Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Крановое электрооборудование является одним из основных средств комплексной механизации всех отраслей народного хозяйства. Подавляющее большинство грузоподъемных машин изготовляемых отечественной промышленностью, имеет привод основных рабочих механизмов, и поэтому действия этих машин в значительной степени зависит от качественных показателей используемого кранового оборудования.

Темой курсового проекта является расчет и выбор электрооборудования мостового крана грузоподъёмностью 50 т., который установлен в прокатном цехе.

Перемещение грузов, связанное с грузоподъемными операциями, во всех отраслях народного хозяйства, на транспорте и в строительстве осуществляется разнообразными грузоподъемными машинами.

Грузоподъемные машины служат для погрузочно - разгрузочных работ, перемещения грузов в технологической цепи производства или строительства и выполнения ремонтно - монтажных работ с крупногабаритными агрегатами. Грузоподъемные машины с электрическими приводами имеют чрезвычайно широкий диапазон использования, что характеризуется интервалом мощностей приводов от сотен ватт до 1000кВт. В перспективе мощности крановых механизмов может дойти до 1500 -2500 кВт.

Мостовые краны в зависимости от назначения и характера выполняемой работы снабжают различными грузозахватными приспособлениями: крюками, грейферами, специальными захватами и т.п. Мостовой кран весьма удобен для использования, так как благодаря перемещению по крановым путям, располагаемым в верхней части цеха, он не занимает полезной площади.

Электропривод большинства грузоподъёмных машин характеризуется повторно - кратковременном режимом работы при большей частоте включения, широком диапазоне регулирования скорости и постоянно возникающих значительных перегрузках при разгоне и торможении механизмов. Особые условия использования электропривода в грузоподъёмных машинах явились основой для создания специальных серий электрических двигателей и аппаратов кранового исполнения. В настоящее время крановое электрооборудование имеет в своём составе серии крановых электродвигателей переменного и постоянного тока, серии силовых и магнитных контроллеров, команда контроллеров, кнопочных постов, конечных выключателей, тормозных электромагнитов и электрогидравлических толкателей, пускотормозных резисторов и ряд других аппаратов, комплектующих разные крановые электроприводы.

В крановом электроприводе начали довольно широко применять различные системы тиристорного регулирования и дистанционного управления по радио каналу или одному проводу.

В настоящее время грузоподъемные машины выпускаются большим числом заводов. Эти машины используются во многих отраслях народного хозяйства в металлургии, строительстве, при добыче полезных ископаемых, машиностроении, транспорте, и в других отраслях.

Развитие машиностроения, занимающиеся производством грузоподъемных машин, является важным направлением развития народного хозяйства страны.

1. Выбор системы электропривода

Выбор системы электропривода крана определяется в значительной мере требованиями к его механическим характеристикам, а эти требования изменяются в зависимости от рода технологических операций, выполняемых I краном.

В связи с разнообразными рабочими машинами, применяемыми для крановой промышленности, предъявляют различные требования к их электроприводам.

Так, для монтажных кранов необходимы жесткие механические характеристики и большой диапазон регулирования, в то время как для магнитных кранов, транспортирующих скрап, стружки и т.п. указанные требования не играют роли.

Для правильного выбора электропривода необходимо тщательно разработать техническое задание, в котором должны быть отражены:

1. Характер статического момента;

2. Требования к регулировке скорости; диапазон и направление регулировки; j плавность стабильность работы на искусственных характеристиках;

3.Условия пуска и торможения;

4.Количество включений в час и другие требования;

В первую очередь необходимо выяснить необходимость в регулировке скорости. При нерегулируемом приводе следует применять двигатели переменного тока как они наиболее просты, дешевы и надёжны в эксплуатации.

Наиболее простыми, дешёвыми и наиболее применяемым являются двигатели переменного тока с фазным ротором типов MTF, МТН, у которых основным номинальным режимом является повторно-кратковременный режим с относительной ПВ=40%. Изготавливаются электродвигатели на частоту 50 Гц и напряжение 380 В, 220 В или 500 В при синхронной частоте вращения 1000, 750 и 600 об/мин. По способу защиты от воздействия окружающей среды - закрытые, обдуваемые.

В случае частых пусков двигателя и значительных пиков нагрузки необходимо целесообразно применять трехфазные двигатели кранового типа. При значительных колебаниях статического момента целесообразно применение двигателей с повышенным скольжением, а при значительной во время пуска величине статического момента двигателей с повышенным пусковым моментом.

Так при выборе двигателя для механизма подъема производят выбор типа двигателя в первую очередь зависимости от массы груза, который необходимо поднять. В зависимости от этого находим расчётную мощность двигателя. Выбор двигателя производим по условиям по мощности, по угловой скорости и частоте вращения двигателя.

При необходимости регулирования скорости рабочей машины возникает вопрос о выборе рода тока привода. Определённые успехи, достигнутые в регулировке скорости АД позволяет во многих случаях использовать АД с фазным ротором.

Для качественного выполнения подъёма, спуска и перемещения грузов электропривод крановых механизмов должен удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Регулирование угловой скорости двигателя в сравнительно широких пределах для обычных кранов до 4-1, для специальных кранов до 10•1 и более в связи с тем, что тяжёлые грузы целесообразно перемещать с меньшей скоростью, а пустой крюк или ненагруженную тележку - с большей скоростью для увеличения производительности крана.

2. Обеспечение необходимой жёсткости механических характеристик привода, особенно регулировочных, с тем чтобы низкие скорости почти не зависели от груза.

Достоинствами переменного тока является:

1. Меньшая стоимость асинхронных двигателей по сравнению с двигателями постоянного тока.

2. Отсутствие необходимости в преобразователях переменного тока в постоянный, что также удешевляет электрооборудование.

3. Простота обслуживания и ремонт асинхронных двигателей.

Недостатками переменного тока является:

1. Электроаппаратура с катушками на переменном токе и тормозные электромагниты переменного тока работают менее надежно, чем на постоянном токе (катушки при частных отключениях перегреваются из-за больших токов включения, при витковом замыкании хотя бы одного витка катушки перегревается и выходит из строя; при недовключении тормоза или аппарата катушка потребляет большой ток и перегревается).

2. Электрооборудование на переменном токе чаще выходит из строя в результате однофазных замыканий на землю.

Достоинствами постоянного тока для кранов является:

1. Электроаппаратура с катушками постоянного тока работает более надежно.

2. Для питания кранов требуется два троллея, а не три как на переменной токе.

3. 3а счет мягких механических характеристик двигателей постоянного тока.

От последовательного возбуждения кран поднимает пустое грузозахватное устройство быстрее, чем груз, за счет чего повышается производительность крана.

Однако, при всех преимуществах постоянного тока решающими соображениями является экономичность и простота обслуживания при применении переменного тока. Поэтому во всех случаях, когда можно применить переменный ток (особенно в новых цехах, когда не встает вопрос о большой реконструкции следует его применение).

Частично недостатки переменного тока устранены с появлением контакторов, у которых главные контакты работают в цепи переменного тока, а катушки выполнены на постоянном токе.

Выбрав род тока, необходимо выбрать величину напряжения. На переменном токе в принципе надо выбрать напряжение 660/380, 380/220, 220/127 В.

Однако применение напряжения 660/380 В, ухудшает условия техники безопасности, а также приводит к более частым пробоям изоляции, а следовательно, к снижению надежности. Кроме того, для освещения приходится применять понижающие трансформаторы.

Применение напряжения 220/127 В, весьма благоприятно с точки зрения техники безопасности, но требует увеличения сечения проводов и троллеев на кране.

В настоящее время оптимальной считается система 380/220 В, так как она:

1. Позволяет использовать двигатели 380 В (при соединении звездой) и 220 В (при соединении треугольником).

2. Позволяет питать осветительную нагрузку непосредственно от силовой сети (без дополнительных трансформаторов), соединяя лампы одинаковой мощности в звезду.

Поэтому, кроме особо крупных кранов с двигателями большой мощности, следует применять систему 380/220 В.

По всем достоинствам и недостаткам переменного и постоянного тока выбирал ток переменный, а величину напряжения 380/220 В.

2. Технологический процесс

Горячекатаная полоса в рулонах массой 50 г поступает в цех холодной прокатки по подземному транспортеру из соседнего цеха горячей прокатки. С межцехового транспортера рулоны поступают на подъемно-поворотный стол и далее перемещаются внутрицеховым транспортером, состоящим из наклонного транспортера, поднимающего рулоны из подземного туннеля и разгрузочного транспортера. Уборка рулонов на склад с разгрузочного транспортера осуществляется мостовым краном при помощи специальных грузозахватных устройств по одному рулону. Конвейер горячекатаных рулонов работает в автоматическом режиме, рулоны снимаются с разгрузочного транспортера при температуре 200-300 С и мостовым краном укладываются в вертикальном положении в несколько ярусов на складе охлаждения.

Со склада рулоны мостовым краном укладывают в вертикальном положении на приемный транспортер непрерывного травильного агрегата, в котором осуществляется удаление окалины с поверхности полосы путем механического разрушения окалины и травления полосы в 15% растворе соляной кислоты. В конце травильного агрегата протравленная полоса промасливается и сматывается в рулон барабанной моталкой.

От моталок рулоны поступают на разгрузочный и уборочный транспортеры, взвешивают, обвязывают лентой по окружности и направляют на склад стана холодной прокатки.

Рулоны на каретки цепного транспортера подаются краном, устанавливаются перед станом и передаются на механизм поворота рулонов, который посредством электропривода разворачивает рулон в положение, удобно для отгибки конца полосы.

Посредством магнитного захвата отгибателя передний конец полосы отгибается и подается на подвижные проводники, расположенные над опорным роликом. Рулон при этом разворачивается механизмом поворота, способствуя задаче отогнутого переднего конца полосы в тянущие ролики правильно-натяжной машины. Одновременно с подачей переднего конца полосы тянущими роликами в рабочие валки 1й клети рулон при помощи механизма поворота впускается на ролики приемного стола, поднимается до уровня головок разматывателя, центрируется и путем разжатия головок закрепляется на них. После этого рулон приводом разматывателя поворачивается в таком направлении, которое способствует распушиванию наружных винтов и дальнейшему продвижению переднего конца полосы в рабочие валки остальных клетей непрерывного стана и к барабану моталки. Перед поступлением полосы в рабочие валки клетей верхние проводковые столы подняты, после захвата полосы рабочими валками они опускаются и принимают полосу к нижним проводковым столам. Пройдя последнюю клеть, полоса попадает в зев между ременным захлестывателем и барабаном моталки и наматывателя барабана моталки. На этом заканчиваются операции подготовки полосы к прокатке. Стан, разматыватель и барабан моталки разгоняются до рабочей скорости, верхние проводковые столы поднимаются и начинается установившийся процесс прокатка продолжается до тех пор, пока на головках разматывателя остаются 2-3 витка полосы. При этом скорость прокатки снижается до заправочной, верхние проводковые столы опускаются, создаётся возможность прокатки заднего, который конца полосы под натяжением. На барабане моталки задний конец полосы (т.е. наружный виток холоднокатаного рулона) фиксируется прижимным роликом. Смотанный рулон убирают с барабана моталки снимателем и транспортируется на цепной транспортер, которым холоднокатаные рулоны передаются в отделение отжига. После отжига рулоны транспортируют к дрессировочному стану.

Рулоны устанавливают на шаговый транспортер, передний конец полосы отгибается и отрезается на гильотинных ножницах. Затем рулон центрируется на барабане разматывателя, полоса на заправочной скорости пропускается через валки стана, передний конец ее заправляется на барабан моталки, проводится установка валков нажимными винтами и создается необходимое переднее и заднее натяжения полосы, после чего стан ускоряется до рабочей скорости (20 м/с). С моталки дрессировочного стана рулоны транспортируются на склад готовой продукции.

3. Расчетная часть

3.1 Требования к электрическому освещения участка

Искусственное освещение в зависимости от расположения источника света подразделяют на общее, местное и комбинированное. Общее освещение может быть равномерным и локализованным. При равномерном освещении светильники освещают рабочие места и все помещение в целом. Оно применяется при симметрично размещенном оборудовании. Равномерное освещение достигается симметричным размещением светильников одинакового типа и электроламп одинаковой мощности, подвешенных по всему цеху на одной высоте и расстоянии.

Локализованное общее освещение характеризуется несимметричным расположением светильников, т. е. светильники размещают в определенных местах, над оборудованием, где создается повышенная освещенность.

Общее освещение применяют для освещения пролетов цехов. Местное освещение применяют в качестве дополнительного при выполнении точных работ, на пультах управления, на станках, при работах, связанных с ремонтом оборудования и нагревательных устройств. Следует избегать применения только местного освещения.

Каждая из этих двух систем искусственного освещения имеет свои преимущества и недостатки. Преимуществом общего освещения является равномерное распределение яркости по всему помещению и наименьшие затраты на устройство. Недостаток этого освещения заключается в отдаленности освещения от рабочих мест и невозможности обеспечить необходимый уровень освещенности рабочих поверхностей и управления световым потоком. Система местного освещения позволяет управлять световым потоком. Система комбинированного освещения получила наиболее широкое распространение и устраняет указанные недостатки.

Правильное сочетание местного и общего освещения обеспечивает безопасность работ и повышает производительность труда. При устройстве комбинированного освещения освещенность на рабочей поверхности от светильника общего освещения должна составлять не менее 10% от норм освещенности при комбинированном освещении В осветительных установках прокатных цехов применяют лампы накаливания и газоразрядные лампы. Для рационального распределения светового потока ламп искусственного освещения применяют осветительные приборы -- сочетание лампы с осветительной арматурой. Осветительные приборы делятся на группы близкого действия -- светильники и дальнего действия -- прожекторы. Назначение осветительной арматуры состоит в том, чтобы перераспределить световой поток ламп, защитить глаз от яркости нитей ламп накаливания, защитить лампы от механических повреждений и загрязнения, а также создать условия безопасного обслуживания светильников. Во взрыво- и пожароопасных помещениях светильники должны исключать возможность возникновения взрывов от искрения в патроне или вследствие короткого замыкания в проводах, вводимых в патрон. В зависимости от распределения светового потока в пространстве светильники распределяются на следующие группы, % излучения светового потока:

- Светильники прямого света - 90% в нижнюю полусферу

- Светильники преимущественно прямого света - 60--90% в нижнюю полусферу

- Светильники рассеянного света - 40--60% в каждую полусферу

- Светильники преимущественно отраженного света - 60--90% в верхнюю полусферу

- Светильники отраженного света - Не менее 90% в верхнюю полусферу

Для освещенности помещения немаловажное значение имеет отражающая способность потолка, стен и оборудования. Применяя правильно выбранную окраску потолка, стен и оборудования, можно значительно улучшить условия работы глаза. Потолки окрашивают таким образом, чтобы иметь максимальную отражающую способность не ниже 70%; стены должны иметь отражающую способность порядка 50--60%, а это достигается окраской их в светло-серый, бледно-зеленый, зелено-сероватый и бледно-голубой цвета; механизмы, оборудование следует окрашивать краской с отражающей способностью о г 25 до 40%.Светильники местного освещения устраивают на шарнирных кронштейнах, чтобы рабочий при желании мог изменить направление светового потока. Во избежание электротравм для питания местных светильников рекомендуется использовать ток пониженного напряжения (12 В) и лампы небольшой мощности (25 Вт).

3.2 Расчет электрического освещения

Помещение: размеры 20 х 30 м; S = 600 м2; высота H = 15 м; hp = 2 м; hсв=2.6 м;

В помещении требуется создать норму освещенности E = 100 лк

3.2.1 Расчет: расчетная высота

h = H - hр - hсв = 15 - 2 - 2.6 = 10.4 м.

3.2.2 Расстояние между рядами

Lр = 1.5 • h = 1.5 • 10.4 = 15.6 м. (принимаем Lр = 15 м)

3.2.3 Расстояние от крайнего ряда до стен

A= 0.25•Lр = 0.25•15.6 = 3.9 м

Следовательно, в данном помещении разместиться n = 6 ламп (светильников)

3.2.4 Определяем индекс помещения

i= ,

где: А и Б - соответственно длина и ширина помещения, м;

Нр - высота подвеса светильников, м.

i = (20•30) / (2.6•(20+30)) = 4.6

3.2.5 Определяем световой поток

Фл=Е•К•S•Z/Nф; Лм

Где: Е - нормированная освещенность, лк;

S - освещаемая поверхность, м2 ;

К - коэффициент запаса принимаем 1.8 ;

Z - коэффициент минимальной освещенности, для ламп накаливания

и ДРЛ z=1,15, для люминесцентных ламп z=1,1;

N - количество светильников

Фл = (100•1.8•600•1.15) / (6•0.74) = 27972.2 Лм

Исходя из расчетных данных выбираем лампу ДНАТ-400-10 с Рном - 400Вт, Фн - 36000 Лм

3.3 Расчёт мощности и выбор электродвигателя

3.3.1 Расчёт мощности и выбор электродвигателя механизма подъёма

3.3.1.1 Рассчитываем статическую мощность двигателя

где: Gr - номинальный вес груза, Н;

G0 - вес грузозахватного устройства, Н;

nн - КПД механизма подъема;

Vп - скорость подъёма, м/с.

3.3.1.2 Рассчитываем номинальный вес поднимаемого груза

где: mr - масса поднимаемого груза, Т.

Gr=50000-9.81=490500 Н.

3.3.1.3 Рассчитываем вес грузозахватного устройства

где: m0 - масса грузозахватного устройства, Т.

Go=1630•9.81=15990.3 Н;

Рc= (490500+15990.3) -0.1 /(1000-0.75) = 67.5 кВт.

3.3.1.4 Рассчитываем предварительную мощность двигателя

где: К=0.8 - коэффициент, учитывающий цикличность работы механизма;

Pc - максимальная статическая мощность двигателя, необходимая для подъёма номинального груза, кВт.

Рпред=0.8-67.5=54кВт.

3.3.1.5 Рассчитываем время одной операции

где: Нп - высота подъема, м;

Vn - скорость подъема, м/с.

Tр=5.5/0.1=55 с.

3.3.1.6 Рассчитываем время цикла

где: Nц - количество циклов в час, цикл/час.

tu =3600/5=720 сек.

3.3.1.7 Рассчитываем ориентировочную продолжительность включения

где К1 - количество операций в течении одного цикла.

ПВор = (4.55/720) • 100=30,5 %.

3.3.1.8 Рассчитываем скорость вращения двигателя

где: Кп - кратность полиспаста;

i - передаточное число редуктора;

Dб - диаметр барабана, м.

?дв = (2•0.1 -26.8) / 0.68=61,рад/с.

3.3.1.9 Определяем предварительную мощность при каталожной продолжительности включения

Р'пред =54v30.5/40=43.2кВт.

3.3.1.10 Рассчитываем статический момент, приведённый к валу двигателя при подъёме груза

где: Dб - диаметр грузового барабана, м;

Кп - кратность полиспаста;

nн - коэффициент полезного действия механизма;

Мпг = (490500+5990.3) • 0.68/(2•26•0.75•2) = 1103.8 Нм.

3.3.1.11 Рассчитываем статический момент, приведённый к валу двигателя при опускании груза

Мсг = ((490500+15990.3) • 0.68•0.78) / (8•26•2) = 620.9 Нм.

3.3.1.12 Рассчитываем статический момент, приведённый к валу двигателя при подъёме грузозахватного устройства

где n0=0.15 -- коэффициент полезного действия механизма при данной нагрузке;

Мпо = (15990.3•0.68) / (8•26-0.15-2) =174.2 Нм.

3.3.1.13 Определяем коэффициент загрузки

К3= Go / (Gr+ Go) (13)

K3=l 5990.3 / (15990.3+490500) = 0.031

3.3.1.14 Рассчитываем статический момент при опускании грузозахватного устройства

Мсо=((15990.3•0.68) / (8•26•2)) • (2•0.15-1) = -18.2 Нм.

3.3.1.15 Рассчитываем среднеквадратичный статический момент, приведённый к валу двигателя

Mср.кв=v1103.82+620.92+174.22 + (-18.2)2)/4=639.2Нм.

3.3.1.16 Производим предварительный выбор двигателя механизма подъёма по условию

Таблица 1. Исходные данные двигателя

Тип	Рн, кВт	Nн, об/мин	Iсн, А	cosц	КПД, %	Iнр, А	ПВ,%	Mmax, Нм
МТМ611-10	45	570	112	0.72	84	154	40	2320

3.3.1.17 Рассчитываем номинальный момент двигателя

Мн=45000/60=750 Нм.

3.3.1.18 Производим проверку выбранного двигателя на среднеквадратичный момент

(18)

750>639.2 Нм

(19)

750/639.2=1.1

3.3.1.20 Производим проверку двигателя на перегрузочную способность

(20)

0.81•2320>1.3•1103.9

1856>1434.9

Так как двигатель удовлетворяет требованиям, то окончательно принимаем к установке двигатель типа МТН611-10.

3.4 Выбор систем управления

расчет электрооборудование мостовой кран

В настоящее время управление мостовыми кранами производится специально обученными крановщиками, как с пола, так и с кабины. В свою очередь кабина может находиться непосредственно на мосту крана, или она может быть представлена в виде отдельной комнаты. Способ зависит от параметров крана, производственного процесса и места работы.

Для коммутации кранов используются следующие системы управления:

- с силовыми контроллерами;

- с магнитными контроллерами;

- с тиристорным управлением асинхронных двигателей в цепи ротора;

- с тиристорным управлением асинхронных двигателей в цепи статора.

Чаще всего применяют системы управления асинхронными двигателями с помощью кулачковых и магнитных контроллеров. Эти системы имеют сравнительно небольшую стоимость, текущую эксплуатацию и ремонт. И вполне удовлетворяют условиям производственного процесса на предприятиях с небольшой загрузкой, легким, средним и тяжелым режимом работы и малым числом включений.

Остальные системы применяют на производствах, работающих в весьма тяжелых режимах работы, с большим числом включений, с жесткими требованиями к производственным механизмам и большими мощностями электроприводов, так как имеют большую стоимость используемого в этом случае оборудования, а также затрат на эксплуатацию и ремонт.

Проектируемый кран работает в среднем режиме, поэтому для управления двигателями используем кулачковые и магнитные контроллеры.

Выбор контроллера механизма подъема:

Предварительно принимаем для механизма подъёма с двигателем

Рн = 45 кВт при режиме работы 4М кулачковый контроллер типа ТСА-160. Выбор производим по условию:

Рн.к>Рн.дв; (21)

85кВт>45кВт;

Так как условия выполняются, то принимаем кулачковый контроллер типа ТСА- 160 с номинальными данными Рн.к = 85 кВт; Uн=380 В

Питание осуществляется с помощью главных троллеев. В качестве общего рубильника крана выбран трехполюсный рубильник с боковым приводом и дугогасительными камерами.

Исходя из того, что мощность двигателя механизма подъема 45 кВт, и то что он работает в режиме 4М, то мы выбираем магнитный контроллер типа ГСА-160.

Используется блокировка открывания, закрывания люка.

Защита от коротких замыканий в цепях управления осуществляется с помощью предохранителей.

Основными элементами защитной панели являются линейный контактор, максимальные реле, рубильник и предохранители цепи управления. Для питания электрооборудования крана используем жесткие троллеи, главные и вспомогательные троллеи. Также для механизмов крана произвели выбор гидравлических тормозных устройств. Для механизма подъема выбрали тормозное устройство типа ТКГ-400 с электрогидравлическим толкателем и тормозным моментом 1500 Нм.

3.4.1 Описание работы схемы

Питание схемы осуществляется через главные токосъёмники ХА1, ХА2, ХАЗ. Для сигнализации про начало работы крана предусмотрена сирена НА, которую можно включить нажатием педали SB2. Также предусмотрено освещение кабины EL. Подача напряжения осуществляется через рубильник Q, нажатием кнопки SB1, при этом должен быть замкнут контакт контроля люка S2, контакты реле максимального тока КАО - КА6, контроллеры должны быть выставлены в нулевое положение (нулевая блокировка) и включен аварийный выключатель. Пели эти условия удовлетворяются, оказывается под напряжением катушка общего контактора КМО, который срабатывает и замыкает свои соответствующие контакты, шунтируя себя. Теперь кнопку SB1 можно отпустить.

Управление передвижением крана осуществляется кулачковым контроллером Q1 типа ККТ62. Для передвижения крана «Вперед» необходимо повернуть рукоятку контроллера в первое положение. При этом замыкается цепь 7 и включается контактор КМ1 «Вперед», который, замыкая свои контакты, запустит два двигателя М3, М4 для передвижения крана, и два двигателя электрогидравлических тормозов, которые разблокируют валы соответствующих двигателей. Начинается вращение двигателей с полностью введенными сопротивлениями в цепи роторов. При повороте рукоятки контроллера во второе положение замкнется цепь 2 и 8, выводя часть сопротивления из фазы «С» цепи роторов двигателей; цепь 7 остается замкнутой. При повороте рукоятки в третье положение дополнительно с цепями 2, 7 и 8 замыкаются цепи 4 и 10, выводя часть сопротивления из фазы «В». При повороте рукоятки в четвертое положение замыкаются цепи 6 и 12, выводя полностью сопротивление из фазы «А»;

При этом двигатели вращаются со скоростью, близкой к их номинальной. При повороте рукоятки в положение 5 дополнительно к остальным ранее замкнутым цепям замыкаются цепи 3 и 9, выводя полностью сопротивления из цепи ротора; теперь кран движется на его максимальной скорости вперед.

При необходимости остановки крана поворачиваем рукоятку контроллера в обратную сторону через положения 4, 3, 2, 1, постепенно вводя сопротивления в цепь роторов двигателей, в положение 0 - «Стоп».

При повороте рукоятки в положение «Назад» включается контактор КМ2 «Назад», который своими контактами КМ2 две фазы, по которым осуществляется питание двигателей, местами; вследствие чего двигатели начинают вращаться в противоположном направлении. Чтобы не включился контактор КМ, в его цепи предусмотрена блокировка в виде размыкающего контакта КМ2. При дальнейшем повороте рукоятки происходит вывод сопротивлений аналогично «Вперед».

Управление подъемом и спуском грузов осуществляется электродвигателем подъема М1 при помощи команд- контроллера SА типа ТСА-160. При необходимости в данной схеме можно перевести рукоятку команду контроллера сразу из нулевого положения в последнее, при этом с помощью реле времени осуществляется автоматический разгон двигателя.

Для подъема груза нужно повернуть рукоятку контроллера в первое положение. При этом замыкаются цепи 5, 2, 11, 12, 3 и подаётся напряжение на катушки контакторов КМ 10, который срабатывает и замыкает свои соответствующие контакты, при этом подаётся питание на двигатель Ml и срабатывает контактор КМ 17, который своими контактами подает питание на электрогидравлический тормоз М5. М5 в свою очередь разблокирует вал двигателя Ml, и тот начинает вращается по направлению “Подъем”. Также оказываются под напряжением катушки реле времени КТ4, КТЗ, которые с выдержкой времени замыкают свои соответствующие контакты КТ4, и катушка контактора КМ13, который срабатывает и выводит часть сопротивления из цепи ротора двигателя при помощи своих силовых контактов. При повороте рукоятки в положение 2 дополнительно к 2, 11,3 замыкается цепь 8 и размыкается цепь 12; катушка контактора КМ 15 оказывается под напряжением, контактор срабатывает и выводит еще часть сопротивления из цепи ротора двигателя. Также размыкается цепь катушки контактора КМ 10, который размыкая свои контакты, обесточивает катушку контактора КМ 10 и тот в свою очередь обесточивает катушку реле времени КТЗ. После этого с выдержкой времени размыкаются контакты КТЗ и обесточивают катушку контактора КМ17.

При повороте рукоятки в положение 3 к остальным цепям замыкается цепь 10, срабатывает контактор КМ 16 и выводит еще часть сопротивления из цепи ротора двигателя и обесточивает катушку реле времени КТ4, которое размыкает свои соответствующие контакты. При повороте рукоятки в положение 4 замыкается цепь 9, срабатывает контактор КМ11 и выводит часть сопротивления из цепи ротора двигателя и обесточивает катушку реле КТЗ, которое через некоторое время срабатывает и отсекает еще часть сопротивления из цепи ротора двигателя.

Остается только не выводимая часть сопротивления; двигатель работает на номинальной скорости. Если машинист по какой-либо причине не остановил подъем груза, то остановка произведется конечным выключателем SQ1.1, который обесточит цепь управления. Также в каждой фазе статора двигателя имеются токовые реле КА5, КА6, КА7, предназначенные для защиты от токов короткого замыкания. Для остановки груза необходима рукоятку перевести в нулевое положение. Спуск груза осуществляется аналогично.

В случае если машинист не остановит кран до окончания пути, предусмотрены конечные выключатели SQ3.1 и QS3.2. При наезде на один из них, цепь соответствующей катушки контактора обесточивается и движение возможно только в противоположном направлении. Для защиты от коротких замыканий в цепь катушки контактора КМО включены предохранители, также имеется аварийный выключатель

3.5 Выбор элементов схемы управления двигателя

3.5.1 Расчёт и выбор максимальных токовых реле для двигателя механизма подъема

3.5.1.1 Определяем уставку срабатывания реле

Iуст=3•Iн, А; (22)

Iуст=3•112=336 А;

Выбираем три реле типа РЭО-401 с Iн.к =150 А, при ПВ=40 % с пределом регулирования

Iу=130ч400 А;

3.5.1.2 Проверяем катушку реле на нагрев

Iн.к> Iн.дв. (23)

150 А> 112 А

3.5.1.3 Проверяем максимальное токовое реле на крайние токи срабатывания

130 А<336 А<400 А

Окончательно принимаем к установке РЭО-401 с блоком 6ТД 237.004.3.

3.5.2 Расчёт и выбор конечного выключателя

3.5.2.1 Выбор конечных выключателей для двигателя механизма подъёма

Скорость подъёма не учитывается. Поэтому принимаем к установке выключатель типа КУ703А для механизма подъёма с самовозвратом под действием груза

3.5.3 Выбор рубильника

Выбираем один вводный трех полюсный рубильник типа РБ-32 Uн=380 В с боковым приводом Iн.р -250 А по условию:

Iн.р > Iн.дв (24)

250 А>195 А

Так как условие выполняется, то окончательно принимаем к установке рубильник РБ-32.

3.5.4 Выбор линейного контактора производим по условию

Iн.к> Iн.дв. (25)

250 А> 195 А

Принимаем к установке трёхполюсный контактор КТ6033, III величины с Iн=250 А Uн=380 В, Sмакс=1700 ВА;

3.5.4.1Определяем ток катушки контактора

Iмакс= Sмакс/ Uн•COS ф, А; (26)

Iмакс=1700/380•0.5=8.9 А;

3.5.5 Выбор предохранителя

3.5.5.1 Определяем ток плавкой вставки предохранителя для цепи питания катушки контактора

Iпл.вст = 1.25•Iмакс, А; (27)

Iпл.вст =1.25•8.9=11.1 А.

3.5.5.2 Производим проверку на нагрев

Iпл.вст.кат > Iпл.вст (28)

15 А > 11.1 А

Условия выполняются, следовательно, принимаем к установке предохранитель типа ПР-2 с Iпл.вст =15 А, Iн=15 A, Uн=380 В.

3.5.6 Расчёт и выбор тормозных устройств

3.5.6.1 Рассчитываем тормозной момент механизма подъёма

Мт=Кт •Мсг , Нм; (29)

где Кт= 1.75 - коэффициент торможения;

Мст - статический момент при отпускании груза;

Мт = 1.75•620.9 =1086.3 Нм;

Для механизма подъёма выбираем тормозное устройство типа ТКГ- 400 с электрогидравлическим толкателем по условию:

Мт > Мт.расч , Нм; (30)

1500 Нм >1086.3 Нм;

Так как условия выполняются, то окончательно принимаем тормозное устройство типа ТКГ-400 с Мт=1500 Нм с электрогидравлическим толкателем.

4. Специальная часть

4.1 Обслуживание электрооборудования

Основными видами работ по техническому обслуживанию и ремонту электрооборудования крана, проводимых по установленным графикам, являются: ежедневный осмотр, в случае необходимости регулирование и очистка; периодические полные осмотры, очистка и устранение вскрытых мелких дефектов; ремонты (текущий, капитальный).

Техническое обслуживание электрической части крана заключается в систематическом внешнем осмотре и обслуживании в процессе работы следующих основных узлов и элементов: двигателей, генераторов, контроллеров, сопротивлений, токоприемника, системы освещения и сигнализации, панелей, приборов обеспечения безопасности.

Принимая смену, машинист должен тщательно осмотреть, отрегулировать и подтянуть ослабевшие соединения, проверить исправность электрооборудования кранов с электрическим приводом. На кранах с механическим и гидравлическим приводами необходимо провести внешний осмотр источников электропитания сети освещения и сигнализации и входящих в них приборов. Если после этой проверки машинист уверен в безопасности работы электрооборудования, он включает вводной рубильник (при питании от внешней сети) и подает напряжение на защитную панель. При работе от собственной силовой установки включает дизель, установив предварительно все рычаги управления в нейтральное положение, затем дает сигнал о начале работы крана.

Объем работ, выполняемых при техническом обслуживании, зависит от обслуживаемого агрегата и узла крана.

Электродвигатели. При наружном осмотре двигателя необходимо убедиться, что кожух вентилятора не имеет вмятин, нет обрывов проводов, ослабевших болтов крепления к раме. Корпус двигателя очищают от пыли тряпками.

При приеме второй или третьей смены проверяют на ощупь нагрев станины двигателя и его подшипников. Если температура выше нормальной (не терпит рука), вызывают электрика для более точного определения температуры и причины перегрева двигателя.

При осмотре контактных колец проверяют, нет ли металлической или угольной пыли на поверхности их изоляции, так как пыль может явиться причиной короткого замыкания. Кольца рекомендуется протирать сухой чистой тряпкой, а в случае оседания грязи и жира -- тряпкой, слегка смоченной в бензине. Если на кольцах заметны следы обгорания, их зачищают стеклянной бумагой № 100--200, обязательно прикрепленной к деревянной колодочке. В случае обнаружения значительных неровностей контактных поверхностей колец или их эксцентричного положения, наличия биения при вращении, а также других более серьезных дефектов вызывают ремонтных рабочих. При замене изношенных колец новыми машинист следит, чтобы кольца снимали только съемником (струбциной). При получении отремонтированного двигателя или на прессовке новых колец обращают внимание на их положение на валу двигателя (без перекосов и эксцентриситета).

Уход за щетками и щеткодержателями заключается в проверке состояния их поверхности, величины давления на контактных кольцах, свободы движения, бесшумности работы.

Давление щеток на кольца в зависимости от типа и мощности двигателя изменяется в широких пределах -- от 0,4 до 3 кг/с. Давление щетки на кольцо измеряют динамометром по центру щетки в радиальном направлении.

Износ щеток не должен превышать допустимой величины. Если износ щеток достиг предельного размера (предельно допустимая высота изношенной щетки от 16 до 25 мм для различных двигателей), их заменяют запасными.

Щеткодержатель должен свободно поворачиваться в шарнирах, чтобы не было искрения под щетками. Сами щетки должны входить в щеткодержатели с определенным зазором (до 0,2 мм в направлении вращения и до - 0,4 мм в направлении оси якоря). Внешним признаком нормально работающих щеток является их блестящая поверхность по всей площади соприкосновения с контактными кольцами и отсутствие шума.

Надежность работы подшипников двигателя зависит от правильности их смазки. В процессе эксплуатации нельзя допускать перегрева и повышенного шума подшипников: они должны нагреваться не выше 95° С и при работе издавать равномерный незначительный шум. Если слышен повышенный прерывистый шум и обнаружен недопустимый нагрев подшипников, вызывают слесаря электрика.

Смазывать нормально работающие подшипники рекомендуется не реже одного раза в полгода и при ремонте электродвигателя. Перед набивкой новой смазки подшипники снимают: смазку удаляют, заливая керосином, после чего части подшипника промывают в бензине. Выбор состава закладываемой смазки, порядок смазки и ее хранение должны соответствовать руководству по установке, уходу и ремонту за электродвигателем.

Во время работы крана сопротивление изоляции обмоток электродвигателей должно быть при холодном состоянии не ниже 0,5, при нагретом 0,2 МОм. Сопротивление изоляции измеряют переносным мегомметром на 500 В. Если в результате замеров сопротивление оказывается меньше указанного, для его повышения двигатель ставят на сушку в стационарных условиях, пока сопротивление изоляции обмоток не будет восстановлено до заданных пределов.

Электродвигатели кранов подвергают еженедельному периодическому осмотру, производят наружную очистку, проверяют состояние щеток и щеткодержателей, контактных колец, измеряют сопротивление изоляции, проверяют подшипники.

Текущие, средние и капитальные ремонты проводят с полной разборкой двигателей в специальных мастерских и на заводах (при текущем ремонте возможна частичная разборка), располагающих соответствующим оборудованием, материалами и квалифицированными рабочими. Сроки проведения и объем ремонтов в значительной степени зависят от условий эксплуатации крана (ухода за ним, срока службы, загрузки).

Электрическое освещение и сигнализация. При уходе за системой освещения проверяют надежность соединений проводов в местах подключения к оборудованию арматуры; сохранность изоляции; правильность установки плавких вставок в предохранителях; отсутствие на проводах горючего и смазки; чистоту проводки, плафонов и прожекторов. В местах присоединения проводки должен быть обеспечен надежный контакт, исключающий искрение и нагрев контактируемых поверхностей. Крепление плафонов, проводов внутри кабины и прожекторов на стреле и крыше кабины должно быть прочным, качка их и повышенная вибрация не допускаются.

В системе сигнализации контролируют крепление подводящих проводов и силу звука. Силу звука регулируют специальной гайкой.

Периодичность смазки, сорт смазочных материалов, применяемых при эксплуатации и техническом уходе за электрооборудованием, выбирают в строгом соответствии с картами смазки и указаниями по смазке крана.

При ежесменных осмотрах и обслуживаниях крана наружные поверхности электрооборудования очищают от пыли и грязи, проверяют отсутствие наружных повреждений, обрывов кабельных, вводов и ослаблений зажимных приспособлений.

Во время работы грузоподъемной машины крановщик должен внимательно наблюдать за работой всех механизмов, в том числе и элементов электропривода. Особого внимания требуют электродвигатели, нагрев которых следует проверять на ощупь во время технологических перерывов 2--3 раза в смену. Сильное гудение, стуки, повышенный нагрев корпуса двигателя или подшипниковых щитов свидетельствуют о его неисправности. При периодических обслуживаниях крана необходимо проверять, состояние зажимных коробок электродвигателей, состояние контактных колец и крепление подшипниковых щитов. Во избежание короткого замыкания в двигателе скапливающуюся при износе щеток и контактных колец пыль необходимо удалять сухой чистой тряпкой. Длительная безотказная работа электродвигателя с фазным ротором в значительной мере зависит от состояния пары деталей: щетка -- контактное кольцо. Их рабочие поверхности должны быть чистыми и гладкими (до зеркального блеска). Правильно отрегулированный электродвигатель должен работать без шума и искрения.

5. Мероприятия по охране труда

Основным негативным фактором в литейном цехе влияющим на организм человека является шум, вибрация.

При работе на кране применяются нефтепродукты, которые при определенных условиях могут загореться (машинное масло для смазки, керосин для промывки подшипников и очистки механизмов от старой смазки и т. д.), а также возможно самовоспламенение при хранении более 8 часов (обтирочные концы, ветошь, пропитанная маслом). Вследствие этого в воздухе появляются вредные вещества, поэтому по очистке воздуха применяют следующие мероприятия:

1 - запрет по хранению на кране запасов смазочного масла, керосина и обтирочных концов, которые необходимо немедленно удалять;

2 - запрет на применение для очистки механизмов бензина, ацетона и других легко воспламеняющихся жидкостей, а следует их заменять керосином;

3 - применение естественной, приточной, вытяжной, приточно - вытяжной вентиляции, а также пылеотделителей.

Шум и вибрация оказывают вредное влияние на организм человека. При длительном воздействии шума у человека снижается острота слуха и зрения, повышается кровяное давление, ухудшается деятельность органов дыхания, происходит ослабление внимания, памяти.

Мероприятия по снижению шума:

1 - применение, по возможности, малошумного производственного оборудования;

2 - выполнение своевременного и качественного ремонта машинного оборудования, так как причиной недопустимого шума является износ трущихся деталей, подшипников, неточная сборка машин при ремонтах;

3 - применение индивидуальных средств защиты от шума, а также уплотнений конструкций, кожухов для источников шума и т. д.

Мероприятия по снижению вибрации:

1 - установка упругих элементов между вибрирующей машиной (механизмом) и основанием;

2 - применение вибропоглощений путем нанесения на вибрирующую поверхность слоя резины, мастик или пластмасс;

3 - применение индивидуальных средств защиты от вибраций: обувь на виброгасящей подошве, виброгасяшие рукавицы (перчатки).

5.1 Правила безопасности при выполнении работ на электродвигателях

Если работа на электродвигателе или приводимом им в движение механизме связана с прикосновением к токоведущим и вращающимся частям, электродвигатель должен быть отключен с выполнением предусмотренных настоящими Правилами технических мероприятий, предотвращающих его ошибочное включение. При этом у двухскоростного электродвигателя должны быть отключены и разобраны обе цепи питания обмоток статора. Работа, не связанная с прикосновением к токоведущим или вращающимся частям электродвигателя и приводимого им в движение механизма, может производиться на работающем электродвигателе. Не допускается снимать ограждения вращающихся частей, работающих электродвигателя и механизма. При работе на электродвигателе допускается установка заземления на любом участке кабельной линии, соединяющей электродвигатель с секцией РУ, щитом, сборкой. Если работы на электродвигателе рассчитаны на длительный срок, не выполняются или прерваны на несколько дней, то отсоединенная от него кабельная линия должна быть заземлена также со стороны электродвигателя. В тех случаях, когда сечение жил кабеля не позволяет применять переносные заземления, у электродвигателей напряжением до 1000 В, допускается заземлять кабельную линию медным проводником сечением не менее сечения жилы кабеля либо соединять между собой жилы кабеля и изолировать их. Такое заземление или соединение жил кабеля должно учитываться в оперативной документации наравне с переносным заземлением. Перед допуском к работам на электродвигателях, способных к вращению за счет соединенных с ними механизмов (дымососы, вентиляторы, насосы и др.), штурвалы запорной арматуры (задвижек, вентилей, шиберов и т.п.) должны быть заперты на замок. Кроме того, приняты меры по затормаживанию роторов электродвигателей или расцеплению соединительных муфт. Необходимые операции с запорной арматурой должны быть согласованы с начальником смены технологического цеха, участка с записью в оперативном журнале. Со схем ручного дистанционного и автоматического управления электроприводами запорной арматуры, направляющих аппаратов должно быть снято напряжение. На штурвалах задвижек, шиберов, вентилей должны быть вывешены плакаты «Не открывать! Работают люди», а на ключах, кнопках управления электроприводами запорной арматуры - «Не включать! Работают люди». На однотипных или близких по габариту электродвигателях, установленных рядом с двигателем, на котором предстоит выполнить работу, должны быть вывешены плакаты «Стой! Напряжение» независимо от того, находятся они в работе или остановлены. Порядок включения электродвигателя для опробования должен быть следующим: После опробования при необходимости продолжения работы на электродвигателе оперативный персонал вновь подготавливает рабочее место, бригада по наряду повторно допускается к работе на электродвигателе. Работа на вращающемся электродвигателе без соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями может проводиться по распоряжению. Обслуживание щеточного аппарата на работающем электродвигателе допускается по распоряжению обученному для этой цели работнику, имеющему группу III, при соблюдении следующих мер предосторожности: работать с использованием средств защиты лица и глаз, в застегнутой спецодежде, остерегаясь захвата ее вращающимися частями электродвигателя;

пользоваться диэлектрическими галошами, коврами;

не касаться руками одновременно токоведущих частей двух полюсов или токоведущих и заземляющих частей.

Кольца ротора допускается шлифовать на вращающемся электродвигателе лишь с помощью колодок из изоляционного материала.

Если работа на электродвигателе или приводимом им в движение механизме связана с прикосновением к токоведущим и вращающимся частям, электродвигатель должен быть

отключен с выполнением предусмотренных настоящими Правилами технических мероприятий, предотвращающих его ошибочное включение. При этом у двухскоростного электродвигателя должны быть отключены и разобраны обе цепи питания обмоток статора. Работа, не связанная с прикосновением к токоведущим или вращающимся частям вращающихся частей работающих электродвигателя и механизма.

При работе на электродвигателе допускается установка заземления на любом участке кабельной линии, соединяющей электродвигатель с секцией РУ, щитом, сборкой.

Если работы на электродвигателе рассчитаны на длительный срок, не выполняются или прерваны на несколько дней, то отсоединенная от него кабельная линия должна быть заземлена также со стороны электродвигателя.

В тех случаях, когда сечение жил кабеля не позволяет применять переносные заземления, у электродвигателей напряжением до 1000 В, допускается заземлять кабельную линию медным проводником сечением не менее сечения жилы кабеля либо соединять между собой жилы кабеля и изолировать их. Такое заземление или соединение жил кабеля должно учитываться в оперативной документации наравне с переносным заземлением.

Перед допуском к работам на электродвигателях, способных к вращению за счет соединенных с ними механизмов (дымососы, вентиляторы, насосы и др.), штурвалы запорной арматуры (задвижек, вентилей, шиберов и т.п.) должны быть заперты на замок. Кроме того, приняты меры по затормаживанию роторов электродвигателей или расцеплению соединительных муфт.

Необходимые операции с запорной арматурой должны быть согласованы с начальником смены технологического цеха, участка с записью в оперативном журнале. Со схем ручного дистанционного и автоматического управления электроприводами запорной арматуры, направляющих аппаратов должно быть снято напряжение.

На штурвалах задвижек, шиберов, вентилей должны быть вывешены плакаты «Не открывать! Работают люди», а на ключах, кнопках управления электроприводами запорной арматуры - «Не включать! Работают люди».

На однотипных или близких по габариту электродвигателях, установленных рядом с двигателем, на котором предстоит выполнить работу, должны быть вывешены плакаты «Стой! Напряжение» независимо от того, находятся они в работе или остановлены.

Порядок включения электродвигателя для опробования должен быть следующим:

· производитель работ удаляет бригаду с места работы, оформляет окончание работы и сдает наряд оперативному персоналу;

· оперативный персонал снимает установленные заземления, плакаты, выполняет сбору схемы.

После опробования при необходимости продолжения работы на электродвигателе оперативный персонал вновь подготавливает рабочее место и бригада по наряду повторно допускается к работе на электродвигателе.

Работа на вращающемся электродвигателе без соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями может проводиться по распоряжению.

Обслуживание щеточного аппарата на работающем электродвигателе допускается по распоряжению обученному для этой цели работнику, имеющему группу III, при соблюдении следующих мер предосторожности:

- работать с использованием средств защиты лица и глаз, в застегнутой спецодежде, остерегаясь захвата ее вращающимися частями электродвигателя;

- пользоваться диэлектрическими галошами, коврами;

- не касаться руками одновременно токоведущих частей двух полюсов или токоведущих и заземляющих частей.

Кольца ротора допускается шлифовать на вращающемся электродвигателе лишь с помощью колодок из изоляционного материала.

Литература

1. Крановое электрооборудование: Справочник / Ю.В. Алексеев, А.П. Богословский. - М.: Энергия, 1979г.

2. Крановый электропривод: Справочник / А.Г. Яуре, Е.М. Певзнер. - М.: Энергоатомиздат, 1988г.

3. Методическое пособие по практической работе по электрооборудованию по теме: Расчет мощности и выбор кранового электродвигателя. Выбор аппаратуры управления и защиты.

...