kaldırma motoru
Transkript
kaldırma motoru
2009 Kasım www.guven-kutay.ch KALDIRMA MOTORU 40-1-4a M. Güven KUTAY 40-1-4a-kaldirma-motoru.doc İÇİNDEKİLER 1 Kaldırma Sistemi ................................................................................................................. 1.3 1.4 Vinç motorları ............................................................................................................ 1.3 1.4.1 Kaldırma motoru ................................................................................................... 1.3 1.4.1.1 Kaldırma motorunun atalet (eylemsizlik) gücü............................................ 1.3 1.4.1.2 Kaldırma motorunun ivme gücü .................................................................. 1.5 1.4.1.2.1 Translasyon ivmesi gücü ........................................................................ 1.5 1.4.1.2.2 Rotasyon ivmesi gücü ............................................................................ 1.5 1.4.1.3 Kaldırma motoru seçimi, "Örnek 1, 100kNx20m Gezer köprü vinci........... 1.7 1.4.1.4 Kaldırma motoru seçimi, "Örnek 2, 32kN-2/1 Halatlı ceraskal" ................. 1.8 1.4.1.5 Kaldırma motoru seçimi, "Örnek 3, 5kN-2/1 Zincirli ceraskal" .................. 1.9 www.guven-kutay.ch Nasıl vinç yaparım 1 1.4 1.3 Kaldırma Sistemi Vinç motorları 1.4.1 Kaldırma motoru Kaldırma motorunun gücünü hesaplamak kaldırılacak yükün atalet (eylemsizlik) gücünün hesaplanması yanında ivme gücününde hesaplanması demektir. Kaldırma motorunun gücünü hesaplamak için önce genel olarak güç hesabını kaldırma tahriğinde ele alalım. Gücün genel tarifi şöyledir: "Zaman biriminde yapılan işe güç denir." P= İş t Diğer taraftan iş "Kuvvet x Yol" olarak tanımlanır. Kaldırmada yol kaldırma yüksekliği "hKa" dır. İş = FYük ⋅ h Ka 1.4.1.1 Kaldırma motorunun atalet (eylemsizlik) gücü İş değerini güç formülüne yerleştirirsek; ⋅h F PAt = Yük Ka t Bu formülde zaman biriminde kaldırma yüksekliği hızdır; hKa/t = vKa . Bu değeride formülde yerleştirelim: PAt = FYük ⋅ v Ka PAt FYük vKa W=Nm/s N m/s F ( 1.1 ) Atalet (eylemsizlik) gücü Kaldırılan yükün kuvveti Kaldırma hızı Böylece kaldırma motorunun teorik olarak gücünü hesaplayacak formülü bulmuş oluruz. Fakat pratikte bu formülü kullanmak hatalı olur. Bu formül pratiğe göre düzeltilmelidir. Kaldırma tahriğinin genel şemasını ele alırsak (Şekil 1.1); görürüz ki, motor ile yük arasında kaldırma anında çalışan bir çok mekanik parça bulunmaktadadır. Bu parçalar çalışırken çeşitli sepeblerden ötürü randıman kaybına sebep olurlar. Toplam randıman kaybını "ηTop" şu şekilde hesaplayabiliriz: ηTop = ηKaTa ⋅ ηTa ⋅ ηRe d ηTop ηKaTa ηTa ηRed 1 1 1 1 Toplam randıman kaybı Kanca takımı randıman kaybı Tamburda randıman kaybı Redüktörde randıman kaybı www.guven-kutay.ch F ( 1.2 ) 1.4 Kaldırma Motoru 2 3 1 Kaldırma motoru 1 6 5 4 2 Fren 3 Kavrama ve fren kasnağı 4 Redüktör 5. Tambur 8 6 Limit şalter 7 Yük v m/dak 7 8 Kaldırma takımı ve sapanlar Şekil 1.1, Kaldırma tahriği, şematik Böylece toplam randıman kaybı "ηTop" formülün paydasına konulur. Formülde hız m/s olarak alınmaktadır. Fakat pratikte kardırma hızı m/dak olarak kullanılır bunun içinde formülün paydasına saniye ve dakika farkı "60" sayısı gelir. Formülde güç "W" vat olarak alınmaktadır. Fakat pratikte motor gücü "kW" olarak kullanılır bunun içinde formülün paydasına kilo farkı "103" sayısı gelir. Bazı formüllerde bu faktör kullanılmaz. Fakat yükün "N" yerine "kN" olarak alındığına dikkat edilmelidir. Kaldırma takımı ve sapanlar Şekil 1.1 de Poz 8 olarak gösterilmiştir. Eğer kaldırma takımınının ağırlık kuvveti "FkaTa" biliniyorsa (FYük +FKaTa) alınır. Fakat hesapların başında bu ağırlık bilinmemektedir. Genel olarak tecrübelere dayanarak bu değer yükün %3 olarak kabul edilir. Buda formülde 1,03 faktörü olarak alınır. Bütün bu faktörleri F ( 1.1 ) de yerleştirirsek, pratikte kullanılan kaldırma motoru gücü hesap formülünü elde ederiz.F ( 1.3 ) PAt = P FYük vKa ηTop kW N m/dak 1 1,03 ⋅ FYük ⋅ v Ka 60 ⋅ 103 ⋅ ηTop Atalet (eylemsizlik) gücü Kaldırılan yükün kuvveti Kaldırma hızı Toplam randıman kaybı www.guven-kutay.ch F ( 1.3 ) Nasıl vinç yaparım 1.5 1.4.1.2 Kaldırma motorunun ivme gücü Kaldırma motorunun ivme gücü, translasyon (düz boyuna hareket) ivmesi gücü ve rotasyon (dönüş) ivmesi gücü olarak iki kısımdan oluşur. 1.4.1.2.1 Translasyon ivmesi gücü Translasyon (düz, boyuna hareket) ivmesi gücü şu şekilde hesaplanır. PİvTr = PİvTr FYük vKa g tBa kW N m/s m/s2 s ηTop 1 1,03 ⋅ FYük ⋅ v 2Ka F ( 1.4 ) 103 ⋅ g ⋅ t Ba ⋅ ηTop Translasyon ivmesi gücü Kaldırılan yükün kuvveti Kaldırma hızı Yerçekimi ivmesi g = 9,81 m/s2 Hıza erişme zamanı Hızın 0 dan vKa ya gelme zamanı Toplam randıman kaybı Hızın 0 dan vKa ya gelme zamanı için tecrübelere göre şu değerler kabul edilir; Kaldırılan yük kuvveti 300 kN a kadar tBa 2 ... 5 s, daha büyük yükler için tBa≈10 s olarak alınır. 1.4.1.2.2 Rotasyon ivmesi gücü Rotasyon ivmesi (Dönen kütlelerin) gücü şu şekilde hesaplanır. PİvRo = PİvRo Miv nMo ηTop kW Nm 1/dak 1 2 ⋅ π ⋅ M iv ⋅ n Mo 60 ⋅ 103 ⋅ ηTop F ( 1.5 ) Rotasyon ivmesi gücü İvme momenti Motor devir sayısı Toplam randıman kaybı İvme momenti " Miv " şu şekilde hesaplanır; M iv = Θ Es ⋅ α ΘEs α 2 m/s F ( 1.6 ) Ns2 Motor milindeki eşdeğer kütlesel eylemsizlik momenti Açısal ivme Motor milindeki eşdeğer kütlesel eylemsizlik momenti 2 ni ⋅ ηi Θ eş = ∑ Θi ⋅ n Mo www.guven-kutay.ch F ( 1.7 ) 1.6 Kaldırma Motoru Açısal ivme α= α ∆ω tBa ∆nFr ni nMo ηi ii m/s2 Ns2 s 1/s 1/s 1/s 1 1 ∆ω 2 ⋅ π ⋅ ∆n Mo = t Ba t Ba F( 1.1) Açısal ivme Açısal hız Hıza erişme zamanı Motor miliyle dönüş farkı Dönen herhangi bir parçanın dönüş devir sayısı Motor milinin dönüş devir sayısı Dönen parçanın motor miline randıman kaybı Dönen parçanın dönüş devir sayısının motor devir sayısına oranı Toplam ivme gücü bu iki gücün toplamı ile bulunur. Pİv = PİvTr + PİvRo Pİv PİvTr PİvRo kW kW kW F ( 1.8 ) Toplam ivme gücü Translasyon ivmesi gücü Rotasyon ivmesi gücü Genelde toplam ivme gücü " Pİv ", oldukça büyük kaldırma hızı ve kısa hıza erişme zamanı olan tahriklerde hesaplanır. Kaldırma motorunun "başlangıç gücü" motorun atalet (eylemsizlik) gücü ile toplam ivme gücünün toplamı ile bulunur. Pratikte başlangıç gücü genel olarak eylemsizlik gücünün %10 ile %20 arası büyütülmesiyle bulunur. PBaş = PAt + Pİv PBaş = (1,1...1,2) ⋅ PAt PBaş PAt Pİv kW kW kW F ( 1.9 ) Başlangıç gücü Atalet (eylemsizlik) gücü Toplam ivme gücü Kaldırma motorunun gücünü hesaplamakta rüzgarın hiçbir etkisi olmaz. Kaldırma motorunun hesabı yalnız atalet (eylemsizlik) gücü hesap edilerek yapılır ve motor fabrikasına veya motor satıcısına istenilen başlangıç momenti ve devrilme momentinin katsayıları bildirilir. www.guven-kutay.ch 1.7 Nasıl vinç yaparım 1.4.1.3 Kaldırma motoru seçimi, "Örnek 1, 100kNx20m Gezer köprü vinci 100 kN yükü kaldıracak motorun seçimi için, ilk önce motorun eylemsizlik gücü F ( 1.3 ) ile hesaplanır. PAt = 1,03 ⋅ FYük ⋅ v Ka 60 ⋅ 103 ⋅ ηTop = 1,03 ⋅ 100 ⋅ 6 = 11,534154 60 ⋅ 0,893 Yük kuvveti Kaldırma hızı Toplam randıman Kanca takımı randıman kaybı Tamburda randıman kaybı Redüktörde randıman kaybı ηTop = 0,980 . 0,980 . 0,930 PAt = 11,53 kW FYük = 100 kN vKa = 6 m/dak ηTop = η1 . η2 . η3 = 0,893 η1 = 0,980 η2 = 0,980 η3 = 0,930 ηTop = 0,893172 Bu hesaplanan motorun etiket güç değeridir. Siparişte aşağıda verilen doneler motoru tam seçilebilmek için motor fabrikasına veya motor satıcısına verilmelidir. 6-Kutuplu, kısa devre-asenkron motor ≈ 160L %25 ÇO, vinçte kaldırma motoru nMo ≈ 940 dak−1 PMo = 11 kW MBa ≈ 1,2 . MMo MDe ≈ 2,5 . MMo h d Motor: Tip büyüklüğü Motorun çalışma oranı ve yeri Motor devir sayısı: Motorun etiket gücü: Motorun başlangıç momenti: Motorun devrilme momenti: L w a s Şekil 1.2, 11 kW lık kısa devre asenkron motor Resimdeki ölçüler motor firmasının kataloğundan alınacaktır. www.guven-kutay.ch b 1.8 Kaldırma Motoru 1.4.1.4 Kaldırma motoru seçimi, "Örnek 2, 32kN-2/1 Halatlı ceraskal" 32 kN yükü kaldıracak motorun seçimi için, ilk önce motorun eylemsizlik gücü F ( 1.3 ) ile hesaplanır. PAt = 1,03 ⋅ FYük ⋅ v Ka 60 ⋅ 103 ⋅ ηTop = 1,03 ⋅ 32 ⋅ 6,5 = 3,9985068 60 ⋅ 0,893 PAt = 4 kW Yük kuvveti Kaldırma hızı Toplam randıman FYük = 32 kN vKa = 6,5 m/dak ηTop = η1 . η2 . η3 = 0,893 Kanca takımı randıman kaybı Tamburda randıman kaybı Redüktörde randıman kaybı η1 = 0,980 η2 = 0,980 η3 = 0,930 ηTop = 0,980 . 0,980 . 0,930 ηTop = 0,893172 Bu hesaplanan motorun etiket güç değeridir. Siparişte aşağıda verilen doneler motorun tam seçilebilmek için motor fabrikasına veya motor satıcısına verilmelidir. 4-Kutuplu, kısa devre-asenkron motor ≈ 112M %25 ÇO, Halatlı ceraskal kaldırma motoru nMo ≈ 1420 dak−1 PMo = 4 kW MBa ≈ 1,2 . MMo MDe ≈ 2,5 . MMo d D Motor: Tip büyüklüğü Motorun çalışma oranı ve yeri Motor devir sayısı: Motorun etiket gücü: Motorun başlangıç momenti: Motorun devrilme momenti: s L Şekil 1.3, 4 kW lık flanşlı kısa devre asenkron motor Resimdeki ölçüler motor firmasının kataloğundan alınacaktır. www.guven-kutay.ch 1.9 Nasıl vinç yaparım 1.4.1.5 Kaldırma motoru seçimi, "Örnek 3, 5kN-2/1 Zincirli ceraskal" 5 kN yükü kaldıracak motorun seçimi için, ilk önce motorun eylemsizlik gücü F ( 1.3 ) ile hesaplanır. PAt = 1,03 ⋅ FYük ⋅ v Ka 60 ⋅ 103 ⋅ ηTop = 1,03 ⋅ 5 ⋅ 6,5 = 0,636891 60 ⋅ 0,876 PAt = 0,75 kW Yük kuvveti FYük = 5 kN Kaldırma hızı vKa = 4,6 m/dak Toplam randıman ηTop = η1 . η2 . η3 = 0,876 Zincir makarası contasız η1 = 0,960 Kavaletanın randıman kaybı η2 = 0,950 Redüktörde randıman kaybı η3 ≈ 0,9954.0,992 = 0,96 4 Adet rulman yatak, 2 dişli kademesi ηTop = 0,960 . 0,950 . 0,96 ηTop = 0,87552 Bu hesaplanan motorun etiket güç değeridir. Siparişte aşağıda verilen doneler motorun tam seçilebilmek için motor fabrikasına veya motor satıcısına verilmelidir. Motor: Tip büyüklüğü Motorun çalışma oranı ve yeri Motor devir sayısı: Motorun etiket gücü: Motorun başlangıç momenti: Motorun devrilme momenti: 4-Kutuplu, kısa devre-asenkron motor ≈ 80 %25 ÇO, Zincirli ceraskal kaldırma motoru nMo ≈ 1430 dak−1 PMo = 0,75 kW MBa ≈ 1,2 . MMo MDe ≈ 2,5 . MMo Şekil 1.4, 0,75 kW lık özel yapım kısa devre asenkron motor Resimdeki ölçüler motor firmasının kataloğundan alınacaktır. www.guven-kutay.ch