При известной мощности исполнительного двигателя возникает задача выбора его частоты вращения. Если известны скорость движения меха­низма и параметры редуктора (при применении унифицирован­ных редукторов), то эта задача решается однозначно. Однако во многих случаях, когда имеется возможность варьировать пара­метры механизма, оптимизация выбора частоты вращения испол­нительного двигателя имеет чрезвычайно важное значение.

Известно, что при одинаковой мощности габаритные размеры машины обратно пропорциональны номинальной частоте враще­ния. Однако для крановых двигателей существенную часть в об­щем балансе потерь составляют динамические потери, пропорци­ональные квадрату частоты вращения. Эти два противоречащих один другому фактора и определяют существование оптимальной с точки зрения использования кранового двигателя частоты вра­щения. Для реализуемой мощности кранового двигателя можно написать следующее выражение:

где Р_р и Р_г — соответственно реализуемая и габаритная мощности двигателя; b и с — коэффициенты, определяемые свойствами системы электропривода.

Исследование этого выражения на максимум позволяет по­строить график зависимости

приведенный на рис. 6.6. В качестве n_баз принята синхронная частота вращения четырехполюсной асинхронной машины, n_баз = 1500 об/мин.

График на рис. 6.6 иллюстрирует зависимость оптимальной частоты вращения двигателя от напряженности режима работы и маховых масс системы. Для механизмов тяжелого режима работы при больших приведенных маховых массах частота вра­щения двигателя составляет 600—1000 об/мин. И наоборот, для механизмов легкого режима работы целесообразно применение двигателей с номинальной частотой вращения 1500 об/мин.

Выпускаемые отечественной промышленностью асинхронные двигатели с фазовым ротором имеют синхронные частоты вра­щения 600, 750 и 1000 об/мин. Номинальные частоты вращения двигателей постоянного тока при мощности свыше 30 кВт также не превышают 1000 об/мин. Частоту вращения 1500 об/мин имеют только отдельные типы асинхронных короткозамкнутых машин мощностью до 30 кВт (в том числе двухскоростные двигатели при 2р = 4/24) и маломощные двигатели постоянного тока. Отсутствие асинхронных машин с синхронной частотой вращения 1500 об/мин объясняется недостаточной эффективностью применяемых в тра­диционных системах методов торможения и регулирования и определяемой этим недостаточной износостойкостью тормозных устройств при высоких частотах вращения двигателя. Стремление к унификации редукторов механизмов объясняет отсутствие бы­строходных двигателей постоянного тока с частотами вращения 1500 об/мин и выше.

Внедрение новых систем регулирования открывает перспек­тивы применения быстроходных машин переменного и постоян­ного тока и ставит перед краностроителями задачу освоения соот­ветствующих типов редукторов.

Также важно определение максимальных частот вращения. Поскольку отношение максимальных и номинальных частот вра­щения двигателя равно диапазону регулирования скоростей меха­низмов в верхней зоне D_B, следует определить оптимальные зна­чения указанных диапазонов. Критерием оптимизации является получение максимальной производительности механизма при заданной габаритной мощности двигателя и известных параметрах режима работы. На рис. 6.7 построены графические зависимости D_в = f (n_ном), полученные при проведении исследований, анало­гичных приведенным выше.