1. Расчет мощности рулевого электропривода и выбор электродвигателя

и генератора в системе Г-Д.

В ходовом режиме судна ЭП работает непрерывно. При неизменном курсе перекладка руля составляет 4 - 6º с достаточно большой частотой и малым моментом.

В маневренном режиме частота меньше, а углы больше. Можно принимать повторно – кратковременный режим с ПВ = 15 –25%. При заклинивании пера руля у электродвигатель работает в режиме стоянки под током. Т.е. ЭП должен работать от х.х. до стоянки под током.

1.6. Расчет и выбор мощности рулевых электроприводов

При применении двигателя постоянного тока часто применяют систему генератор-двигатель (Г – Д) с ненасыщенным генератором и противокомпаундной обмоткой.

Исходными данными для расчета характеристик исполнительного двигателя являются: Т – заданное время перекладки руля с борта на борт в "с", α_max – максимальный угол перекладки от ДП, М_б =f(α); i – полное передаточное число, η – КПД привода.

Определяем обороты, эл.момент и мощность n = n₀ – Bm.

"b" находим приn =0иМ = М_{стоянки под током}

0 = n₀ – bM_ст, b = ,

тогда n = n₀ –М =n₀(1-), и отсюдаМ = M_ст(1 - ).(1.6.2)

M_ст = 1,52 ÷ 2 М_max с учетом перегрузочной способности ЭД, умножив на " n"

М n = M_ст(n - ),Р = M_ст(n - )кВт.(1.6.3)

Найдем n_н иМ_н:,,n_н = , (1.6.4)

n₀ = 2 n_н ,

М_н = M_ст(1 - ) =M_ст=M_ст,

М_н = .(1.6.5)

1.8. Определение мощности и выбор типа рулевого электродвигателя

За номинальную мощность электродвигателя в системе Г – Д с противокомпаундной обмоткой принимается максимальная мощность по механической характеристике. Выбранную мощность относят к часовому и получасовому режиму.

Р _max = Р_ном = М_ном n_ном/9550 = ¼ M_ст n₀/9550 = M_ст n₀/38200. (1.8.1)

1.9. Определение мощности генератора и приводного двигателя

Р_г.ном = Р_ном/η_дв. (1.9.1)

Напряжение генератора принимаем 115В = тока с тем, чтобы при х.х. генератора с ПКО оно не превысило 220В.

Мощность приводного двигателя Р_пр.дв = Р_г.ном/η_г. U_пр.дв = U_сети, n_пр.дв.=n_г.

При применении асинхронного приводного двигателя необходимо предусмотреть возбудитель для обмоток возбуждения генератора и исполнительного двигателя мощностью (5- 10%)Р_ид.

2. Расчет гидравлического рулевого привода.

1.11. Электрогидравлические приводы

Для электрогидравлических приводов (рис.1.11.1) применяют насосы переменной производительности при постоянном вращении АД с короткозамкнутой обмоткой ротора.

При отклонении пера руля от ДП на баллере возникают переменные моменты, вызывающие переменное давление в насосе.

Рисунок 1.11.1 – Кинематическая схема электрогидравлического привода.

L₀ – расстояние от гидравлических цилиндров до оси баллера, м.

L – переменное плечо приложения усилий на румпеле, м.

α – угол отклонения пера руля от ДП, рад.

F_p – нормальное усилие на румпеле, Н.

F_ц – усилие на оси цилиндров, Н.

Н – ход поршня, м. М_{баллера} = mη_бη_m F_цL₀/cosα,

где m – число цилиндров;

η_б– КПД баллера с учетом трения в сальниках;

η_m– КПД шарнирного соединения.

F_ц = рπ D²/4 = М_б cosα/ mη_бη_mη_с L₀ = М_б cosα/ m L₀η_п . (1.11.1)

р- давление в цилиндре, Н/м².D– диаметр поршня, м.

η_с – КПД сальникового уплотнения.η_п– КПД передачи;

р = 4М_б cosα/ mπ D²L₀η_п.