Rippvagoneti arvutus (2)

EESTI MAAÜLIKOOL 
Tehnikainstituut 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Madis  Vitsut  
 
RIPPVAGONETI ELEKTRIAJAM  
 
 
Kursuseprojekt 
õppeaines „Tehnoloogiaseadmete elektriajamid ” 
TE.0023 
 
 
Energiakasutuse eriala 
EK MAG II 
 
 
 
 
 
Üliõpilane: 
“ 
“ 
 
2016 . a.  ………… Madis Vitsut 
 
Juhendaja : “ 
“ 
“ 
 
2016. a.  ………… lektor Erkki Jõgi  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tartu 2016 
 
 
 
SISUKORD 
 
TÄHISED JA  LÜHENDID  ........................................................................................................ 3 
SISSEJUHATUS ........................................................................................................................ 5 
1. TEHNOLOOGIA KIRJELDUS ............................................................................................. 6 
2. MOOTORI VÕIMSUSE ARVUTUS .................................................................................... 7 
3. KOORMUSDIAGRAMM,  EKVIVALENTNE  MOMENT JA VÕIMSUS ......................... 8 
4. MOOTORI VALIMINE JA MEHAANILINE   TUNNUSJOON  ......................................... 10 
5. MEHAANILINE TUNNUSJOON ...................................................................................... 12 
6.  INERTSIMOMENDI  LEIDMINE ....................................................................................... 13 
7. AJAMI  JUHTIMINE ........................................................................................................... 15 
8. ENERGIAKULU  ................................................................................................................. 16 
KOKKUVÕTE ......................................................................................................................... 17 
KIRJANDUS ............................................................................................................................ 18 
LISAD ...................................................................................................................................... 20 
Lisa 1. Reduktori põhimõtteskeem....................................................................................21 
Lisa 2. Trossajamiga rippvagoneti  juhtimisskeem ...........................................................22 
Lisa 3. Ruumiplaan............................................................................................................23 
 
 
 
TÄHISED JA LÜHENDID 
 
A 
−  aastane  tarbitav elektrienergia kulu, kW ∙ h 
c 
−  mootori põhimaterjali (malm) erisoojus , c = 460 J/(kg∙K) 
Dr 
−  Veoratta läbimõõt, cm 
d 
−   tapi läbimõõt, cm 
f 
−  hõõrdetegur  tugede  kuullaagritest, 𝑓 = 0,1 
g 
−   raskusjõud , N 
h 
−   hammasratta  paksus, m 
J 
−  süsteemi inertsmoment, kg∙m2 
Ji 
−  töömasina või ülekande pöörleva detaili inertsmoment, kg∙m2 
Jm 
−  mootori inertsmoment, kg∙m2 
i 
−   ülekandearv mootorilt töömasinale 
kp 
−  tegur, mis arvestab rattaäärikute ja –pukside takistust, 𝑘𝑝 = 2,75 
M 
−  leitav moment, N∙m 
Mekv 
−  ekvivalentne moment, N∙m 
Mi 
−  momendi väärtus i-ndas lõigus, N∙m 
Mmax  −  mootori võllile taandatud töömasina maksimaalne moment, N∙m 
Mpv 
−  mehhanismi paigaltvõtumoment, N∙m 
Mtn 
−  töömasina takistusmoment nimipöörlemissagedusel, N∙m 
Mts 
−  töömasina staatiline takistusmoment, N∙m 
m 
−  koorma mass, kg 
m0 
−  rippvagoneti mass koormata, kg 
mk 
−  sirgliikuva detaili mass, kg (mk = 480 kg) 
mn 
−  mootori mass, kg 
mr 
−  hammasratta mass, kg 
n 
−  töömasina pöörlemissagedus , s-1 
ni 
−  detaili pöörlemissagedus, s-1 
nm 
−  elektrimootori pöörlemissagedus, s-1 
nn 
−  nimipöörlemissagedus, s-1 
nt 
−  töömasina vedava  võlli pöörlemissadegus, s-1 
Pekv 
−  ekvivalentne võimsus, N∙m 
Pi 
−  momendi väärtus i-ndas lõigus, N∙m 
Pn 
−  mootori nimivõimsus , W 
Pt 
−  rippvagoneti kogu vajaminev võimsus, kW 
Ptar 
−  võrgust tarbitav võimsus, W 
R 
−  vedava  trumli raadius, m (R = 0,1 m) 
Rh 
−  hammasratta raadius, m 
Ts 
−  soojenemise ajakonstant, s 
t 
−  tsükli kogu kestus, s 
t1 
−  aeg teekonna läbimiseks söödahoidlast laudani, s 
t2 
−  mahalaadimiseks kuluv aeg, s (𝑡2 = 30 s)  
 
t3 
−  aeg ühest künast teiseni jõudmiseks, s 
t4 
−  aeg tagasi liikumiseks väravani, s 
t5 
−  aeg tagasi liikumiseks söödahoidlani, s 
ti 
−  i-nda lõigu kestus, s 
tl 
−  töö kestus ilma pausideta, s (𝑡𝑙 = 240 s) 
V 
−  hammasratta ruumala, m3 
W 
−   takistusjõud , N 
Wh 
−  liikumistakistus, N 
x 
−   astmenäitaja , milleväärtus sõltub töömasina liigist (x=2) 
xk 
−   koormustegur , 𝑥𝑘 = 𝑃𝑒𝑘𝑣 /𝑃𝑛 
xl 
−  lubatav ülekoormatavus 
α 
−  tegur, mis arvestab pingekadu α = 1,4 
γ 
−  kaotegur (püsiv- ja muutuvkadude suhe), 𝛾 = 0,7 
δ 
−  materjali tihedus (𝛿𝐹𝑒 = 7874 kg/m3) 
ηm 
−  ülekande kasutegur täiskoormusel, 𝜂𝑚 = 0,85 
ηm1 
−  mootori kasutegur Pekv korral 
ηn 
−  mootori nimikasutegur 
ϑe 
−  mähistele lubatud ületemperatuur 
μ 
−  ratta hõõrdetegur, 𝜇 = 0,03 
μk 
−  mootori käivitusmomendi kordsus 
μv 
−  mootori väärtusmomendi kordsus 
ρ 
−  hammasratta inertsraadius, m 
υ 
−  tööorgani joonkiirus , m/s  
 
 
 
SISSEJUHATUS 
 
Käesoleva  kursuseprojekti  eesmärgiks  on   ratsionaalse    automatiseeritud   elektriajami 
kavandamine  ja  arvutamine.  Teemaks  on  vastavalt  õpinguraamatu  viimastele  numbritele  42  
„Rippvagoneti  elektriajam“.  Üherööpaline   rippvagonett   on  mõeldud  loomade  söötmiseks 
laudas  või  sigalas.  Ripptee   rööbas   on  riputatud  ruumi  lakke.  Vagonett  laaditakse  täis 
söödahoidlas  ja    tühjendatakse  käsitsi   kümnes   kohas  võrdsete  teepikkuste  järel.  Igas 
mahalaadimiskohas  kulub  30  s.  Koormata  vagoneti  ja  ajami  mass  on  240  kg.  Rataste 
veeretakistustegur  f=  0,1.  Asünkroonmootoriga  ajam  paikneb  seinal  ning  vagonett  on 
trossveoga . [1] 
 
Tabel 1.1. Lähteandmed [1] 
 
Transporditava materjali mass, kg 
260 
Ripptee kogupikkus, m 
130 
Sellest laudas, m 
42 
Vagoneti  liikumiskiirus , m/s 
1,2 
Juhtimisskeemi nõuete  loetelu  
2, 4, 5, 7 
 
Automaatjuhtimisskeemile esitatavate nõuete vastavad variandid: 
1.  Mootori juhtimine käsitsi distantsjuhtimispuldist ja vagoneti juurest.  
2.  Värava  kohal  toimub  automaatne  vagoneti  seiskamine,  kui  värav  ei  ole  täielikult  
avatud.  
3.  Kaitse lühiste ja ülekoormuste eest.  
4.  Valgussignalisatsioon  juhtimispuldis  mootori  töötamisel  kummaski  suunas  ja 
helisignaal  enne mootori käivitamist. [1] 
 
 
 
 
 
1. TEHNOLOOGIA KIRJELDUS 
 
Rippvagonett (joonis 1.1) on sööda jaotamiseks mõeldud  transpordivahend , mis on kasutusel 
sigalates  või  lautades.  Vagonetiga  süsteem  on  üldjuhul  üsna  töökindel  ning  võimaldab 
loomapidamishoonetes  maksimaalset  ruumikasutus.  Üheks  puuduseks  on  rööbastee,  mida 
mööda    rippvagonett  liigub.  Selleks  kasutatav  metalltala  on  raske  ja  lisa  raskuseks  on  veel 
vagonett  koos  söödaga.  Selline  lahendus  nõuab  kas  väga  tugevaid  laekonstruktsioone  või 
erikonstruktsiooni  käigutee  riputamiseks.  [2]  Antud   variandis   kirjeldatava  trossajami 
töökindluse kohta andmed puuduvad, kuna erialakirjandusest ei leitud näiteid sellise süsteemi 
kasutamisest.  Projekti  tingimuste  kohaselt  täidetakse  vagonett  söödaga  söödahoidlas  ja  sööt 
transporditakse  lauta  kümnesse  söödakünasse.  Vagonetti  liigutatakse  käsijuhtimise  teel 
distantsjuhtimispuldist või vagoneti juurest ja seisatakse küna kohal.  
 
 
Joonis 1.1. Projekteeritava rippvagoneti tehnoloogiaskeem: 1 – elektriajam, 2 – rippvagonett, 
3 – veotross, 4 – söödakünad, 5 – pingutusratas. 
 
 
 
 
 
2. MOOTORI VÕIMSUSE ARVUTUS 
 
Rippvagoneti liigutamiseks mööda rööbast kasutatakse antud töös trossajamit, mille võimsuse 
leitakse  kasutades  elektritali  veoajami  ning  kraana  plokirattaga  tõstemehhanismi 
kombineeritud   analoogiaid.    Liikumistakistus,  mis  tuleneb  vagoneti  veeremist  leitakse 
järgmiselt: [3] 
2𝜇 + 𝑑𝑓
2 ∙ 0,03 + 3 ∙ 0,1
𝑊𝑕 = 𝑘𝑝 𝑚 + 𝑚0 
= 2,75 ∙  260 + 240 
= 16,5 N,
𝐷
 
(2.1) 
𝑟
30
kus  𝑊𝑕  on  liikumistakistus, N; 
 
𝑘𝑝  −  tegur, mis arvestab rattaäärikute ja –pukside takistust, 𝑘𝑝 = 2,75 [3]; 
 
𝑚 
−  koorma mass, kg; 
 
𝑚0  −  rippvagoneti mass koormata, kg; 
 
𝜇 
−  ratta hõõrdetegur, 𝜇 = 0,03 [3]; 
 
𝑑 
−  tapi läbimõõt, cm; 
 
𝑓 
−  hõõrdetegur tugede kuullaagritest, 𝑓 = 0,1 [3]; 
 
𝐷𝑟  −  käiguratta läbimõõt, cm. 
 
Kuna  sõidutee   kaldenurk  on 0, siis sõidutee kaldenurgast tingitud liikumistakistust ei ole, kuid 
vajalik  on  leida  trossajami  tõttu  tekkiv  takistus.  Piisava  tugevuse  peaks  tagama  6,4  mm 
jämedune  tross kaaluga 0,16 kg/m ning  trossi   pikkuseks on võetud 261 m [4]: 
𝑊𝑡𝑟 = 𝑚𝑡𝑟 ∙ 𝜇𝑡𝑟 = 41,76 ∙ 0,962 = 40,17 N, 
(2.2) 
kus 
𝑊𝑡𝑟  on  Trossajami liikumistakistus, N; 
 
𝑚𝑡𝑟  −  trossi mass, kg; 
 
𝜇𝑡𝑟  −  Kasutegur ühe plokirattaga trossisüsteemis, 𝜇 = 0,962 [5]; 
 
Kogu liikumistakistus on osatakistuste summa: 
𝑊 = 𝑊𝑡𝑟 + 𝑊𝑕 = 40,17 + 16,50 = 56,67 N, 
(2.3) 
kus  W 
on  Kogu liikumistakistus, N. 
 
 Seega saab arvutada ajami vajamineva võimsuse: [3] 
𝑔𝑊𝜐
9,8 ∙ 56,67 ∙ 1,2
𝑃𝑡 =
= 784,1 W ≈ 0,784 kW,
𝜂
 
(2.4) 
𝑚
0,85
kus  𝑃𝑡  on  rippvagoneti kogu vajaminev võimsus, kW; 
 
𝑔 
−  raskusjõud, kg/N; 
 
𝜂𝑚  −  ülekande kasutegur täiskoormusel, 𝜂𝑚 = 0,85 [3]. 
 
Vastavalt valemile 2.4 on staatiline võimsus 785 W. 
 
 
3. KOORMUSDIAGRAMM,  EKVIVALENTNE  MOMENT  JA 
VÕIMSUS 
 
Töömasina koormusdiagrammi saamiseks leitakse selle takistusmomendi sõltuvus  ajast  
𝑀 = 𝑓(𝑡).  Antud  näite  puhul  puhul  on  tegu  ajas   muutliku    astmelise   koormusdiagrammiga, 
mis  saadakse  momendi  taandamisega  töömasina  võllile.  Kogutöötsükli   osadeks   on  vagoneti 
liikumine söödahoidlast laudani, kus suletud värava korral toimub peatumine, distantsiks 88m 
ning  ajakulu ettenähtud  kiirusel 73,33 s. Edasi  liigub vagonett 3,8m vahedega,   ajaga  3,17 s 
niiviisi 10 korda ning seejärel 42m tagasi lauda väravani, milleks kulub 35 s ja lõpuks tagasi 
söödahoidlasse 88m, 73,33 s.Tsükli kogu kestus leitakse järgmiselt:  
 
𝑡 = 𝑡1 + 10 ∙ 𝑡2 + 10 ∙ 𝑡3 + 𝑡4 + 𝑡5 = 
= 73,33 + 10 ∙ 30 + 10 ∙ 3,17 + 35 + 73,33 = 540 s, 
(3.1) 
 
kus  𝑡 
on  tsükli kogu kestus, s; 
 
𝑡1  −  aeg teekonna läbimiseks söödahoidlast laudani, s; 
 
𝑡2  −  mahalaadimiseks kuluv aeg, s (𝑡2 = 30 𝑠) [1]; 
 
𝑡3  −  aeg ühest künast teiseni jõudmiseks, s; 
 
𝑡4  −  aeg tagasi liikumiseks väravani, s; 
 
𝑡5  −  aeg tagasi liikumiseks söödahoidlani, s. 
 
Vastavalt  valemile  2.3  on  leitud  takistusjõud  iga  tsükli  kohta,  mis  arvestab  koorma  massi 
vähenemisega.. Töömasina võllile taandatud momendid on leitud järgmiselt [3]: 
𝑃
𝑀 =
𝑡𝑛
2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑛  
(3.2) 
𝑛
kus  𝑀 
on  leitav staatiline takistusmoment, N∙m; 
 
𝑃𝑡𝑛   −  staatiline võimsus, W; 
 
𝑛𝑛  −  Töömasina nimipöörlemissagedus 1/s. 
 
Tabel 3.1. Iga tsükli koorma mass, takistusjõud, tsükli kestus ja arvutatud moment 
Takistus, 
Staatiline 
Momendi nr 
Aeg, s 
Mass, kg 
Moment, N∙m 
N 
võimsus, W 
M1 
73,33 
500 
56,67 
784,05 
98,07 
M2 
76,5 
500 
56,67 
784,05 
98,07 
M3 
109,67 
474 
55,812 
772,18 
96,59 
M4 
142,84 
448 
54,954 
760,30 
95,10 
M5 
176,01 
422 
54,096 
748,43 
93,62 
M6 
209,18 
396 
53,238 
736,56 
92,13 
M7 
242,35 
370 
52,38 
724,69 
90,65 
M8 
275,52 
344 
51,522 
712,82 
89,16 
M9 
308,69 
318 
50,664 
700,95 
87,68 
M10 
341,86 
292 
49,806 
689,08 
86,19 
M11 
375,03 
266 
48,948 
677,21 
84,71 
M12 
440,03 
240 
48,09 
665,34 
83,23 
M13 
513,36 
240 
48,09 
665,34 
83,23 
 
 
Tabelis 3.1 on välja toodud kõik tsüklide momendid, välja arvatud sööda maha  laadimise  ajal, 
sest  siis  rippvagonet  seisab  ja  moment  on  null.  Joonisel  3.1  arvutatud  tulemustest  koostatud 
koormusdiagramm.  
 
100
90
80
70
60
m
N∙  50
M, 40
30
20
10
0
0
100
200
300
400
500
t, s
 
 
Joonis 3.1. Rippvagoneti koormusgraafik 
  
 
Astmeline  koormusdagramm  joonisel  3.1  tuleb   asendada   ekvivalentsete  suurustega,  mis  on 
vajalikud mootori valimisel. Ekvivalentsed suurused kujutavad endast kaalutud ruutkeskmisi. 
Ekvivalentne moment leitakse järgmiselt: [1,3] 
  𝑀2 ∙ 𝑡
𝑀
𝑖
𝑖
𝑒𝑘𝑣 =  
  𝑡
 
(3.3) 
𝑖
 
kus  𝑀𝑒𝑘𝑣   on  ekvivalentne moment, N∙m; 
 
𝑀𝑖 
−  momendi väärtus i-ndas lõigus, N∙m; 
 
𝑡𝑖 
−  i-nda lõigu kestus, s. 
 
Tehti  arvutused  vastavalt  valemile  4.3,  arvestades  tulemusi  tabelist  4.1  ja   valemist   4.1,  ning 
ekvivalentseks momendiks saadi 57,9 N∙m. Mootori ekvivalentne võimsus on leitav järgmise 
valemi abil [3]: 
  𝑃2 ∙ 𝑡
𝑃
𝑖
𝑖
𝑒𝑘𝑣 =  
  𝑡
 
(3.4) 
𝑖
kus  𝑃𝑒𝑘𝑣   on  ekvivalentne võimsus, N∙m; 
 
𝑃𝑖 
−  momendi väärtus i-ndas lõigus, N∙m; 
  
Vastavalt valemile 4.4 tuli ekvivalentseks võimsuseks 462,88 W. Ekvivalentse võimsuse järgi 
valitakse mootor ja ka arvutatakse energiakulu. 
 
 
 
4. MOOTORI VALIMINE JA MEHAANILINE TUNNUSJOON 
 
Mootori  esmasel  valikul põhineti leitud staatilisele võimsusele ning ekvivalentsele võimsusele 
arvestades,  et  mootori  nimivõimsus  ületaks  neid.  Talitluse  tüübiks  valiti  lühiajaline  talitlus 
tähendab,  et  mootor  töötab  lühikest  aega  ning  sellel  järgneb   paus ,  mille  kestel  jahtub 
keskkonna  temperatuurini,  samas  ei  saavutata    töötemperatuuri.  Esmase  mootorivaliku 
tulemusena leitud mootori andmed on toodud tabelis 4.1. [1,3] 
 
Tabel 4.1. ABB M2BA 80 MA andmed [6] 
Parameeter  
Väärtus 
   Pn, kW 
0,55  
   nn, min-1,  s-1 
1415 ≈ 23,58  
   ηn, % 
74,5 
   cosφn 
0,73 
   In, A 
1,45  
   Mn, N.m 
3,7  
   μk 
2,0 
   μv 
2,8 
   J, kg.m2 
0,00144  
   mm, kg 
15  
Isolatsiooni klass 
F 
 
Mootori nimiparameetreid kasutati soojenemise ajakonstandi arvutamiseks[1]: 
𝑐𝑚
460 ∙ 15 ∙ 388,16 ∙ 0,745
𝑇
𝑛 𝜗𝑒 𝜂𝑛
𝑠 =
= 14227,0 s,
𝑃
 
(4.1) 
𝑛 (1 − 𝜂𝑛 )
550 ∙ (1 − 0,745)
kus  𝑇𝑠 
on  soojenemise ajakonstant, s; 
 
𝑐 
−  mootori põhimaterjali erisoojus, c = 460 J/(kg∙K) [7]; 
 
𝑚𝑛  −  mootori mass, kg; 
 
𝜗𝑒 
−  mähistele lubatud ületemperatuur, 𝜗𝑒 = 388,16 𝐾 [8]; 
 
𝜂𝑛 
−  mootori nimikasutegur; 
 
𝑃𝑛 
−  mootori nimivõimsus, W. 
 
Leitud  ajakonstant  ületab  oluliselt  töötsükli  513  s,  seega  on  tegemist  lühiajalise  tööga  S2. 
Mootori  võllile taandatud  maksimaalne moment, mis on võrdne  ka paigaltvõtu  momendiga, 
leiti vastavalt valemile 4.2. [8]: 
𝑀
57,9
𝑀
1
𝑚𝑎𝑥 = 𝑀𝑝𝑣 =
= 3,67 N ∙ m,
𝑖 ∙ 𝜂
 
(4.2) 
ü
18,52 ∙ 0,85
kus  𝑀𝑚𝑎𝑥   on 
mootori võllile taandatud töömasina maksimaalne moment, N∙m; 
 
𝑀𝑝𝑣  − 
mootori võllile taandatud töömasina paigaltvõtumoment N∙m. 
 
 
 
 
 
 
Valitud mootorit kontrollitakse mehaanilise ülekoormuse järgi käivitamisel ja töötamisel [1]: 
𝑀𝑛 ∙ 𝜇𝑘 ≥ 𝛼 ∙ 𝑀𝑝𝑣 ⟹ 3,7 ∙ 2,0 ≥ 1,4 ∙ 3,67 ⟹ 7,4 ≥ 5,138, 
(4.3) 
𝑀𝑛 ∙ 𝜇𝑣 ≥ 𝛼 ∙ 𝑀𝑚𝑎𝑥 ⟹ 3,7 ∙ 2,8 ≥ 1,4 ∙ 3,67 ⟹ 10,36 ≥ 5,138, 
(4.4) 
kus  𝛼 
–  tegur, mis arvestab pingekadu α = 1,4 [1]; 
 
𝜇𝑘  –  mootori käivitusmomendi kordsus; 
 
𝜇𝑣  –  mootori väärtusmomendi kordsus. 
 
Lubatav ülekoormus leiti vastavalt valemile [3]:  
𝛾 + 1
0,7 + 1
𝑥𝑙 =  
− 𝛾 =  
− 0,7 = 10,002,
1 − 𝑒−𝑡
 
𝑙/𝑇𝑠
1 − 𝑒−243/14227
(4.5) 
 
kus  𝑥𝑙  on  lubatav ülekoormatavus; 
 
𝛾  −  kaotegur (püsiv- ja muutuvkadude suhe), 𝛾 = 0,7 [9]; 
 
𝑡𝑙  −  töö kestus ilma pausideta, s (𝑡𝑙 = 243 𝑠). 
 
Valitud mootori sobivuse kinnituseks viimane tingimus: 
 
𝑃
462,88
𝑃
𝑒𝑘𝑣
𝑛 ≥
⟹ 550 ≥
⟹ 550 ≥ 46,28
𝑥
 
(4.6) 
𝑙
10
 
Kuna töömasina võlli pöörlemissagedus jääb alla 1000 min-1, kasutatakse vastavalt juhendis 
toodud  soovitusele  suurema  kiirusega  asünkroonmootorit  ja  vaheülekannet,  mis  tagab 
tehnilise  ja  majandusliku  otstarbekuse.  Kuna  projekteeritava  rippvagoneti  nõutud 
liikumiskiirus  on  1,2  m/s,  siis  töömasinale  sobiva  kiiruse  saavutamiseks  kasutatakse 
reduktorit.  Selle  valimise   eelduseks   on  töömasina  vedava  võlli  pöörlemissageduse  leidmine 
[1]: 
𝜐
1,2
𝑛𝑡 =
= 1,273 s−1,
2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑅
2 ∙ 𝜋 ∙ 0,15
 
(4.7) 
 
kus  𝑛𝑡  on  töömasina vedava võlli pöörlemissadegus, s-1; 
 
𝜐  −  tööorgani joonkiirus, m/s (1,2 m/s); 
 
𝑅  −  Trossi vedava trumli raadius, m (0,15 m). 
 
Ülekandearv leitakse järgmise valemiga [1]: 
 
𝑛
1415
𝑖 = 𝑚 =
= 18,52,
𝑛
 
𝑡
60 ∙ 1,273
(4.8) 
 
kus  𝑖 
on  ülekandearv mootorilt töömasinale; 
 
𝑛𝑚  −  elektrimootori pöörlemissagedus, s-1. 
 
 
 
5. MEHAANILINE TUNNUSJOON 
 
Töömasina  mehaaniliseks  tunnusjooneks  nimetatakse  tema  takistusmomendi  sõltuvust 
ajamivõlli pöörlemissagedusest. Töömasina mehaaniline tunnusjoon leitakse valemiga [1]: 
  
𝑛
𝑀𝑡𝑠 = 𝑀𝑝𝑣 +  𝑀𝑡𝑛 − 𝑀𝑝𝑣  ∙ ( )𝑥,
𝑛
 
(5.1) 
𝑛
kus  𝑀𝑡𝑠  on  töömasina staatiline takistusmoment, N∙m; 
 
𝑀𝑝𝑣  −  mehhanismi paigaltvõtumoment, N∙m; 
 
𝑀𝑡𝑛   −  töömasina takistusmoment nimipöörlemissagedusel, N∙m; 
 
𝑛 
−  töömasina pöörlemissagedus, s-1; 
 
𝑛𝑛 
−  nimipöörlemissagedus, s-1; 
 
𝑥 
−  astmenäitaja, milleväärtus sõltub töömasina liigist (x=2) [1]. 
 
Paigaltvõtumomendi leidmiseks on vaja arvutada töömasina takistusmoment [1]: 
 
𝑃
550
𝑀
𝑛
𝑡𝑛 =
= 3,71.
2𝜋𝑛
 
(5.2) 
𝑛
2 ∙ 𝜋 ∙ 23,58
 
Liikurmehhanismi paigaltvõtumoment on leitud vastavalt [1]: 
 
𝑀𝑝𝑣 = 0,55 ∙ 𝑀𝑡𝑛 = 0,55 ∙ 3,71 = 2,04. 
(5.3) 
 
2,046
2,045
2,044
m 2,043
N∙
2,042
Mts, 
2,041
2,04
2,039
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
n, s-1
 
 
Joonis 5.1. Töömasina mehaaniline tunnusjoon 
 
Vastavalt valemile 5.1 on leitud mehaaniline tunnusjoon, kus pöörlemissagedused on pandud 
nullist kuni nimipöörlemissageduseni. Mehaaniline tunnusjoon on kujutatud joonisel 5.1. 
 
 
6. INERTSIMOMENDI LEIDMINE 
 
Reduktori põhimõtteline skeem  on toodud  lisas  1. Reduktor koosneb kaheksast silindrilisest 
hammasrattast, mille tulemusena saab mootori pöörlemiskiirusest 23,58 s-1  trossi veorattale 
edasi anda kiiruse 1,273 s-1. Süsteemi  inertsimoment leitakse järgmise valemiga [1]: 
𝑛 2
𝜐2
𝐽 = 𝐽
𝑖
𝑚 + Σ𝐽𝑖  
  + Σ𝑚
𝑛
𝑘
2  
(6.1) 
𝑛
4𝜋2𝑛𝑛
kus  𝐽 
on  süsteemi inertsmoment, kg∙m2; 
 
𝐽𝑚  −  mootori inertsmoment, kg∙m2; 
 
𝐽𝑖 
−  töömasina või ülekande pöörleva detaili inertsmoment, kg∙m2; 
 
𝑛𝑖  −  detaili pöörlemissagedus, s-1; 
 
𝑚𝑘  −  sirgliikuva detaili mass, kg (550 kg). 
 
Üksikute detailide ehk selle ülesande kohaselt hammasrataste inertsimoment on [1]: 
𝑅2
𝐽
𝑕
𝑖 = 𝑚 ∙ 𝜌2 = 𝑚 ∙
2  
(6.2) 
kus 
𝜌  on  hammasratta inertsraadius, m. 
 
Silindrilise keha mass, mis on vajalik inerstimomendi leidmiseks, saadakse: 
𝑚
2
𝑟 = 𝑉 ∙ 𝛿 = 𝜋 ∙ 𝑅𝑕 ∙ 𝑕 ∙ 𝛿, 
(6.3) 
 
kus  𝑚𝑟  on  hammasratta mass, kg; 
 
𝛿 
−  materjali tihedus (𝛿𝐹𝑒 = 7874 kg/m3); 
 
𝑉 
−  hammasratta ruumala, m3; 
 
𝑅𝑕  −  hammasratta raadius, m; 
 
𝑕 
−  hammasratta paksus, m. 
 
Vastavalt valemitele 6.2 ja 6.3 leitud tulemused on kantud tabelisse 6.1. 
 
Tabel 6.1. Reduktori hammasrataste ja veoratta andmed ning inertsimoment 
 
Jrk. 
Raadius  Paksus 
Mass 
Pöörlemis-
Inertsiraadiuse 
Inertsimoment 
Ruumala V, m3 
nr. 
R, m 
h, m 
m, kg 
sagedus n, s-1 
ruut ρ2, m2 
J, kg∙m2 
1 
0,015 
0,003 
0,00000212 
0,02 
23,58 
0,00011 
0,000002 
2 
0,03 
0,003 
0,00000848 
0,07 
11,79 
0,00045 
0,000030 
3 
0,015 
0,003 
0,00000212 
0,02 
11,79 
0,00011 
0,000002 
4 
0,03 
0,003 
0,00000848 
0,07 
5,90 
0,00045 
0,000030 
5 
0,015 
0,003 
0,00000212 
0,02 
5,90 
0,00011 
0,000002 
6 
0,03 
0,003 
0,00000848 
0,07 
2,95 
0,00045 
0,000030 
7 
0,015 
0,003 
0,00000212 
0,02 
2,95 
0,00011 
0,000002 
8 
0,035 
0,003 
0,00001138 
0,09 
1,273 
0,00060 
0,000054 
  
 
Vastavalt  valemile  6.1,  kasutades  tabelist  6.1  leitud  andmeid,  leiti  kogu  süsteemi 
inertsimoment: 
𝑛 2
𝜐2
23,58 2
𝐽 = 𝐽
𝑖
𝑚 + Σ𝐽𝑖  
  + Σ𝑚
= 0,00144  + 0,000002  
  +
𝑛
𝑘
2
 
𝑛
4𝜋2𝑛𝑛
23,58
11,79 2
11,79 2
5,90 2
5,90 2
+0,00003  
  + 0,000002  
  + 0,00003  
  + 0,000002  
  +
23,58
23,58
23,58
23,58
 
 
2,95 2
2,95 2
1,273 2
+0,00003  
  + 0,000002  
  + 0,000054  
  +
23,58
23,58
23,58
 
1
+550 ∙
= 0,026509 𝑘𝑔 ∙ 𝑚2
4 ∙ 𝜋2 ∙ 556,02
 
 
Kogu süsteemi inertsimoment on 0,026509 kg∙m2. 
 
 
 
7. AJAMI JUHTIMINE 
 
Mootori  kaitseks  lühiste  ja  ülekoormuse  eest  on  kasutatud  mootorikaitselülitit.  Vagoneti 
juhtimiseks   on  kaks  võimalust.  Esimene  distantsjuhtimispuldist,  mis  paikneb 
automaatikakilbil ning vagoneti juurest raadiopuldiga. Juhtimissüsteemi valik toimub ohutuse 
tagamiseks  automaatikakilbilt  võtmega  lüliti  abil.  Esimese  positsiooni  korral  on  valitud 
distantsjuhtimispult,  kus  vastavalt   surunupplüliti   SK2.1  on  edasi  liikumiseks  ning  SK2.2 
tagasi liikumiseks. Lõpulüliti LS1 abil kontrollitakse värava avatud olekut. Kui värav on kinni 
on LS1 avatud olekus. Jõudes lauda väravani rakendub Lõpulüliti SK3.1 ning enne väljumist 
SK3.2,  mis  seiskavad  mootori  värava  suletud  oleku  korral.  Kui  värav  on  avatud  jätkub 
liikumine ning olenevalt  suunast antakse helisignaal viitega  avanevate lülitite kaudu S2 või S4 
pasunani.  Viitega  sulguvate  lülitite  S1  ja  S3  viiteaeg  peab  olema  veidi  suurem  S2,  S4 
avanemisajast. 
Tabel 7.1. Valitud komponentide loetelu [6,10-24] 
 
Kogus, 
Positsioon 
Nimetus 
Mudel 
Tootja 
tk 
M1 
Mootor 
1 
M2BA 80 MA  
ABB 
KM1, KM2 
Kontaktor  
2 
VB6-30-10-P-01 
ABB 
F2F 
Mootorikaitse 
1 
MS116-1.6 
ABB 
F1 
Kaitselüliti  
1 
S203-C10 
ABB 
F2 
Kaitselüliti 
1 
S201-C10 
ABB 
S1, S3 
Viitega lüliti NO 
2 
CT-ERD.12 
ABB 
S2, S4 
Viitega lüliti NC 
2 
CT-AHD.12 
ABB 
S5 
Avariistopp 
1 
INCA1 
ABB 
SS1 
Võtmega lüliti 
1 
M2SSK2-101 
ABB 
SK2.1, SK2.2 
Surunupplüliti 
2 
XB7NA15341 
SCHNEIDER 
H1...H2 
Märgutuli 
2 
KL70-123L 
ABB 
P2 
Signaalpasun 
1 
WERMA 230V 92dB 
WERMA 
LS1 
Lõpulüliti 
2 
LS31P10B11 
ABB 
SK4.2 
Lõpulüliti 
2 
LSC40PC11 
ABB 
KM3.1 
Kaugjuhtimispult 
1 
PN-TX-MD3 
TeleRadio 
KM3 
Vastuvõtja  
1 
PN-RX-MN5 
TeleRadio 
 
Pärast helisignaali rakendub vastav kontaktori  mähis  olenevalt liikumissuunast kas KM1 või 
KM2. Kui juhtpuldi valik võtmega lüliti SS1 on raadiojuhtimis asendis jäetakse juhtskeemist 
välja  surunupplülitid,  mille  asemel   toimivad   kaugjuhtimispuldi  nupud  SK4.1  või  SK4.2. 
Juhtimisskeem on toodud lisas 2. 
 
 
8. ENERGIAKULU  
 
Energiakulu  arvutamisel  arvestatakse,  et  loomi  toidetakse  8  korda  päevas.  [25]  Mootori 
tööaeg  aastas leitakse valemi 8.1 järgi: 
 
8 ∙ 𝑡
8 ∙ 243
𝑡
𝑙
𝑎 =
∙ 365 =
∙ 365 = 197,1 h,
3600
3600
 
(8.1) 
kus  𝑡𝑎  on  mootori aastane tööaeg, h; 
 
Ekvivalentne  võimsus  on  leitud  valemis  4.3  ja  see  on  462,8  W.  Kui  ekvivalentne  võimsus 
erinev nimivõimsusest, siis on kasutegur leitav järgmiselt [1]: 
1
1
𝜂𝑚1 =
𝑥
= 0,739, 
𝑘
0,84
1 − 𝜂
(8.2) 
1 +  
𝑛
𝛾 + 𝛾
1 − 0,745 0,7 + 0,7
𝜂
 
1 +  
𝑛
𝑥𝑘 + 1
0,745   0,84 + 1
kus  𝑥𝑘  on  koormustegur, 𝑥𝑘 = 𝑃𝑒𝑘𝑣 /𝑃𝑛. 
 
Tarbitav võimsus on seega: 
 
𝑃
462,8
𝑃
𝑒𝑘𝑣
𝑡𝑎𝑟 =
= 626,3 W ≈ 0,626 kW,
𝜂
 
(8.3) 
𝑚1
0,739
kus  𝑃𝑡𝑎𝑟   on  võrgust tarbitav võimsus, W; 
 
𝜂𝑚1  −  mootori kasutegur Pekv korral. 
 
 
 
Rippvagoneti aastane energiakulu avaldub järgmiselt [1]: 
 
𝐴 = 𝑡𝑎 ∙ 𝑃𝑡 = 197,1 ∙ 0,626 = 123,4   𝑘𝑊 ∙ 𝑕, 
(8.4) 
 
kus 
𝐴  on  aastane tarbitav elektrienergia kulu, kW ∙ h. 
 
Valemist 8.4 avaldub, et projekteeritava rippvagoneti aastane elektrienergia kulu on  
123,4 kW∙h.  
 
 
 
 
KOKKUVÕTE 
 
Kursusetöös leiti trossajamiga rippvagonetile, mida kasutatakse sigalates sööda jaotamiseks, 
sobilik  elektriajam.  Vastavalt  arvutustele  osutus  sobilikuks  0,55  kW  ABB  mootor  M2BA 
80MA.  Nõutud  liikumiskiirese  1,2  m/s  saavutamiseks  arvutati  ka  sobiliku  reduktori 
parameetrid.  Koostati  süsteemi  juhtimisskeem,  mis  võimaldab  vagoneti  liigutamist  nii 
automaatikakilbil asuvast distantsjuhtimispuldist kui ka vagoneti juurest kaugjuhtimispuldist. 
Leitud aastane elektrienergiakuluks saadi 123,4 kW∙h.  Üldine ruumiplaan on esitatud lisas 3. 
Eesmärgiks seatud ratsionaalse ajami leidmine sai täidetud, pidades silmas ette antud nõudeid. 
 
 
KIRJANDUS 
 
1.   Liiske ,  M.  Elektriajamite  kursuseprojekti  ülesanded  ja  koostamisjuhend.Tartu,  EMÜ, 
2005. 39 lk. 
2.  Veinla, V. Farmide mehhaniseerimine. – Tln.: Valgus, 1987. 
3.  Liiske, M. Tehnoloogiaseadmete elektriajamid. I osa. – Tartu: EPMÜ , 1998. 98 lk. 
4.  The 
Engiineering 
Toolbox. 
Wire  
Rope 
– 
Strength . 
Kättesaadav: 
http://www.engineeringtoolbox.com/wire-rope-strength-d_1518.html (11.01.2016) 
5.  Gabolde,  G.,  Nguyen,  J-P.  Drilling  Data   Handbook .   Paris ,  IFP,  2006.  74  lk. 
Kättesaadav:   https://books.google.ee/books?id=u8cMooI1S_IC&lpg=RA4-PA3&dq= 
Efficiency%20of%20Wire%20Rope%20Reeving&pg=PP1#v=onepage&q=Efficiency 
%20of%20Wire%20Rope%20Reeving&f= false  (11.01.2016) 
6.  ABB. Low  voltage  general  performance  IE2 high efficiency motors according to EU 
MEPS.  Kättesaadav:   http://www.elektroskandia.ee/pub/tooted/toostus/General_perfor 
mance_IE2_motors_EU_MEPS_9AKK105789_EN_01_2013_Rev_A.pdf (20.12.14). 
7.  The 
Engiineering 
Toolbox. 
Metals  
– 
Specific  
Heats. 
Kättesaadav: 
http://www.engineeringtoolbox.com/specific-heat-metals-d_152.html  (20.12.14). 
8.  Liiske, M. Elektriajamid. Trt.: EPMÜ Kirjastus, 2001. 254 lk 
9.  Liiske, M. Elektriajamite ülesanded. – 32 lk. 
10. Reversing  Contactors.  Kättesaadav:   http://www.abb.com/product/seitp329/4ca72 
220d6dd2dc5c12579140032cd3d. aspx ?tabKey=2&gid=ABB.BBCGJL1211909R0101
&cid=9AAC100159 (18.01.2016) 
11. Tootekaart.  –  Elektroskandia.  Kättesaadav:   http://www.elektroskandia.ee/hinnakiri/ 
kood/370002044 (18.01.2016) 
12. Data  Sheet.  Kättesaadav:   http://new.abb.com/products/ABB2CDS253001R0104 
(18.01.2016) 
13. Data  Sheet.  Kättesaadav:   http://new.abb.com/products/ABB2CDS251001R0104 
(18.01.2016) 
14. Electronic  Timers,  CT-D  range.  Kättesaadav:   http://new.abb.com/products/ABB2CD 
S251001R0104 (18.01.2016) 
15. The  electronic  timers  with  MDRC  design.  Kättesaadav:   http://new.abb.com/low -
voltage/ products /electronicrelays/electronic-timers/ct-d (18.01.2016) 
16.  Emergency   stop  for  enclosure  installation  Kättesaadav:   http://new.abb.com/low -
voltage/products/ safety -products/emergency-stops-and- pilot -devices/ inca  (18.01.2016) 
17. Pilot 
Devices 
- 
Modular 
Range. 
Kättesaadav: 
http://www.abb.com 
/product/seitp329/cbe5e0c2634c6ad3c12577ca004f5f10.aspx?tabKey=2&gid=ABB1S
FA611281R1001&cid=9AAC100141 (18.01.2016) 
18. Tootekaart. 
–  Elektroskandia.    Kättesaadav:   http://www.elektroskandia.ee/ 
hinnakiri/kood/230003356 (18.01.2016) 
19.  Signal  
towers  
and 
beacons. 
Kättesaadav: 
http://new.abb.com/low -
voltage/products/pilot-devices/signaling-devices (18.01.2016) 
20. Signaalpasun. 
Kättesaadav: 
http://www.westbalt.eu/store/index.php/signal-horn -
werma-230v-92db.html (18.01.2016) 
 
21. Data  Sheet.  Kättesaadav:   http://new.abb.com/products/ABB1SBV010110R1211 
(18.01.2016) 
22. ABB 
Limit  
switches. 
Kättesaadav: 
https://library.e.abb.com/public/ 
3cd6d72407282b0385257af60077244c/1SXU000023C0202%20RevA_08_Limit%20s
witches .pdf (18.01.2016) 
23. Saatja Panther IP67 . Kättesaadav:  http://www.tele-radio.com/ee/tooted/ (18.01.2016) 
24. Vastuvõtja Panther. Kättesaadav:  http://www.tele-radio.com/ee/tooted/ (18.01.2016) 
25. Liiske, M. Tehnoloogiaseadmete elektriajamid. II osa. – Tartu: EPMÜ, 2001. 81 lk. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISAD