Электропривод грузоподъемных машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Во всех отраслях промышленности, на транспорте и в строительстве для подъема и перемещения грузов используются грузоподъемные краны, мощность электропривода которых находится в интервале от сотен ватт до тысяч киловатт.

Рабочие механизмы грузоподъемных кранов обеспечивают перемещение грузов в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Подъем груза осуществляется механизмом подъема. На кранах может быть установлено до трех механизмов подъема различной грузоподъемности. Перемещение груза по горизонтали на мостовых и козловых кранах осуществляется с помощью грузовой тележки и самого крана, а на стреловых кранах - с помощью механизмов поворота, изменения стрелы или грузовой тележки стрелы. Всеми механизмами кранов управляет из одного места - кабины или поста управления.

Одним из основных параметров грузоподъемных кранов является номинальная грузоподъемность Q, т. е. небольшая масса поднимаемого или перемещаемого груза, а также скорость вертикального или горизонтального перемещения груза. Грузоподъемность непосредственно не характеризует параметры электропривода, поскольку даже при очень большой грузоподъемности мощность электропривода может быть невысокой, однако увеличение грузоподъемности кранов связано с повышением надежности тормозных устройств и общей надежности электропривода.

По назначению разнообразные грузоподъемные машины можно объединить в три группы:

Универсальные грузоподъемные машины - краны, лебедки, тали, служащие для подъема и перемещения различных грузов при помощи крюкового подвеса на грузовом тросе;

Грузоподъемные машины для выполнения определенных технологических операций в промышленности, на транспорте и в строительстве;

Краны для выполнения строительных, монтажных и ремонтных работ, связанных с перемещением машинного оборудования.

Башенным краном называют кран со стрелой, закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни. Вследствие Г-образной компоновки башенный кран полностью охватывает строящиеся здание, обеспечивая подачу материалов в любую точку возводимого здания. Поэтому башенные краны получили широкое распространение практически во всем мире.

Необходимость возведения разных по параметрам и конфигурации зданий и сооружений привело к созданию различных по конструкции кранов.

По типу применения стрел краны разделяются на три основные группы: с подъемной; с балочной; и с шарнирно-сочлененной стрелой.

С классификацией кранов по типу стрелы тесно увязано деление кранов по способу изменения стрелы: без изменения вылета; с установочным изменением вылета, т. е. с изменением вылета без груза на крюке; с маневровым изменением вылета с грузом на крюке.

По конструкции башен краны разделяют, на краны с неповоротной и краны с поворотной башней.

С конструкцией башни тесно увязаны системы уравновешивания, по которым все краны разделены на краны: без противовеса (неповоротные), с неподвижно установленным (верхним или нижним) противовесом, с подвижным противовесом.

По способу установки на строительной площадке башенные краны разделяют на стационарные, самоподъемные и передвижные. Стационарные прикрепляемые к возводимому зданию, называют приставными.

Передвижные краны, работающие на одном месте и лишь перемещающие груз с одной стоянки на другую, следствие отсутствия собственного ходового устройства или невозможности передвижения в рабочем положении, называют переставными.

По типу ходового устройства передвижные башенные краны разделены на рельсовые, автомобильные, пневмоколесные, гусеничные и шагающие. Наиболее распространены рельсовые башенные краны, так как установка кранов на рельсовых путях упрощает конструкцию и эксплуатацию кранов и повышает безопасность его работы. Наличие у кранов автомобильного, пневмоколесного и гусеничного хода позволяет обойтись без рельсовых путей, что, снижает общую стоимость строительно-монтажных работ и повышает мобильность кранов, но приводит к усложнению конструкции и увеличению их массы. Башенные шагающие краны сочетают в себе элементы рельсового и шагающего хода. ^[4]

1. Технологическое назначение промышленной установки (механизма), краткое описание ее конструкции, кинематической схемы и режима работы

Автомобильные краны - наиболее распространённые стреловые самоходные краны. Они применяются для строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ.

Краны различают с одномоторным приводом, где все механизмы приводятся в действие от основного двигателя внутреннего сгорания - двигателя шасси, и с многомоторным приводом, в котором каждый механизм приводится в действие своим индивидуальным двигателем.

По типу стрелового оборудования краны могут быть с телескопической стрелой и жёстким подвесом, с решетчатой стрелой и гибким подвесом и в башенно-стреловом исполнении, а так же со стрелами с гусками.

Автомобильные краны имеют механический, гидравлический и электрический приводы.

Механический привод включает силовую установку базового шасси, коробку отбора мощности, коробку скоростей, распределительную коробку, силовые канатные барабаны. Электрический привод состоит из силовой установки базового шасси, коробки отбора мощности, генератора, питающего электрическим током электродвигатели механизмов крана.

Для увеличения устойчивости кранов неповоротная часть кранов снабжается рамой, имеющей выносные опоры, увеличивающие опорный контур, а также специальные устройства - стабилизаторы, выключающие рессоры заднего моста при работе без выносных опор.

Кинематические схемы кранов с механическим приводом, системы управления кранов с электрическим и гидравлическим приводом позволяют совмещать рабочие движения изменения вылета и вращения с подъёмом (опусканием) крюка.

В отдельных случаях допускается передвижение кранов с грузом на крюке ограниченной массы. При этом стрела должна быть расположена в секторе задних колёс и направлена по продольной оси шасси с высотой подъёма не более 0,5 м.

Грузовые характеристики кранов для каждой длины стрелы и каждого положения существенно различны. При работе на выносных опорах грузоподъёмность на 80% выше, чем без выносных опор.

Управление кранами осуществляется при передвижении - из кабины автомобиля, при работе - из кабины крановщика, расположенной на вращающейся части крана.

Кран АБКС - 5 смонтирован на шасси автомобиля МАЗ - 500 и имеет максимальную грузоподъёмность 10 т. Используется со стрелами длиной 10 и 16 м. Кран также оснащён устройством для подтягивания грузов в рабочую зону. Может работать только на выносных опорах. С грузом перемещение не предусмотрено. Возможны любые совмещённые движения.

2. Требования, предъявляемые к электроприводу, схеме управления и защиты

Грузоподъемные машины могут быть установлены не только в помещениях, но и на открытом воздухе. При работе в помещениях многие краны находятся непосредственно над линиями технологических механизмов в среде с повышенной температурой, высокой концентрацией пыли, при наличии в воздухе паров слабых кислот и щелочей. Некоторые краны в процессе эксплуатации передвигаются из отапливаемых помещений на открытый воздух и обратно. При этом на изолирующих поверхностях возможна конденсация влаги, которая вместе с производственной пылью значительно снижает электрическую прочность изоляции электрических машин и аппаратов.

Поэтому в общем виде условия работы кранового оборудования следующие:

Перепад температуры окружающей среды от -40 до +40 ⁰С;

Относительная влажность воздуха - 90% при температуре окружающей среды +25 ⁰С;

Суточное осаждение пыли (в том числе токопроводящей) из воздуха 5 г/м²;

Суточное осаждение паров слабых кислот из воздуха 500 мг/м²;

При вибрации в диапазоне частот 1 - 50 Гц с максимальным ускорением 0,5 g и одиночно повторяющимся ударами с максимальным ускорением до 3 g. ^[1]

Электрооборудование, устанавливается на кранах, с учетом специфики его эксплуатации должно иметь повышенную механическую прочность, быть устойчивым к различным перегрузкам и в тоже время быть предельно простым при обслуживании и ремонте.

На основе многолетней практики эксплуатации кранового электрооборудования выработаны следующие общие требования к нему:

Расстояние между находящимися под напряжением частями с разными потенциалами, а также между частями, находящимися под напряжением, и заземленными металлическими частями выбирается в соответствии с табл. 2.1

Таблица 2.1 Изоляционные расстояния в крановом электрооборудовании

Весь стационарный внутренний монтаж электрического оборудования должен выполняться медным многожильным проводом сечением не менее 1,5 мм².

При монтаже контакторов, размыкающих цепи постоянного тока, они должны возвышаться над пластмассовыми деталями (отстоять от них) не менее чем на 6 мм.

Сопротивление изоляции электрооборудования между фазами (полюсами) и относительно заземленных частей должно быть не ниже указанных в табл. 2.2

Таблица 2.2 Сопротивление изоляции

Электрическая прочность изоляции электрических машин должна быть не ниже 1800 В, а трансформаторов и аппаратуры не ниже 1500 В.

Для обеспечения достаточной надежности контакта электрических цепей все контактные соединения должны иметь устройства, предохраняющие от самоотвинчивания, а также относительно высокие контактные нажатия; нажатия на медные контакты главных цепей 0,2 - 0,3 Н на 1 А номинального тока; нажатие на серебренные контакты 0,1 - 0,15 Н на 1 А номинального тока, но не менее 1,5 Н на контакт.

Контрольные лампы, измерительные устройства, катушки напряжения аппаратов должны иметь защиту от коротких замыканий или устройства, ограничивающего ток короткого замыкания. Эти приборы могут не иметь своих устройств защиты, если защита предыдущей ступени питания рассчитана на ток не более 25 А.

Комплектные устройства, установленные на подвижных частях кранов, должны крепиться не менее чем в двух точках в нижней части и двух точках в верхней части с тем, чтобы обеспечить равномерную нагрузку на рамы при ускорениях и замедлениях.

Оболочки аппаратов и комплектных устройств должны иметь такую конструкцию, которая позволяет при открытых крышках (дверях) обеспечить доступ ко всем токопереходам с одной (лицевой) стороны. Открытие крышек (дверей) должно осуществляться без инструмента или, в крайнем случае, с помощью отвертки.

Максимальная высота комплектных устройств, установленных на кранах, должна быть не более 1800 мм.

Нажатие, обеспечивающее контактное соединение в аппаратах, не должно передаваться через изоляцию, в том числе изоляционные монтажные доски. Исключение составляют: фарфор, стеатит, кордиерит. Конструкции катушек и токоподвода к ним должны быть такими, чтобы усилие от соединительных проводов не передавалось на витки катушки.

Металлические маховики и ручки должны быть электрически соединены с заземленными частями аппаратов. Допускается электрическое соединение осуществлять через металлические подшипниковые сочленения.

Установка аппаратов в комплектных устройствах, предназначенных для эксплуатации в условиях повышенной запыленности, рекомендуется осуществлять на изоляционных досках с тем, чтобы снизить вероятность перекрытия между аппаратами в эксплуатации. Материал изоляционных досок не должен поддерживать горение. ^[1]

Для приведения в действие рабочих механизмов грузоподъемных кранов применяют трехфазные асинхронные двигатели переменного тока последовательного или параллельного возбуждения. Исполнительные двигатели устанавливают непосредственно на рабочие механизмы. Двигатели должны иметь закрытый корпус, охлаждение их может быть либо обдувом, либо продувом, но по замкнутому циклу. Сложные и специфические условия эксплуатации грузоподъемных машин предопределяют ряд требований к конструкциям установленных на них электрических машин. ^[7]

Одним из основных требований к электроприводу механизмов подъема крана является обеспечение определенного диапазона изменения моментов двигателя (как при подъеме, так и спуске грузов), зависящего главным образом от возможного диапазона изменения статических моментов сопротивления механизма.

Таким образом, многие краны, наряду с номинальной, требуют и пониженных скоростей для осуществления точной остановки транспортируемых грузов либо для ограничения ударов при их посадке.

Выбор величины пониженной скорости имеет чрезвычайно важное значение при проектировании системы электропривода, так как от нее в значительной мере зависит требуемый диапазон регулирования скорости.

В настоящее время промышленность выпускает двигатели следующих серий: трехфазного переменного тока - серии MTF и MTH с фазным ротором и их короткозамкнутые модификации MTKF и МТКН. ^[1]

3. Расчет электрических аппаратов, защиты электропривода и проверка ее по категории применения

Для выбора электрических аппаратов управления и защиты находим номинальный ток электродвигателей.

Расчет номинального тока двигателя производится по формуле

Где P_ном - номинальная мощность двигателя;

U_ном - номинальное напряжение;

з - К.П.Д.;

cosf - коэффициент мощности;

Определяем номинальный ток электродвигателя привода грузовой лебедки MTКF 211-6, Р_н = 7,5 кВт, cosf = 0,77, з _н = 0,755

Определяем номинальный ток электродвигателя механизма поворота крана МТKF 012-6, Р_н = 2.2кВт, cosf = 0.69, з _н = 0,67

Определяем номинальный ток электродвигателя механизма привода монтажной лебедки МТKF 012-6, Р_н = 2.2кВт, cosf = 0.69, з _н = 0,67

Определяем номинальный ток электродвигателя электрогидравлического толкателя тормоза стреловой лебедки MTKF 011-6, Р_н = 1,4 кВт, cosf = 0.66, h_н = 0,61

4. Расчет электромагнитных пускателей

Электромагнитные пускатели служат для дистанционного управления асинхронными двигателями (включения, отключения, реверса), трехфазными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором мощностью до 110кВт и напряжением до 660 В, также пускатели автоматически отключают двигатели при снижении напряжения на 50-60% номинального и при перегрузках (если имеется тепловое реле).

Наиболее широкое применение получили электромагнитные пускатели серии ПМА и ПМЛ с I_н от 10 до 200А.

Структура условных обозначений пускателя состоит из буквенного обозначения серии (ПМА, ПМЛ) и ряда цифр после дефиса, обозначающих:

В серии ПМА первая цифра - величина пускателя (от 3 до 6), вторая - наличие реверса, теплового реле или позисторной защиты (от 0 до 9), третья цифра определяет степень защиты, наличие или отсутствие кнопки и светосигнальных арматур (при отсутствии кнопок ставятся цифры 0, 1 или 2, а при наличии - 3 или 4, при наличии арматур - цифры 5 или 6). На четвертом месте при сейсмостойком исполнении (только при износостойкости А) ставится буква С.

Число контактов вспомогательной цепи в зависимости от величины пускателя может быть 1_з и 0_р, или 2_з и 2_р, или 4_з и 2_р, или 2_з и 0_р.

Пускатели имеют общеклиматическое исполнение 0 (шестое место обозначения). Категория размещения в зависимости от степени защиты устанавливается последней цифрой; 4 - степень защиты 1р09, 3 - степень защиты 1р40; 2 - защита 1р54 (для пускателей с электромагнитом постоянного тока стоит цифра 3 при степени защиты 1р00).

В серии ПМЛ-000000 первая цифра-величина (1,2,3,4,5,6,7); вторая-возможность реверса, наличие тепловых реле и блокировок (1-нереверсивеый без реле, 2-нереверсивный с реле, 5-реверсивный без реле с механической и электрической блокировкой, 6- то же, но с реле, 7-для переключения «звезда-

треугольник»); третья-исполнение по степени защиты и наличию кнопок (0-IP00, 1- IP54 с кнопкой “Реле”, 2-1Р54 с кнопками “Пуск” и “Стоп” и сигнальной лампой) четвертая-исполнение по числу и исполнению контактов вспомогательной цепи; пятая - климатическое исполнение и категория размещения.

Защита от перегрузок осуществляется при помощи встроенных тепловых реле: трехфазных типа РТЛ в пускателях типа ПМЛ и РТТ для пускателей серии ПМА. Диапазон регулирования тока установки реле РТЛ и РТТ от 0,75 до 1,25 I_н.

Электромагнитные пускатели выбирают в зависимости от условий окружающей среды и схемы управления:

по номинальному напряжению (U_н.п. U_н.у.);

номинальному току (I_н.п. I_расч.);

по току нагревательного элемента теплового реле (I_н.р. I_н.дв.);

по напряжению втягивающей катушки.

Технические данные пускателей приведены в таблице 4.1, а также в справочниках [9;11].

Таблица 4.1 - Технические данные электромагнитных пускателей и тепловых реле

5. Выбор электрических аппаратов управления и защиты электропривода

В соответствии с принятой схемой управления выбираются основные аппараты в силовой цепи и аппараты в цепи управления и защиты.

Выбор производится по следующим показателям:

1) по величине и роду тока силовой цепи.

2) по величине напряжения силовой цепи и цепи управления.

3) по коммутационной способности аппарата управления.

4) по исполнению и соответствию условиям эксплуатации режиму работы, износостойкости аппаратов.

QF1 - выключатель автоматический серии ВА-5125-341110, расцепитель на 22А

QF2 - выключатель автоматический серии ВА-5125-341110, расцепитель на 9А

QF3 - выключатель автоматический серии ВА-5125-341110, расцепитель на 9А

QF4 - выключатель автоматический серии ВА-5125-341110, расцепитель на 6А

KA3- промежуточное реле ЭП-41/60Б

SQ1, SQ4- выключатели конечные ВПК-2110

SQ2, SQ3 - выключатели конечные ВУ-250А

YB1-YB4 - тормозные электромагниты МО-200Б катушка на 220В

SA1- переключатель пакетный ПВП14-27100301

SA2,SA3,SA4 - переключатель МП1107

SA8.1 - SA8.4, SA9.1 - SA9.4 - переключатели крестовые КП-4-2

SB1-SB4 - кнопки управления КУ

SB5- переключательМП1107

TV - трансформатор понижающий ОСО-0,25 220/12

TA - трансформатор тока ТК-20

ЕН1 - электропечь ПТ-102 на 220 В, 1000 Вт

UZ1 - выпрямитель селеновый СВ-12-3

FU1 - предохранитель, плавкая вставка ВТФ6 на 6 А

FU2 - предохранитель, плавкая вставка ВТФ10 на 10 А

XР1, - штепсельный разъём

XS2- штепсельная розетка на 12 В

Заключение

кран электропривод защита пускатель

В результате выполнения работы я расширил свой технический кругозор и приобрёл навыки расчёта и выбора аппаратов защиты и управления электроприводов. Так же узнал что для приведения в действие рабочих механизмов грузоподъемных кранов применяют трехфазные асинхронные двигатели переменного тока последовательного или параллельного возбуждения. Исполнительные двигатели устанавливают непосредственно на рабочие механизмы. Двигатели должны иметь закрытый корпус, охлаждение их может быть либо обдувом, либо продувом, но по замкнутому циклу. Сложные и специфические условия эксплуатации грузоподъемных машин предопределяют ряд требований к конструкциям установленных на них электрических машин. ^[7]

Одним из основных требований к электроприводу механизмов подъема крана является обеспечение определенного диапазона изменения моментов двигателя (как при подъеме, так и спуске грузов), зависящего главным образом от возможного диапазона изменения статических моментов сопротивления механизма.

Литература

Электрооборудование кранов - А.П. Богословский

Схемы электрооборудования грузоподъемных кранов - А.М. Поляков

Электрооборудование кранов - А.А. Рабинович

Крановое электрооборудование. Справочник - Ю.В. Алексеев

Размещено на Allbest.ru