40-1-4a-kaldirma-motoru.doc

2009 Kasım

www.guven-kutay.ch

KALDIRMAMOTORU

40-1-4a

M. Güven KUTAY

www.guven-kutay.ch

İ Ç İ N D E K İ L E R

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

N a s ı l v i n ç y a p a r ı m

www.guven-kutay.ch

1.3

1 Kaldırma Sistemi 1.4 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."

tİşP =

Diğer taraftan iş "Kuvvet x Yol" olarak tanımlanır. Kaldırmada yol kaldırma yüksekliği "hKa" dır.

KaYük hFİş ⋅=

1.4.1.1 Kaldırma motorunun atalet (eylemsizlik) gücü

İş değerini güç formülüne yerleştirirsek; t

hFP KaYük

At⋅

=

Bu formülde zaman biriminde kaldırma yüksekliği hızdır; hKa/t = vKa . Bu değeride formülde yerleştirelim:

KaYükAt vFP ⋅= F ( 1.1 )

PAt W=Nm/s Atalet (eylemsizlik) gücü FYük N Kaldırılan yükün kuvveti vKa m/s 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:

dReTaKaTaTop η⋅η⋅η=η F ( 1.2 )

ηTop 1 Toplam randıman kaybı ηKaTa 1 Kanca takımı randıman kaybı ηTa 1 Tamburda randıman kaybı ηRed 1 Redüktörde randıman kaybı

K a l d ı r m a M o t o r u

www.guven-kutay.ch

1.4

5

v m/dak

4

3

7

8

61

2

Şekil 1.1, Kaldırma tahriği, şematik

1 Kaldırma motoru

2 Fren

3 Kavrama ve fren kasnağı

4 Redüktör

5. Tambur

6 Limit şalter

7 Yük

8 Kaldırma takımı ve sapanlar

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 )

Top

3KaYük

At1060

vF03,1Pη⋅⋅

⋅⋅= F ( 1.3 )

P kW Atalet (eylemsizlik) gücü FYük N Kaldırılan yükün kuvveti vKa m/dak Kaldırma hızı ηTop 1 Toplam randıman kaybı

N a s ı l v i n ç y a p a r ı m

www.guven-kutay.ch

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.

TopBa

3

2KaYük

İvTrtg10

vF03,1Pη⋅⋅⋅

⋅⋅= F ( 1.4 )

PİvTr kW Translasyon ivmesi gücü FYük N Kaldırılan yükün kuvveti vKa m/s Kaldırma hızı g m/s2 Yerçekimi ivmesi g = 9,81 m/s2 tBa s Hıza erişme zamanı Hızın 0 dan vKa ya gelme zamanı ηTop 1 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.

Top

3Moiv

İvRo1060

nM2Pη⋅⋅

⋅⋅π⋅= F ( 1.5 )

PİvRo kW Rotasyon ivmesi gücü Miv Nm İvme momenti nMo 1/dak Motor devir sayısı ηTop 1 Toplam randıman kaybı

İvme momenti " Miv " şu şekilde hesaplanır;

α⋅Θ= EsivM F ( 1.6 )

ΘEs Ns2 Motor milindeki eşdeğer kütlesel eylemsizlik momenti α m/s2 Açısal ivme

Motor milindeki eşdeğer kütlesel eylemsizlik momenti

∑

η⋅

⋅Θ=Θ i

2

Mo

iieş n

nF ( 1.7 )

K a l d ı r m a M o t o r u

www.guven-kutay.ch

1.6

Açısal ivme

Ba

Mo

Ba tn2

t∆⋅π⋅

=ω∆

=α F( 1.1)

α m/s2 Açısal ivme ∆ω Ns2 Açısal hız tBa s Hıza erişme zamanı ∆nFr 1/s Motor miliyle dönüş farkı ni 1/s Dönen herhangi bir parçanın dönüş devir sayısı nMo 1/s Motor milinin dönüş devir sayısı ηi 1 Dönen parçanın motor miline randıman kaybı ii 1 Dönen parçanın dönüş devir sayısının motor devir sayısına oranı

Toplam ivme gücü bu iki gücün toplamı ile bulunur.

İvRoİvTrİv PPP += F ( 1.8 )

Pİv kW Toplam ivme gücü PİvTr kW Translasyon ivmesi gücü PİvRo kW 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.

İvAtBaş PPP +=

AtBaş P)2,1...1,1(P ⋅=F ( 1.9 )

PBaş kW Başlangıç gücü PAt kW Atalet (eylemsizlik) gücü Pİv kW 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.

N a s ı l v i n ç y a p a r ı m

www.guven-kutay.ch

1.7

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 = 11,53 kW =

⋅⋅⋅

=η⋅⋅

⋅⋅=

893,060610003,1

1060vF03,1PTop

3KaYük

At 11,534154

Yük kuvveti FYük = 100 kN Kaldırma hızı vKa = 6 m/dak Toplam randıman ηTop = η1 . η2 . η3 = 0,893 Kanca takımı randıman kaybı η1 = 0,980 Tamburda randıman kaybı η2 = 0,980 Redüktörde randıman kaybı η3 = 0,930 ηTop = 0,980 . 0,980 . 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. Motor: 6-Kutuplu, kısa devre-asenkron motor Tip büyüklüğü ≈ 160L Motorun çalışma oranı ve yeri %25 ÇO, vinçte kaldırma motoru Motor devir sayısı: nMo ≈ 940 dak−1 Motorun etiket gücü: PMo = 11 kW Motorun başlangıç momenti: MBa ≈ 1,2 . MMo Motorun devrilme momenti: MDe ≈ 2,5 . MMo

h

d

wL a bs

Şekil 1.2, 11 kW lık kısa devre asenkron motor

Resimdeki ölçüler motor firmasının kataloğundan alınacaktır.

K a l d ı r m a M o t o r u

www.guven-kutay.ch

1.8

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 = 4 kW =

⋅⋅⋅

=η⋅⋅

⋅⋅=

893,0605,63203,1

1060vF03,1P

Top3

KaYükAt 3,9985068

Yük kuvveti FYük = 32 kN Kaldırma hızı vKa = 6,5 m/dak Toplam randıman ηTop = η1 . η2 . η3 = 0,893

Kanca takımı randıman kaybı η1 = 0,980 Tamburda randıman kaybı η2 = 0,980 Redüktörde randıman kaybı 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.

Motor: 4-Kutuplu, kısa devre-asenkron motor Tip büyüklüğü ≈ 112M Motorun çalışma oranı ve yeri %25 ÇO, Halatlı ceraskal kaldırma motoru Motor devir sayısı: nMo ≈ 1420 dak−1 Motorun etiket gücü: PMo = 4 kW Motorun başlangıç momenti: MBa ≈ 1,2 . MMo Motorun devrilme momenti: MDe ≈ 2,5 . MMo

d

L

D

s

Şekil 1.3, 4 kW lık flanşlı kısa devre asenkron motor

Resimdeki ölçüler motor firmasının kataloğundan alınacaktır.

N a s ı l v i n ç y a p a r ı m

www.guven-kutay.ch

1.9

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 = 0,75 kW =

⋅⋅⋅

=η⋅⋅

⋅⋅=

876,0605,6503,1

1060vF03,1P

Top3

KaYükAt 0,636891

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: 4-Kutuplu, kısa devre-asenkron motor Tip büyüklüğü ≈ 80 Motorun çalışma oranı ve yeri %25 ÇO, Zincirli ceraskal kaldırma motoru Motor devir sayısı: nMo ≈ 1430 dak−1 Motorun etiket gücü: PMo = 0,75 kW Motorun başlangıç momenti: MBa ≈ 1,2 . MMo Motorun devrilme momenti: MDe ≈ 2,5 . MMo

Şekil 1.4, 0,75 kW lık özel yapım kısa devre asenkron motor

Resimdeki ölçüler motor firmasının kataloğundan alınacaktır.