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