Calculation of the required power of electric motors for overhead crane movement mechanisms using the statistical method

Abstract

The aim of this study is to determine the functional dependence for the calculation of the required power of the electric motor of the traveling mechanism of the overhead traveling crane on the load capacity and span. The set aim is achieved by solving the following problems: figuring out how to calculate the power of the electric motor of the overhead traveling crane mechanism by the traditional methodology; selecting constants known from the initial data and variables that require additional calculation; collecting and arranging statistical data - values of variables for overhead cranes of different spans and load capacities; determining regression equations based on statistical data - functions of two variables from the load capacity and span; substituting the equations for the power of the overhead traveling crane mechanism from the load capacity and span. In the process of solving the set tasks, it was found that the greatest difficulty is the determination of static resistance and crane mass. Traditional calculation of these parameters requires the use of additional reference data and making design decisions of high responsibility. When searching for regression equations, the cubic model isused, which provides high accuracy and does not overload the equation with summands. The most important result is the derivation of the final expression for determining the motor power as a function of two variables - load capacity and span. The importance of the obtained results is that the proposed method of calculation significantly reduces the time for the selection of the electric motor in the design of a new crane, because there is no need to calculate or select additional parameters that are included in the traditional calculation. The proposed regularity is easier to integrate into computer-aided design systems. Since the calculation was based on statistical data of cranes manufactured and successfully operating, the probability of erroneous calculation is practically excluded.

Scopul studiului este de a determina dependența funcțională pentru calcularea puterii motorului electric a mecanismului de deplasare al unui pod rulant în dependența de încărcare și deschidere. Scopul stabilit se realizează prin rezolvarea următoarelor probleme: analiza ecuației de calcul a puterii motorului electric a mecanismului de deplasare al ruloului rulant prin metoda tradițională; identificarea constantelor cunoscute din datele sursă și a variabilelor care necesită calcul suplimentar; colectarea și organizarea datelor statistice - valori variabile pentru podurile rulante de diferite deschideri și capacități de ridicare; determinarea ecuațiilor de regresie pe baza datelor statistice - funcții a două variabile din capacitatea de încărcare și span; înlocuirea ecuațiilor de regresie în ecuația originală în loc de variabile. În procesul de rezolvare a problemelor, s-a constatat că cea mai mare dificultate este în determinarea rezistenței statice și a masei macaralei. Calculul tradițional al acestor parametri necesită utilizarea unor date de referință suplimentare și adoptarea unor decizii de proiectare de înaltă responsabilitate. La căutarea ecuațiilor de regresie, a fost folosit un model cubic, care oferă o precizie ridicată și nu supraîncărcă ecuația cu termeni. Cel mai semnificativ rezultat este obținerea unei expresii finale pentru determinarea puterii motorului electric în funcție de două variabile - capacitatea de sarcină și deschiderea. Semnificația rezultatelor obținute este că metoda de calcul propusă reduce semnificativ timpul de alegere a unui motor electric la proiectarea unei noi macarale, deoarece nu este nevoie să se calculeze sau să selecteze parametri suplimentari care sunt incluși în calculul tradițional. Modelul propus este mai ușor de integrat în sistemele de proiectare asistată de computer. Deoarece calculul se bazează pe date statistice de la macarale fabricate și care operează cu succes, probabilitatea unui calcul eronat este practic eliminată.

Целью исследования является определение функциональной зависимости для расчёта мощности электродвигателя механизма передвижения мостового крана от грузоподъёмности и пролёта. Поставленная цель достигается за счёт решения таких задач: анализ уравнения для расчёта мощности электродвигателя механизма передвижения мостового крана по традиционной методике; выделение констант, известных из исходных данных и переменных, требующих дополнительного расчёта; сбор и упорядочивание статистических данных – значений переменных для мостовых кранов разных пролётов и грузоподъемностей; определение уравнений регрессии на основании статистических данных – функций двух переменных от грузоподъемности и пролёта; подстановка уравнений регрессии в исходное уравнение вместо переменных. В процессе решения поставленных задач было установлено, что наибольшую сложность вызывает определение статического сопротивления и массы крана. Традиционный расчёт этих параметров требует использования дополнительных справочных данных и принятия конструкторских решений высокой ответственности. При поиске уравнений регрессии использована кубическая модель, которая обеспечивает высокую точность и не перегружает уравнение слагаемыми. Наиболее существенным результатом является получение итогового выражения для определения мощности электродвигателя как функции двух переменных – грузоподъемности и пролёта. Значимость полученных результатов состоит в том, что предложенный метод расчёта значительно сокращает время на выбор электродвигателя при проектировании нового крана, поскольку нет необходимости рассчитывать или выбирать дополнительные параметры, которые входят в традиционный расчёт. Предложенную закономерность проще интегрировать в системы автоматизированного проектирования. Поскольку расчёт опирается на статистические данные изготовленных и успешно действующих кранов вероятность ошибочного расчёта практически исключается.