Принцип дії та різновиди вантажопідйомних механізмів

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Інженерний аналіз системи

Прості вантажопідйомні механізми.

Вантажопідйомна машина - це підйомний пристрій циклічної дії з зворотно-поступальним рухом вантажозахватного органу, що перетворюється в просторове.

В залежності від умов експлуатації вантажопідйомної машини встановлені наступні режими її роботи: ручний (при ручному приводі), легкий Л; середній С; важкий Т; надмірно важкий ВТ. Ручний режим позначається буквою Р. Режими роботи вантажопідйомних механізмів характеризуються по наступних показниках:

коефіцієнт використання механізму по вантажопідйомності kв;

коефіцієнт використання механізму на протязі року kр;

коефіцієнт використання механізму на протязі доби kд;

відносний час включення механізму (ПВ, %);

частота включення (ЧВ, %) на протязі години;

температура навколишнього середовища (повітря) в градусах.

До основних параметрів вантажопідйомних механізмів відносяться: вантажопідйомність даної машини, виліт стріли, висота підйому, швидкість піднімання чи опускання вантажу, довжина стріли, база, колія, швидкість переміщення ходового візка.

Рисунок 1.1. Електрошпиль. а - з горизонтальним барабаном; б - з вертикальним барабаном; 1 - тяговий канат; 2 - фрикційний барабан; 3 - рукоятка керування; 4 - відхиляючий блок; 5 - контроллер; 6 - допоміжний барабан; 7 - допоміжний електродвигун; 8 - основний електродвигун; 9 - зубчастий редуктор

Рисунок 1.2. Таль з ручним приводом з співвісною зубчастою передачею

Для внутрішньо цехового і міжцехового транспортування вантажів застосовують компактні підйомні механізми - талі. При невеликих вантажопідйомностях і швидкості піднімання вантажу застосовують лебідки з ручним приводом, в яких обертання барабана здійснюється за допомогою приводних рукояток з гальмом, що автоматично зупиняє барабан при зупинці обертання рукоятки.

Таль - це вантажопідйомний пристрій з ручним, електричним або гідравлічним приводом, який призначений для вертикального піднімання, опускання, а також для горизонтального переміщення підвішеного на гачок вантажу.

Талі з ручним приводом (рис. 1.1) використовують при монтажі і ремонті обладнання, а також на різних допоміжних робіт при монтажі конструкцій. Гачком 3 таль підвішують до конструкції будівлі, чи до спеціальних пристроїв (козлів). Вантаж піднімають іншим гачком. При обертанні тягового колеса ланцюгом 7 через черв`ячну передачу здійснюється піднімання чи опускання вантажу. Для утримання вантажу встановлено гальмо 2.

Рисунок 1.3. Електроталь ТЭ. 1 - нарізний барабан; 2 - електродвигун; 3 - двохпарний співвісний редуктор; 4 - стопорне електромагнітне гальмо; 5 - шків; 6 - лопаті; 7 - автоматичне спускове дискове гальмо; 8 - зубчата муфта; 9 - отвір; 10 - механізм пересування; 11 - механізм підйому 12 - кільцевий струмовідвід; 13 - кінцеві вимикачі підйому і опускання; 14 - шкаф електроапаратури; 15 - кріплення; 16 - зварний корпус

Для внутрішньо цехового і міжцехового транспортування вантажів, обслуговування поточних і автоматичних ліній, станків, тощо застосовують компактні підйомні лебідки -- талі, які мають ручний, електричний або пневматичний привід. Талі встановлюються стаціонарно або на пересувних візках. На рис. 1.3 зображена таль з ручним приводом з співвісною зубчастою передачею. Її підвішують до опори за гачок 3. Привід талі здійснюють за допомогою нескінченного ланцюга 7, що знаходиться в зачепленні з приводним колесом 4. Як вантажний елемент в таких талях використовують пластинчастий ланцюг 1 або зварний ланцюг, що калібрується.

Вантажопідйомність електроталей складає 0,25…15 т, швидкість підйому 5…25 м/хв. На рис. 1.4, а представлений загальний вигляд електроталі ТЭ вантажопідйомністю до 5 т, що забезпечує підйом вантажу на висоту 3…18 м із швидкістю 8 м/хв; швидкість пересування (при управлінні з підлоги) рівна 20 м/хв. Механізм підйому цієї електроталі складається з електродвигуна 2, статор якого запресований в нарізний барабан 1, унаслідок чого зменшується довжина талі і її маса. Через двохпарний співвісний редуктор 3 крутний момент ротора двигуна передається на барабан. Таль обладнана двома гальмами: стопорним електромагнітним гальмом колодки 4 і автоматичним спусковим дисковим гальмом 7. Гальмівний шків 5 стопорного гальма 4, забезпечений лопатями 6, укріплений на консолі швидкохідного валу редуктора і виконує роль вентилятора, що охолоджує обмотки двигуна. З'єднання барабана з вихідним валом редуктора здійснене за допомогою зубчатої муфти 8, яка компенсує неточності монтажу. Із сторони, протилежної редуктору, розташована шафа електроапаратури 14, в якому розташовуються пускачі механізму пересування 10 і механізму підйому 11, кільцевий струмовідвід 12 і кінцеві вимикачі 13 підйому і опускання, що обмежують крайні верхнє і нижнє положення гачка. Кабель керування вводиться в шафу електроапаратури через отвір 9. Редуктор 3 і шафа електроапаратури сполучені між собою зварним корпусом 16.

Конструкція електроталі ТЭ-500 вантажопідйомністю 5 т зображена на рис. 1.5, а. Барабан 2 розташований між фланцевим електродвигуном серії 4А з прибудованим конусним гальмом і планетарним редуктором 3. Основна швидкість підйому вантажу рівна 12 м/хв. Для отримання малої швидкості підйому таль забезпечена додатковим електродвигуном 4 з редуктором, що встановлюється на торці основного редуктора 3. Таль випускається для висот підйому від 6,3 до 32 м. З метою підвищення безпеки роботи таль забезпечена обмежувачем вантажопідйомності пружинно-важельного типу з установкою зрівноважувального блоку на ексцентриковій втулці.

Рисунок 1.4. Електроталь ТЭ-500. а - з керуванням знизу; б - з керуванням з кабіни; 1 - електродвигун; 2 - барабан; 3 - редуктор; 4 - допоміжний електродвигун.

Однорельсові візки з талями знаходять широке застосування для передачі вантажів між цехами, для подачі вантажів на склад або з складу в цех, для завантаження вагранок, подачі землі і т.п. Як вантажозахватне пристосування електроталі можуть мати гачок, підйомний електромагніт або спеціальний захват для штучних або сипких вантажів. Для зниження розмірів зубчатих передач талі застосовують високоякісні леговані сталі (хромонікелеві, хромисті і т.п.). При швидкості пересування, що перевищує 32 м/хв, механізм пересування візка забезпечується стопорним гальмом. При менших швидкостях механізм пересування працює без гальма.

Також до вантажопідйомних машин відносяться різноманітні крани: мостові, козлові, будівельні, монтажні, для полігонів залізобетонних виробів, штучних вантажів, а також стрілові самохідні загального призначення.

Основні характеристики фланцевих електродвигунів.

Для приводу підйомно-транспортних машин великі переваги отримали електродвигуни змінного струму. Для приводу механізмів вантажопідйомних машин застосовують кранові асинхронні електродвигуни, що характеризуються перенавантажувальною здатністю. Але зручними в експлуатації є асинхронні двигуни з коротко замкнутим ротором, які застосовуються для привода електроталей, кран-балок, тихохідних механізмів кранових підйомників, які працюють в поворотно-короткочасному режимі при невеликій частоті включення. При більш напруженому режимі застосовують електродвигуни з контактними кільцями. Для вантажопідйомних механізмів невеликої потужності (до 15 кВт) широко застосовують фланцеві електродвигуни.

Електродвигуни підбираються по каталогу, відповідно до статичної потужності, відповідно до режиму експлуатації механізму.

Для вибору електродвигуна, коли задана вантажопідйомність і швидкість піднімання вантажу для привода вантажопідйомного механізму найкраще використовувати формулу:

Де Q - вантажопідйомність механізму підйому вантажу (кгс), vв - швидкість піднімання вантажу (м/с), зм - ККД механізму підйому (0,8 … 0,92).

Послідовність вибору електродвигуна:

По заданому графіку роботи механізму визначають фактичне значення ПВф.

- Визначають статичну потужність двигуна при роботі механізму з номінальним вантажем відповідно до вказівок, приведених в розділах, де розглядаються окремі механізми вантажопідйомних машин.

- Для вибраного двигуна визначають середній пусковий момент Мпуск.

- Відповідно до графіка роботи механізму визначають статичний момент Мс, а також час пуску tп.

- По рівняннях визначають середньоквадратичний момент і середньоквадратичну потужність. По цій середньоквадратичній потужності проводять остаточний підбір двигуна по каталогу.

Класифікація електродвигунів.

Для приводу вантажопідйомних механізмів широке застосування знайшли електродвигуни. У підйомно-транспортних машинах застосовуються спеціальні кранові і металургійні двигуни постійного струму серії Д і двигуни загально промислового типу серії 2П, кранові і металургійні асинхронні двигуни змінного струму з фазним ротором серії MTF і МТН, а також кранові і металургійні двигуни з коротко замкнутим ротором серії MTKF і МТКН, а в приводах малої потужності застосовують асинхронні двигуни єдиної серії 4А з коротко замкнутим ротором. Так, для приводу електроталей, кран-балок і підйомників, а також для приводу механізмів пересування широко використовуються асинхронні електродвигуни 4А-С з коротко замкнутим ротором і з підвищеним ковзанням і двигуни 4АР з підвищеним пусковим моментом.

У приводах ліфтів масового застосування використовують асинхронні ліфтові електродвигуни з коротко замкнутим ротором; двошвидкісні мало шумні типів 4АН (захищені) і 4ЛФ (з примусовою вентиляцією). Трифазні коротко замкнуті одно- і двошвидкісні двигуни типу 4АЕ з вбудованим гальмом застосовують в приводі електроталей і тягачів монорельсових доріг.

За способом збудження двигуни постійного струму підрозділяють на двигуни послідовного, паралельного і змішаного збудження.

Характеристика двигуна називається жорсткою, якщо при зміні моменту навантаження частота обертання двигуна змінюється трохи. Якщо ж при зміні навантаження проходить значна зміна частоти обертання, то така характеристика називається м'якою.

Двигуни з паралельним збудженням застосовують в тих механізмах, де за умовами технологічного процесу потрібен постійний момент на валу Т. можливість плавно і в достатньо широких межах регулювати частоту обертання. Двигуни змішаного збудження використовують в тих випадках, коли потрібен великий пусковий момент, і пом'якшена характеристика, наприклад, у машин, в яких навантаження в окремі моменти може бути близьке до нуля. Найчастіше двигуни змішаного збудження застосовують в механізмах повороту і пересування.

Двигуни з коротко замкнутим ротором надійніші в експлуатації і дешевші. Вони застосовуються для приводу електроталей, кран-балок, механізмів кранів, підйомників і всякого роду допоміжних механізмів, що працюють в повторно-короткочасному режимі з порівняно невеликою частотою включень.

Асинхронні двигуни з фазним ротором мають дещо велику масу, габарити і вартість, зате втрати енергії в обмотках при перехідних процесах менше, ніж у двигунів з коротко замкнутим ротором. Тому їх раціонально застосовувати при більш напруженому режимі роботи.

Електродвигуни з фазним ротором застосовуються для приводу механізмів більшості кранів, підйомників, деяких екскаваторів.

По конструктивному виконанню електродвигуни підрозділяються залежно від способу кріплення і виду захисту від дії навколишнього середовища. Двигуни випускаються з вертикальним і горизонтальним розташуванням валу; з корпусом, що має для кріплення спеціальні лапи або фланець. Деякі двигуни мають одночасно і лапи і фланець. Фланцеві двигуни широко використовуються в приводі електроталей і деяких лебідок. У ряді випадків використовуються так звані вбудовуванні двигуни, що не мають станини, підшипникових щитів і валу. Такі двигуни вбудовуються безпосередньо в корпус машини, наприклад в барабан електроталі.

Все більше застосування в кранах і електроталях одержують двошвидкісні електродвигуни, що дозволяють перемиканням пар полюсів змінювати частоту обертання ротора і одержувати дві швидкості руху механізму.

Розглядаючи характеристики двигунів, слід розрізняти руховий і гальмівний режими їх роботи. У руховому режимі приводяться в рух робочі органи машини і відбувається підйом вантажу, пересування крана або візка.

У гальмівному режимі двигун уповільнює рух машини або перешкоджає розвитку надмірно високої швидкості (наприклад, при опусканні вантажу). При роботі в руховому режимі напрям обертання двигуна співпадає з дією моменту. У гальмівному режимі момент двигуна направлений проти напряму обертання.

Оскільки робота електроприводу вантажопідйомних машин відбувається в повторно-короткочасному режимі з частими пусками і зупинками, то вельми важливо забезпечити захист електродвигуна і пускової апаратури від перевантаження і перегріву. Тому всі машини забезпечуються різними автоматичними захисними і блокувальними пристроями.

Правильний вибір потужності електродвигуна має велике значення: двигун недостатньої потужності перегрівається і передчасно виходить з ладу (перевантаження двигуна з бавовняною і шовковою ізоляцією па 25 % скорочує його термін служби з 20 років до декількох місяців, а перевантаження на 50 % приводить двигун в непридатність протягом декількох годин); установка двигуна завищеної потужності економічно недоцільна і. крім того, призводить до зниження його енергетичних показників (ккд і коефіцієнта потужності у асинхронних двигунів), може привести до підвищеного зносу і навіть поломки елементів механізму.

Залежно від характеру виконуваної механізмом роботи розрізняють три режими нагріву електродвигуна: тривалий, при якому двигун встигає нагрітися до сталої температури динамічної рівноваги; короткочасний, при якому температура двигуна за час роботи не досягає сталого значення, а паузи між включеннями настільки великі, що двигун встигає охолодитися до температури навколишнього середовища; повторно-короткочасний, при якому двигун за час одного включення не встигає нагрітися до сталої температури, а за час паузи не встигає охолодитися до температури навколишнього середовища.

вантажопідйомний співвісний зубчастий електроталь

2. Переваги та недоліки різновидів електродвигунів

До переваг електродвигунів з коротко замкнутим ротором відносяться їх надійність в експлуатації і дешевизна їх виготовлення порівняно з іншими двигунами, прискорення при запуску двигуна, що має особливе значення для механізмів переміщення, плавне регулювання параметрів двигуна.

Недоліки електродвигунів з коротко замкнутим ротором: пусковий момент (а також прискорення механізму) при пуску має високі значення, близькі до максимальних, що затрудняє керування і викликає високі динамічні навантаження в елементах механізму і розкачування вантажу; всі пускові втрати, пропорційні кінетичній енергії приводу, йдуть на нагрів обмоток самого двигуна, в той час як в двигуні з фазним ротором частина втрат йде на нагрів пускових опорів, розміщених поза двигуном; ускладнення регулювання частоти обертання приводить до необхідності збільшення частоти включень, що також підвищує нагрів коротко замкнутих двигунів.

До недоліків двигунів з фазним ротором відносять: велика маса двигуна, габарити і вони дорогі, неможливість отримати жорсткі штучні механічні характеристики при малих частотах обертання.

Приклади використання електроталей.

Електроталі можуть бути використані в якості вантажопідйомних машин або в якості механізмів підйому в більш складних машинах при навантажуванні чи розвантажуванні вантажу, його переміщенні. Талі широко використовують у різних галузях народного господарства (при монтажних роботах, для ліфтів, в портах, в металургійному виробництві, в сільському господарстві, на заводах, в лісовому господарстві, на фермах, ремонтних майстернях, тощо).

При маневрених роботах на залізниці, в портах, для підйому якоря на судах, при підтягуванні різних вантажів широкого застосування знайшли шпилі - лебідки з фрикційним барабаном, який має горизонтальну або вертикальну вісь обертання.

Для внутрішньо цехового і міжцехового транспортування вантажів, обслуговування поточних і автоматичних ліній, станків, тощо застосовують компактні підйомні лебідки -- талі, які мають ручний, електричний або пневматичний привід.

Електроталі поділяють на талі з фланцевим двигуном і з двигуном, вмонтованим в барабан. Талі з фланцевим двигуном мають велику довжину, тому отримали менше застосування. Електроталі з двигуном, вмонтованим в барабан серії ТЭ мають вантажопідйомність: 0,5; 1; 2; 3,2; 5; 8; 12,5 і 16 т. Талі повинні працювати в приміщеннях чи під навісом при температурі навколишнього середовища -400 С … +400С.

При експлуатації електроталей в сильно запилених місцях (металургійні цехи) необхідно часто оглядати її механізми. Для експлуатації талей під дощем чи снігом, для цих умов необхідно мати загальний чи місцевий навіс.

Електроталі можуть працювати з різноманітними вантажозахватними пристроями і грейфером при навантаженні добрив, гною чи силосу.

Размещено на Allbest.ru