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板球屏幕

应用说明

板球场的屏幕是板球运动所必需的设备。传统上这项运动中所使用的球是红色的,击球员不容易看到球。这种屏 幕的目的是营造出反衬背景,从而利于击球员将注意力集中到朝他飞来的球上。对于夜间比赛,当仍旧使用红色 球时,屏幕就是白色的。随着这项运动逐渐发展,有时比赛还会使用白色的球。在这种情况下,白色屏幕不会起 到反衬的作用,因此要用黑色屏幕,而不是白色屏幕。
由于这项运动的各种动态情况,屏幕不会在整个比赛中保持在同一个位置。根据比赛中的光线和比赛进程,在比 赛中,屏幕必须移动到预先设置的位置。当然,为了避免干扰比赛,这种移动必须快速进行。屏幕一旦移动就 位,就不应该再移动,以免分散参赛选手的注意力。通常,在板球场上有两块屏幕,位于球场两边。这两块屏幕 经常设置在有轮子的小车上,由人力移动。
由于屏幕的重量和尺寸不同,为了使这种移动操作更加方便 速,在特别重要的板球场上,这些屏幕是设置在轨 道上的,能自动移动。

历史上板球运动游戏规则有过多次改变,板球比赛时间长度不一:根据要进行的比赛的类型,比赛可能持续 5 天,每天都要 行数小时。在澳大利亚,最重要的板球奖杯是“骨灰杯”,这是 澳大利亚和英国之间的对抗 赛(最传统的比赛)。这种比赛是由一系列的比赛组成的,称为系列赛。每个系列赛都包含 3 场比赛,每场比 赛长达 5 天。在重要的板球场上,一年中参赛球队数 约为 12 支,因此每年约有 50 场比赛。

应用 - 数据

为了澳大利亚和英国之间的“骨灰杯”,2013 年 12 月,塔斯马尼亚的 Bellerive 板球场安装了这套设备。

屏幕非常大,这正是为了适应使用要求;屏幕尺寸为 6m x 6m,安装在一个钢制的小车上。屏幕和小车的总重 为 5,000 kg。屏幕通过橡胶车轮在轨道上运动,车轮直径 370 mm。

为了确定适当的设备尺寸,必须考虑地理位置和地形原因。塔  尼亚的风比较多,风速最高可达到 70 km/h 以上。因此,屏幕必须保持位置不动,保障球员和观众的安全。屏幕必须移动的最大距离为 10 - 15 米。为避 免延缓比赛,屏幕必须快速移动到位,因此,用于执行移动操作的时间必须在约 15-25 秒之内完成。移动到位 后,屏幕必须保持静止 1 到 6 分钟,然后再移动到新的位置。由于安全原因以及比赛规则的原因,一旦屏幕到
位,则绝对不能自由移动。正如上文所述,一场板球赛可能会持续几天,每天会持续约 8 小时。Bellerive 板 球场,每年约有 50 天都有比赛。在比赛日,屏幕每天平均要使用 8 小时,在比赛中要移动 20 到 100 次。

选择产品及规格

为了正确地选择适合于这项应用的减速机,必须考虑到上述所有特点。首先要确定轨道上轮子的转速。轮子连 接到减速器的输出轴上。屏幕必须移过的最大距离为 10 - 15 米。移动时间在 15 - 25 秒之间,轮子直径为 370 mm。从这些数据可以估算出轮子转速为 35 rpm。如果连接到减速器的电机是速度约为 1,400 rpm 的三相 四 极异步电机,那么传动比约为 i = 40。

所需的减速器输出力矩取决于两部分:一部分是屏幕的重量和小车的重量,另一部分是本地区的强风所引起的 帆效应。从这些具体条件可以计算出所需的最小力矩为 M2 = 1,000 Nm。由减速器输出轴的力矩值和速度值可 以 推算出所需要的功率约为 5 kW。

为了确定安全系数,假定由于风、屏幕的尺寸和形状,载荷很重,运行时长约为每天 8 小时,每小时启动 60 次。

Motovario 解决方案

对于这个案例,最好的解决方案是有自锁电机的垂直轴减速机。
首先根据上述特点计算出安全系数:从目录 B 中的曲线得出最小安全系数为 1.6。
这个案例所选择的减速器是垂直轴减速器 B103UC,传动比为i=41.1。连接到这个减速器的电机是型号为 100 的自锁式四极电机,它提供的功率可达 3 kW。该方案可提供:
   - 输出转速 34 rpm
   - 输出力矩 757 Nm,安全系数 2.2
   - 本案例所需的输出功率未超出本产品的许可范围:热功率、最大力矩和输出轴上的最大径向载荷。

为了得到所要求的功率,需要安装两套所选择的减速机。考虑到冗余系数,安装了两套独立的减速机,其安全 系数比一套减速机所要求的系数要高得多,这可以保证运行的连续性:如果一套装置停止运转,另一套还可以 继续工作,而不会中断比赛。

选择垂直轴减速器 (B) 的原因是传动效率;这种减速器能够保证的最低传动效率为 90%,在工作条件好的情况 下还能达到 95%。这种减速器连接有自锁电机:其制动器可以保证屏幕在比赛进程中保持位置不动。如果两台电 机的电源都中断,还可以通过解锁手柄释放制动器,以手动移动屏幕。

完整的技术方案还包括一台 7.5 kW 的变频器,远程控制设备(非 Motovario 供货)通过它来控制这两台减速 机。该远程控制设备可以在远处控制屏幕的移动。

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