab.

La calcularea rezistenței la pornire a unui motor DC prin metoda grafică, sunt posibile două opțiuni.

1. Se stabilește numărul de etape inițiale m.

Conform datelor pașaportului mașinii, construim caracteristica electromecanică naturală prin două puncte (ω o, M = 0) și (I n, ω n)

(fig.2.16). Am amânat valorile curenților de comutare I 1 și I 2.

Valorile lor trebuie să fie justificate pe baza cerințelor tehnologice privind acționarea electrică și capacitatea de comutare a motorului. Valoarea limită a curentului I 1 este egală cu (2. 2.5) I n. Curentul I 2 = (1.2. 1.3) I n. Prin punctele care corespund valorilor lui I 1 și I 2 pe axa curenților conducem două linii drepte paralele cu axa frecvenței de rotație. Conectați punctele 1 și ω pe o linie dreaptă, care se va intersecta la punctul 2 cu curentul I 2.

Ordinea de construcție de la punctul 2 până la 3, etc. vizibil din fig. 2.16. Ca urmare a construcției, este necesar să ajungem la punctul de intersecție a caracteristicilor electromecanice naturale și a liniei de curent de comutare I 1 (punctul 7). Dacă nu există nici o coincidență sau numărul de picioare nu este egal cu cel dat, atunci este necesar să modificați valoarea curentului I 2 sau I 1 și să repetați construcția.

Fig. 2.16. Metodă grafică pentru calcularea rezistențelor la lansare

Astfel, procesul de pornire a motorului în mai multe etape, prezentat în Fig. 2.16, se caracterizează prin faptul că curentul motorului în timpul pornirii variază de la. La începutul pornirii, în continuare, pe măsură ce motorul accelerează, se mărește EMF, ca urmare, curentul din circuitul armăturii motorului și, în consecință, cuplul motorului începe să scadă. Când curentul ajunge, o parte a rezistorului de pornire este oprită, astfel încât curentul motorului să atingă o valoare din nou, etc.

Pe măsură ce rezistoarele de pornire sunt îndepărtate, rezistența circuitului de armătură scade și, în consecință, valoarea constantei electromecanice scade, ceea ce duce la o scădere a duratei de pornire la fiecare etapă ulterioară.

Dacă bobina de excitație și armătura motorului sunt conectate la o rețea DC cu o tensiune U, atunci se produce un cuplu electromagnetic M em. Cuplul util M pe arborele motorului este mai mic decât cel electromagnetic cu valoarea momentului opus creat în mașină prin forțe de frecare și egală cu momentul Mx în modul x.x., adică M = M em -Mx.

Cuplul de pornire al motorului trebuie să fie mai mare decât frânarea statică M t la restul rotorului, în caz contrar armătura motorului nu va începe să se rotească. În starea de echilibru (atunci când n = const), există un echilibru al momențelor rotative M și ale frânei M t:

M = M um - M x = M t (8)

Se cunoaște din mecanică că puterea mecanică a unui motor poate fi exprimată în termeni de cuplu și viteză unghiulară.

Prin urmare, cuplul efectiv al motorului este M (N m), exprimat în puterea netă P (kW) și viteza de rotație n (r / min),

Să discutăm câteva probleme importante legate de pornirea și funcționarea motoarelor de curent continuu. Din ecuația stării electrice a motorului, rezultă că

I I = (U-E) / R I (11)

În modul de funcționare, curentul de armatură I I este limitat la e. d. a. E, dacă n este aproximativ egal cu nn. La momentul începerii n = 0, de ex. d. a. E = 0 și curentul de pornire I n = U / R i este de 10-30 ori mai mare decât valoarea nominală. Prin urmare, este inacceptabilă pornirea directă a motorului, adică conectarea directă a armăturii la tensiunea rețelei. Pentru a limita curentul de pornire ridicat al armăturii, înainte de pornire, rezistorul de pornire R p cu o rezistență mică este pornit în serie cu ancora. În acest caz, cu E = O

I p = U / (R i - R p) n. Astfel, motoarele DC au proprietatea de autoreglare - pot dezvolta un cuplu egal cu cel de frânare.

Frecvența de rotație a armăturii motorului DC este determinată pe baza ecuației stării electrice U = E + R I și I după înlocuirea e în el. d. a. E = SFN:

Căderea de tensiune în ancora R I I I mică: la sarcina nominală nu depășește 0,03 - 0,07 U nom.

Astfel, viteza de rotație a motorului DC este direct proporțională cu tensiunea de alimentare aplicată și invers proporțională cu fluxul magnetic al statorului. Din ecuația (13) rezultă că turația motorului poate fi reglată în două moduri: prin schimbarea fluxului stator F sau prin tensiunea U aplicată pe motor. Reglarea vitezei de rotație prin schimbarea câmpului magnetic al mașinii se efectuează cu ajutorul unui reostat de reglare în circuitul de excitație al motorului. Schimbarea tensiunii furnizate la motor se face prin reglarea tensiunii sursei.

Puteți introduce un reostat în lanțul de ancorare. În acest caz, reostatul de pornire este înlocuit cu regulatorul de pornire R pr. Un astfel de reostat efectuează atât funcțiile unui reostat inițial, cât și unul de ajustare. Ecuația (13) are în acest caz forma

Rezultă că reglarea turației motorului poate fi făcută prin schimbarea tensiunii de rețea, a rezistenței rezistenței de pornire sau a statorului.

Reversarea motorului. Din ecuația cuplului motorului M em = kFI I rezultă că inversarea, adică schimbarea direcției de rotație a armăturii, poate fi efectuată prin schimbarea direcției curentului în bobina de excitație (flux Φ) sau în curentul de armatură.

Pentru a inversa motorul "în mișcare", schimbă direcția curentului armăturii (prin comutarea pinilor de armătură) și bobina de excitație nu este comutată, deoarece are o inductanță ridicată, iar circuitul său cu curent nu este lăsat să se rupă. Inversarea unui motor deconectat se efectuează și prin schimbarea direcției curentului în bobina de câmp (comutarea terminalelor).

Motoarele cu curent continuu pot avea excitații independente, paralele, secvențiale sau mixte (figura 6.1).

Fig. 6.1. Schemele motoarelor electrice DC independente (a),

paralel (b), secvențial (c) și mixt (d) excitație

(partea superioară a schemei "în" aparține schemei "a")

Într-un motor de excitație paralel, înfășurarea câmpului este conectată în paralel cu clemele de armătură. Dar curentul care curge prin această înfășurare, spre deosebire de curentul de armatură, nu depinde de sarcină și este determinat de tensiunea aplicată armăturii și de rezistența totală a circuitului de excitație. Din acest motiv, motorul excitației paralele este denumit și motorul cu excitație independentă.

Momentul M al motorului DC și al lui EMF E sunt determinate de formule

unde k este factorul de proiectare a motorului;

Ф - flux magnetic, Wb;

Eu sunt curentul de armatură, A.

ω este viteza unghiulară, rad / s.

Ecuațiile caracteristicilor electromagnetice ω = ƒ (I) și ω = (M) mecanice au forma

Viteza unghiulară a cadrului ideal de mers în gol (când I i = 0 sau M = 0)

În fig. 6.2 prezintă caracteristicile mecanice ale unui motor DC cu excitație independentă (DC DC HB) în toate modurile de funcționare. Caracteristicile punctelor caracteristice în modul motor sunt: ​​punctul ideal de ralanti (ω 0, M = 0); punct al modului nominal (ω n, M n); punct de scurtcircuit (ω = 0, M = M până la).

Rigiditatea caracteristicilor mecanice este determinată de fluxul de excitație și de rezistența lanțului de armătură:

β = dM / dω = - k 2 Φ 2 / (R i + R p) = - M k / ω.

Fig. 6.2. Caracteristici mecanice combinate ale unui motor DC cu excitație independentă

Cea mai mare valoare a modulului de rigiditate corespunde caracteristicilor mecanice naturale, deoarece curentul de excitație este egal cu rezistența nominală și de reglare R p = 0. Odată cu creșterea rezistenței reostatului R p, panta caracteristicilor mecanice crește și viteza unghiulară scade. Pentru o valoare dată a rezistenței R p și a momentului nominal M n viteza unghiulară a motorului

ω n = ω 0 (1 - I n (R i + R p) / U n.

Pentru a calcula caracteristicile mecanice este necesar să se cunoască rezistența armăturii motorului R I, care este dată în cataloage. În absența datelor din fabrică, valoarea lui R, găsesc aproximativ conform formulei

Deoarece caracteristicile mecanice ale motorului DC sunt simple, pentru a le construi, este suficient să existe două puncte:

1) ω = ω 0 și M = 0,

2) ω = ω n (sau ω = ω n. P) și M = M n.

Pentru DPT HB sunt posibile următoarele trei moduri de frânare electrică.

1. Frânare regenerativă, care apare atunci când turația motorului este mai mare decât viteza ideală de mers în gol. Este cel mai economic deoarece energia de frânare este transmisă rețelei electrice. Caracteristicile mecanice în acest mod sunt o continuare a caracteristicilor corespunzătoare ale modului motor în cadranul II. Schema motorului în timpul frânării regenerative nu se modifică.

2. Frânarea dinamică. Ancora motorului este deconectată de la rețea și se închide pentru rezistență. În acest caz, energia mecanică a pieselor în mișcare (mecanismul și armătura motorului) este transformată în energie electrică, care se pierde sub formă de energie termică în rezistențele circuitului de armatură. Caracteristicile mecanice în acest mod de frânare trec prin originea coordonatelor (în figura 6.2 - linii cu trei serifi).

3. Frânarea prin opoziție se realizează în două moduri:

1) introducerea unei rezistențe mari în lanțul ancorei. În acest caz, cuplul motorului devine mai mic decât momentul static al sarcinii M s. Motorul se oprește (la punctul A) și apoi sub acțiunea momentului în care Ms începe să se rotească într-o altă direcție, dezvoltând momentul de frânare; la punctul B vine starea de echilibru. Caracteristicile mecanice reprezintă o continuare a caracteristicilor corespunzătoare ale modului motor (în figura 6.2 - linii cu patru serifi);

2) frânarea prin comutarea polarității înfășurării armăturii de-a lungul căii. Motorul care funcționează la punctul 1, după comutare, va trece la caracteristica reostatului la punctul 2. Pe linia 2-3 se produce frânarea (linia cu cinci serifi). La punctul 3, motorul se oprește și trebuie deconectat de la rețea pentru a evita intrarea în modul motor cu rotație în direcția opusă.

Într-un motor de curent continuu cu excitație în serie, curentul de armatură este simultan curentul de excitație. Fluxul magnetic al excitației crește odată cu creșterea sarcinii, ca urmare a scăderii vitezei unghiulare conform ecuației (6.1), iar caracteristica mecanică a motorului va fi moale (figura 6.3). Datorită acestui fapt, pompa motorului DC depășește supraîncărcarea relativ ușor și fără probleme și are un cuplu de pornire ridicat. Aceste proprietăți ale motorului permit utilizarea pe scară largă a mecanismelor de transport. Caracteristicile mecanice ale motorului sunt atenuate semnificativ atunci când sunt introduse în circuitul de armare al reostatului (figura 6.3, linii cu o singură crestătură).

Fig. 6.3. Caracteristicile mecanice ale unui motor DC

cu excitare

În DPT PV este imposibil să se efectueze un mod de frânare regenerativă, deoarece nu are viteza ideală de mers în gol.

Frânarea dinamică poate fi efectuată în conformitate cu schema cu auto-excitație și cu excitație independentă. În primul caz, ancora și bobina de excitație sunt deconectate de la rețea și închise pe reostat. Pentru a evita demagnetizarea mașinii, este necesar să comutați bobina de câmp (sau armătură) astfel încât direcția curentului în bobina câmpului să nu se schimbe. În acest caz, mașina este auto-excitată cu o rezistență dată de circuitul armăturii numai la o anumită valoare a vitezei unghiulare; trezit, creează un moment de frânare. Caracteristicile mecanice sunt neliniare (în figura 6.3 - curbe cu patru serifi).

Caracteristicile mecanice ale motorului în modul de frânare dinamică cu excitație independentă sunt similare cu caracteristicile corespunzătoare ale motorului cu excitație independentă (în figura 6.3, liniile cu două serife). Această metodă de frânare a fost utilizată pe scară largă, iar prima metodă este folosită rar, în special ca o urgență, de exemplu, când tensiunea de rețea dispare.

Oprirea prin opoziție se realizează, ca și în DPT HB, în două moduri:

1) includerea în lanțul ancorei a rezistenței mari;

2) o schimbare a polarității înfășurării armăturii, lăsând neschimbată direcția curentului în bobina de excitație.

În prima metodă, caracteristica mecanică va fi o continuare a caracteristicilor corespunzătoare modului motor (în figura 6.3, o linie cu trei serifi). În cea de-a doua metodă, frânarea se efectuează de-a lungul liniei 1-2-3.

Controlul vitezei unităților DC. Viteza DPT HB poate fi ajustată:

1) prin schimbarea rezistenței în circuitul de armare;

2) o modificare a fluxului de excitație;

3) schimbarea tensiunii furnizate ancorei.

Reglementarea prin prima metodă prezintă dezavantaje semnificative:

- rigiditatea caracteristicilor mecanice scade odată cu scăderea vitezei unghiulare, iar pierderile de putere în circuitul principal cresc;

- domeniul de reglementare este limitat, în special la sarcini mici;

- finețea și acuratețea reglementării.

Din aceste motive, această metodă de control în unitatea DC este foarte rar utilizată.

Conform celei de-a doua metode, fluxul magnetic poate fi reglat doar în jos (ca în modul nominal, circuitul magnetic al motorului este saturat), ceea ce corespunde unei creșteri a vitezei superioare celei nominale. Posibilitatea de control al vitezei în acest caz nu depășește 2 pentru motorul de performanță normală. Limita superioară a vitezei este limitată de rezistența mecanică a elementelor de armatură ale motorului - înfășurările armăturii și ale colectorului.

Principala modalitate de a controla viteza unui motor DC este o metodă bazată pe o schimbare a tensiunii aplicată armăturii, care se realizează cu ajutorul unui traductor special reglabil. Convertoarele tiristorice sunt utilizate în principal ca surse de energie individuale. Rigiditatea caracteristicilor mecanice ale convertizorului "DPT HB" al sistemului de acționare este aproape constantă. Caracteristicile mecanice sunt o familie de linii drepte paralele una cu cealaltă. Gama, netezirea, acuratețea reglementării sunt mai mari decât în ​​cazul altor metode de reglementare. Prin urmare, acest sistem de acționare este utilizat pentru mecanisme care necesită un control profund și neted al vitezei.

Calcularea rezistențelor suplimentare în circuitul de armatură din DCT HB. Dacă se cunoaște caracteristica electromecanică sau mecanică naturală 1 a motorului (figura 6.4) și datele sale privind pașaportul, calculul rezistenței Rd, atunci când se pornește, caracteristica artificială 2 dorită trece prin circuitul de armătură prin punctul A cu coordonatele date ω și I și ω și, M și, pot fi efectuate prin următoarele metode cele mai comune.

Fig. 6.4. Caracteristicile DC DC pentru calcul

Metoda de proporții. Se scrie raportul dintre picăturile de viteză la curentul I și momentul M și pe cadrele naturale și doza artificială dorită și caracteristicile:

Apoi, valoarea dorită

Rd = Ri (Δω și / Do e-1).

Metoda segmentelor nu necesită cunoașterea valorii rezistenței intrinseci a motorului R I (în plus, valoarea acestuia poate fi determinată de o caracteristică naturală cunoscută).

Se scrie expresia vitezei motorului la o anumită caracteristică artificială (vezi figura 6.4) la curentul nominal I n, momentul M n, fluxul magnetic F n și tensiunea U n:

unde U n / (cF n) = ω 0.

ω și = ω 0 (1 - R / Rn).

Aici R n = U n / I n - așa-numita rezistență nominală, care este valoarea de bază în calcule, Ohm.

R / U n = (ω 0 - ω u) / ω 0 = δ

reflectă o proprietate importantă a DCF HB: diferența de viteză relativă δ = Δω / ω 0 este egală cu rezistența relativă activă a circuitului de armatură R / R n.

Să desemnați în fig. 6.4 puncte caracteristice a, b, c, d și notați că ω 0 - ω și = Δω = ac, ω 0 = ad. Apoi R = Rn Δω / ω 0 = R n ac / ad; Rd = Rnb c / ad; R i = R na b / ad.

Astfel, pentru a găsi R d, trebuie mai întâi să determinați lungimile segmentelor b cu și ad la curenții sau momentele nominale prin caracteristicile și să calculați rezistența nominală R n = U n / I n.

Calculul rezistențelor suplimentare poate fi de asemenea realizat utilizând următoarele formule pentru un anumit curent admisibil I adăugat, care este determinat de valoarea cuplului admisibil M adăugat sau de condițiile de pornire, inversare și frânare.

Rezistența rezistorului R d1 la pornire (E = 0)

Rezistența rezistorului R d2 cu frânare dinamică

Rezistența rezistorului R D3 la revenire sau decelerare prin pornire

Un exemplu. Modelul DPT HB PBST-53 are următoarele date privind pașaportul: P n = 4,8 kW; n n = 1500 rpm; U n = 220; I n = 24,2 A; R i = 0,38 Ohm; I cn = 0,8 A. Este necesar să se determine:

1) rezistența rezistorului, a cărui includere în circuitul de armare al motorului va asigura trecerea unei caracteristici mecanice artificiale printr-un punct cu coordonate ω și = 90 rad / s, M n = 25 N⋅m;

2) rezistența rezistențelor, a căror includere va limita curentul în timpul pornirii și frânării, prin deconectarea la nivelul I adăugat = 3 I n.

Motoarele cu curent continuu pot avea excitații independente, paralele, secvențiale sau mixte (figura 6.1).

Fig. 6.1. Schemele motoarelor electrice DC independente (a),

paralel (b), secvențial (c) și mixt (d) excitație

(partea superioară a schemei "în" aparține schemei "a")

Într-un motor de excitație paralel, înfășurarea câmpului este conectată în paralel cu clemele de armătură. Dar curentul care curge prin această înfășurare, spre deosebire de curentul de armatură, nu depinde de sarcină și este determinat de tensiunea aplicată armăturii și de rezistența totală a circuitului de excitație. Din acest motiv, motorul excitației paralele este denumit și motorul cu excitație independentă.

Momentul M al motorului DC și al lui EMF E sunt determinate de formule

unde k este factorul de proiectare a motorului;

Ф - flux magnetic, Wb;

Eu sunt curentul de armatură, A.

ω este viteza unghiulară, rad / s.

Ecuațiile caracteristicilor electromagnetice ω = ƒ (I) și ω = (M) mecanice au forma

Viteza unghiulară a cadrului ideal de mers în gol (când I i = 0 sau M = 0)

În fig. 6.2 prezintă caracteristicile mecanice ale unui motor DC cu excitație independentă (DC DC HB) în toate modurile de funcționare. Caracteristicile punctelor caracteristice în modul motor sunt: ​​punctul ideal de ralanti (ω 0, M = 0); punct al modului nominal (ω n, M n); punct de scurtcircuit (ω = 0, M = M până la).

Rigiditatea caracteristicilor mecanice este determinată de fluxul de excitație și de rezistența lanțului de armătură:

β = dM / dω = - k 2 Φ 2 / (R i + R p) = - M k / ω.

Fig. 6.2. Caracteristici mecanice combinate ale unui motor DC cu excitație independentă

Cea mai mare valoare a modulului de rigiditate corespunde caracteristicilor mecanice naturale, deoarece curentul de excitație este egal cu rezistența nominală și de reglare R p = 0. Odată cu creșterea rezistenței reostatului R p, panta caracteristicilor mecanice crește și viteza unghiulară scade. Pentru o valoare dată a rezistenței R p și a momentului nominal M n viteza unghiulară a motorului

ω n = ω 0 (1 - I n (R i + R p) / U n.

Pentru a calcula caracteristicile mecanice este necesar să se cunoască rezistența armăturii motorului R I, care este dată în cataloage. În absența datelor din fabrică, valoarea lui R, găsesc aproximativ conform formulei

Deoarece caracteristicile mecanice ale motorului DC sunt simple, pentru a le construi, este suficient să existe două puncte:

1) ω = ω 0 și M = 0,

2) ω = ω n (sau ω = ω n. P) și M = M n.

Pentru DPT HB sunt posibile următoarele trei moduri de frânare electrică.

1. Frânare regenerativă, care apare atunci când turația motorului este mai mare decât viteza ideală de mers în gol. Este cel mai economic deoarece energia de frânare este transmisă rețelei electrice. Caracteristicile mecanice în acest mod sunt o continuare a caracteristicilor corespunzătoare ale modului motor în cadranul II. Schema motorului în timpul frânării regenerative nu se modifică.

2. Frânarea dinamică. Ancora motorului este deconectată de la rețea și se închide pentru rezistență. În acest caz, energia mecanică a pieselor în mișcare (mecanismul și armătura motorului) este transformată în energie electrică, care se pierde sub formă de energie termică în rezistențele circuitului de armatură. Caracteristicile mecanice în acest mod de frânare trec prin originea coordonatelor (în figura 6.2 - linii cu trei serifi).

3. Frânarea prin opoziție se realizează în două moduri:

1) introducerea unei rezistențe mari în lanțul ancorei. În acest caz, cuplul motorului devine mai mic decât momentul static al sarcinii M s. Motorul se oprește (la punctul A) și apoi sub acțiunea momentului în care Ms începe să se rotească într-o altă direcție, dezvoltând momentul de frânare; la punctul B vine starea de echilibru. Caracteristicile mecanice reprezintă o continuare a caracteristicilor corespunzătoare ale modului motor (în figura 6.2 - linii cu patru serifi);

2) frânarea prin comutarea polarității înfășurării armăturii de-a lungul căii. Motorul care funcționează la punctul 1, după comutare, va trece la caracteristica reostatului la punctul 2. Pe linia 2-3 se produce frânarea (linia cu cinci serifi). La punctul 3, motorul se oprește și trebuie deconectat de la rețea pentru a evita intrarea în modul motor cu rotație în direcția opusă.

Într-un motor de curent continuu cu excitație în serie, curentul de armatură este simultan curentul de excitație. Fluxul magnetic al excitației crește odată cu creșterea sarcinii, ca urmare a scăderii vitezei unghiulare conform ecuației (6.1), iar caracteristica mecanică a motorului va fi moale (figura 6.3). Datorită acestui fapt, pompa motorului DC depășește supraîncărcarea relativ ușor și fără probleme și are un cuplu de pornire ridicat. Aceste proprietăți ale motorului permit utilizarea pe scară largă a mecanismelor de transport. Caracteristicile mecanice ale motorului sunt atenuate semnificativ atunci când sunt introduse în circuitul de armare al reostatului (figura 6.3, linii cu o singură crestătură).

Fig. 6.3. Caracteristicile mecanice ale unui motor DC

cu excitare

În DPT PV este imposibil să se efectueze un mod de frânare regenerativă, deoarece nu are viteza ideală de mers în gol.

Frânarea dinamică poate fi efectuată în conformitate cu schema cu auto-excitație și cu excitație independentă. În primul caz, ancora și bobina de excitație sunt deconectate de la rețea și închise pe reostat. Pentru a evita demagnetizarea mașinii, este necesar să comutați bobina de câmp (sau armătură) astfel încât direcția curentului în bobina câmpului să nu se schimbe. În acest caz, mașina este auto-excitată cu o rezistență dată de circuitul armăturii numai la o anumită valoare a vitezei unghiulare; trezit, creează un moment de frânare. Caracteristicile mecanice sunt neliniare (în figura 6.3 - curbe cu patru serifi).

Caracteristicile mecanice ale motorului în modul de frânare dinamică cu excitație independentă sunt similare cu caracteristicile corespunzătoare ale motorului cu excitație independentă (în figura 6.3, liniile cu două serife). Această metodă de frânare a fost utilizată pe scară largă, iar prima metodă este folosită rar, în special ca o urgență, de exemplu, când tensiunea de rețea dispare.

Oprirea prin opoziție se realizează, ca și în DPT HB, în două moduri:

1) includerea în lanțul ancorei a rezistenței mari;

2) o schimbare a polarității înfășurării armăturii, lăsând neschimbată direcția curentului în bobina de excitație.

În prima metodă, caracteristica mecanică va fi o continuare a caracteristicilor corespunzătoare modului motor (în figura 6.3, o linie cu trei serifi). În cea de-a doua metodă, frânarea se efectuează de-a lungul liniei 1-2-3.

Controlul vitezei unităților DC. Viteza DPT HB poate fi ajustată:

1) prin schimbarea rezistenței în circuitul de armare;

2) o modificare a fluxului de excitație;

3) schimbarea tensiunii furnizate ancorei.

Reglementarea prin prima metodă prezintă dezavantaje semnificative:

- rigiditatea caracteristicilor mecanice scade odată cu scăderea vitezei unghiulare, iar pierderile de putere în circuitul principal cresc;

- domeniul de reglementare este limitat, în special la sarcini mici;

- finețea și acuratețea reglementării.

Din aceste motive, această metodă de control în unitatea DC este foarte rar utilizată.

Conform celei de-a doua metode, fluxul magnetic poate fi reglat doar în jos (ca în modul nominal, circuitul magnetic al motorului este saturat), ceea ce corespunde unei creșteri a vitezei superioare celei nominale. Posibilitatea de control al vitezei în acest caz nu depășește 2 pentru motorul de performanță normală. Limita superioară a vitezei este limitată de rezistența mecanică a elementelor de armatură ale motorului - înfășurările armăturii și ale colectorului.

Principala modalitate de a controla viteza unui motor DC este o metodă bazată pe o schimbare a tensiunii aplicată armăturii, care se realizează cu ajutorul unui traductor special reglabil. Convertoarele tiristorice sunt utilizate în principal ca surse de energie individuale. Rigiditatea caracteristicilor mecanice ale convertizorului "DPT HB" al sistemului de acționare este aproape constantă. Caracteristicile mecanice sunt o familie de linii drepte paralele una cu cealaltă. Gama, netezirea, acuratețea reglementării sunt mai mari decât în ​​cazul altor metode de reglementare. Prin urmare, acest sistem de acționare este utilizat pentru mecanisme care necesită un control profund și neted al vitezei.

Calcularea rezistențelor suplimentare în circuitul de armatură din DCT HB. Dacă se cunoaște caracteristica electromecanică sau mecanică naturală 1 a motorului (figura 6.4) și datele sale privind pașaportul, calculul rezistenței Rd, atunci când se pornește, caracteristica artificială 2 dorită trece prin circuitul de armătură prin punctul A cu coordonatele date ω și I și ω și, M și, pot fi efectuate prin următoarele metode cele mai comune.

Fig. 6.4. Caracteristicile DC DC pentru calcul

Metoda de proporții. Se scrie raportul dintre picăturile de viteză la curentul I și momentul M și pe cadrele naturale și doza artificială dorită și caracteristicile:

Apoi, valoarea dorită

Rd = Ri (Δω și / Do e-1).

Metoda segmentelor nu necesită cunoașterea valorii rezistenței intrinseci a motorului R I (în plus, valoarea acestuia poate fi determinată de o caracteristică naturală cunoscută).

Se scrie expresia vitezei motorului la o anumită caracteristică artificială (vezi figura 6.4) la curentul nominal I n, momentul M n, fluxul magnetic F n și tensiunea U n:

unde U n / (cF n) = ω 0.

ω și = ω 0 (1 - R / Rn).

Aici R n = U n / I n - așa-numita rezistență nominală, care este valoarea de bază în calcule, Ohm.

R / U n = (ω 0 - ω u) / ω 0 = δ

reflectă o proprietate importantă a DCF HB: diferența de viteză relativă δ = Δω / ω 0 este egală cu rezistența relativă activă a circuitului de armatură R / R n.

Să desemnați în fig. 6.4 puncte caracteristice a, b, c, d și notați că ω 0 - ω și = Δω = ac, ω 0 = ad. Apoi R = Rn Δω / ω 0 = R n ac / ad; Rd = Rnb c / ad; R i = R na b / ad.

Astfel, pentru a găsi R d, trebuie mai întâi să determinați lungimile segmentelor b cu și ad la curenții sau momentele nominale prin caracteristicile și să calculați rezistența nominală R n = U n / I n.

Calculul rezistențelor suplimentare poate fi de asemenea realizat utilizând următoarele formule pentru un anumit curent admisibil I adăugat, care este determinat de valoarea cuplului admisibil M adăugat sau de condițiile de pornire, inversare și frânare.

Rezistența rezistorului R d1 la pornire (E = 0)

Rezistența rezistorului R d2 cu frânare dinamică

Rezistența rezistorului R D3 la revenire sau decelerare prin pornire

Un exemplu. Modelul DPT HB PBST-53 are următoarele date privind pașaportul: P n = 4,8 kW; n n = 1500 rpm; U n = 220; I n = 24,2 A; R i = 0,38 Ohm; I cn = 0,8 A. Este necesar să se determine:

1) rezistența rezistorului, a cărui includere în circuitul de armare al motorului va asigura trecerea unei caracteristici mecanice artificiale printr-un punct cu coordonate ω și = 90 rad / s, M n = 25 N⋅m;

2) rezistența rezistențelor, a căror includere va limita curentul în timpul pornirii și frânării, prin deconectarea la nivelul I adăugat = 3 I n.