Электрооборудование мостового крана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

кран электропривод мостовой двигатель

Глава 1. Краткая характеристика механизма подъема крана

Глава 2. Расчет и выбор электронного оборудования мостового крана

2.1 Исходные данные проектирования

2.2 Расчет статистических нагрузок двигателя механизма подъема крана

2.2.1 Статическая мощность и момент при подъеме пустого крана с подвеской

2.2.2 Спуск груза или крюка с подвеской

2.2.3 Построение нагрузочной диаграммы

2.2.4 Расчет эквивалентной мощности двигателя механизма подъема

2.2.5 Выбор двигателя механизма подъема

2.2.6 Проверка электродвигателя по перегрузочной способности

Глава 3. Расчет электропривода механизма передвижения моста или тележки крана

3.1 Расчет эквивалентного момента мощности механизма передвижения моста

3.2 Выбор двигателя механизма передвижения моста и проверка его по всем параметрам

Список литературы



Глава1. Краткая характеристика механизма подъема крана

Электрические подъёмные краны - это устройства служащие для вертикального и горизонтального перемещения грузов. Подвижная металлическая конструкция с расположенной на ней подъемной лебёдкой являются основными элементами подъёмного крана. Механизм подъемной лебёдки приводится в действие электрическим двигателем.

Подъемный кран представляет собой грузоподъемную машину циклического действия, предназначенную для подъема и перемещения груза, удерживаемого грузозахватным устройством (крюк, грейфер). Он является наиболее распространенной грузоподъемной машиной, имеющей весьма разнообразное конструктивное исполнение и назначение.

Кран (рис.1.1) представляет собой мост, перемещающейся по крановым путям на ходовых колесах, которые установлены на концевых балках. Пути укладываются на подкрановые балки, опирающиеся на выступы верхней части колонны цеха. Механизм передвижения крана установлен на мосту крана. Управление всеми механизмами происходит из кабины прикрепленной к мосту крана. Питание электродвигателей осуществляется по цеховым троллеям. Для подвода электроэнергии применяют токосъемы скользящего типа, прикрепленные к металлоконструкции крана. В современных конструкциях мостовых кранов тока провод осуществляется с помощью гибкого кабеля. Привод ходовых колес осуществляется от электродвигателя через редуктор и трансмиссионный вал.

Любой современный грузоподъемный кран в соответствии с требованиями безо пасности, может иметь для каждого рабочего движения в трех плоскостях, следующие самостоятельные механизмы: механизм подъема - опускания груза, механизм передвижения крана в горизонтальной плоскости и механизмы обслуживания зоны работы крана (передвижения тележки).

Рисунок 1.1 - Общий вид мостового крана.

По заданию проекта необходимо спроектировать и электрооборудование, и электропривод для механизма подъема.

Рисунок 1.2 - Кинематическая схема механизма подъема главного крюка: 1 - двигатель; 2 - муфта; 3 - тормоз; 4 - редуктор; 5 - барабан; 6 - полиспаст; 7 - неподвижный блок полис - пасты.

Грузоподъемные машины изготовляют для различных условий использования по степени загрузки, времени работы, интенсивности ведения операций, степени ответственности грузоподъемных операций и климатических факторов эксплуатации. Эти условия обеспечиваются основными параметрами грузоподъемных машин. К основным параметрам механизма подъёма относятся: грузоподъемность, скорость подъема крюка, режим работы, высота подъема грузозахватного устройства. Номинальная грузоподъемность - масса номинального груза на крюке или захватном устройстве, поднимаемого грузоподъемной машиной.

Скорость подъема крюка выбирают в зависимости от требований технологического процесса, в котором участвует данная грузоподъемная машина, характера работы, типа машины и ее производительности. Режим работы грузоподъемных машин цикличен. Цикл состоит из перемещения груза по заданной траектории и возврата в исходное положение для нового цикла.

Все многообразие грузоподъемных кранов охвачено восемью режимными группами 1К-8К. Классификация механизмов по группам режимов работы осуществляется по параметрам суммарного времени работы механизмов за срок службы и степени усредненного нагружения крана.

Для данного мостового крана рекомендуемые режимные группы:

5К- группа режима работы крана;

4М- группа режима работы механизма подъема.



Глава 2. Расчет и выбор электродвигателей механизмов подъема

Повышенная опасность работ при транспортировке поднятых грузов требует при проектировании и эксплуатации соблюдение обязательных правил по устройству и эксплуатации подъемно-транспортных машин. На механизмах подъема и передвижения правилами по устройству и эксплуатации предусмотрена установка ограничителей хода, которые воздействуют на электрическую схему управления. Конечные выключатели механизма подъема ограничивают ход груза захватывающего приспособления вверх, а выключатели механизмов передвижения моста и тележки ограничивают ход механизмов в обе стороны. Предусматривается также установка конечных выключателей, предотвращающих наезд механизмов в случае работы двух и более кранов на одном мосту. Исключение составляют установки со скоростью движения до 30 м/мин. Крановые механизмы должны быть снабжены тормозами закрытого типа, действующими при снятии напряжения.

На крановых установках допускается применять рабочее напряжение до 500В, поэтому крановые механизмы снабжают электрооборудованием на напряжения 220, 380, 500В переменного тока, и 220, 440В постоянного тока. В схеме управления предусматривают максимальную защиту, отключающую двигатель при перегрузке и коротком замыкании. Нулевая защита исключает само запуск двигателей при подаче напряжения после перерыва в электроснабжении. Для безопасного обслуживания электрооборудования, находящегося на ферме моста, устанавливают, блокировочные контакты на люке и двери кабины. При открывании люка или двери напряжение с электрооборудования снимается.

При работе крана происходит постоянное чередование направления движения крана, тележки и крюка. Так, работой механизма подъема состоит из процессов подъема и опускания груза и процессов передвижения пустого крюка. Для увеличения производительности крана используют совмещение операций. Время пауз, в течение которого двигатель не включен и механизм не работает, используется для навешивания груза на крюк и освобождение крюка, для подготовки к следующему процессу работы механизма. Каждый процесс движения может быть разделен на периоды неустановившегося движения (разгон, замедление) и период движения с установившейся скоростью.

Кран установлен в литейном цеху металлургического производства, где наблюдается выделение пыли. Поэтому электродвигатель и все электрооборудование мостового крана требует защиты общепромышленного исполнения не ниже IP 53 - (защита электрооборудования от попадания пыли), а также полная защита обслуживающего персонала от соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями, а также защита электрооборудования от капель воды, падающих под углом 60⁰ к вертикали.

Краны литейных цехов работают непрерывно при интенсивном использовании оборудования, наличии высокой температуры окружающей среды и излучения теплоты от раскаленного или расплавленного металла. Кабина управления краном выполняется теплоизолированной, в ней также оборудуется установка для кондиционирования воздуха. Учёт режима работы крана при проектировании и выборе электрооборудования определяет энергетические показатели и надёжность при эксплуатации крановой установки. Правилами Госгортехнадзора предусматривается четыре режима работы механизмов: лёгкий - Л, средний - С, тяжёлый - Т, весьма тяжёлый - ВТ.

2.1 Исходные данные проектирования

Исходными данными проектирования являются физические и геометрические па раметры механизма подъема крана, а также размеры помещения цеха, в котором расположен кран. Исходные данные представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Исходные данные проектирования.

Наименование параметра	Значение параметра
Механизм подъема
Грузоподъемность	15т
Вес крюка с подвеской	0,85т
Высота подъема	12 м
Скорость подъема	0,125 м/с
КПД механизма подъем	0,72
Диаметр барабана лебедки	520 мм
Число блоков подвески	2
Время паузы	60с
Тележка
Вес тележки	3,2т
Пролет моста	10м
Скорость передвижения тележки	0,5м/с
Диаметр колес тележки	300мм
Диаметр цапф колес	50мм
КПД механизма тележки	0,75
Мост
Вес моста	10m
Длина подкрановых путей	80 м
Скорость передвижения моста	1м/с
Диаметр катков моста	350мм
Диаметр цапф катков	50мм
КПД механизма моста	0,7

2.2.1 Расчет статической мощности и момент при номинальной нагрузки

Целью расчета является определение статических нагрузок, приведенных к валу электродвигателя, для выбора мощности электродвигателя, механизма подъема мостового крана.

Статическая мощность и момент при номинальной нагрузке на валу электро двигателя подъемной лебедки при подъеме груза, в кВт определяется следующим образом:



(2,1)

Максимальная мощность статической нагрузки получилась 26,99кВт, предварительно выбираем двигатель серии МНТ412-6, имеющий синхронную частоту 1000об/мин, а частоту вращения вала ротора

Передаточное число редуктора барабана лебедки определяем следующим образом:

(2.2)

Принимаем ближайшее стандартное передаточное число 3-х ступенчатого редуктора таблица 2.1

(2.3)

где G=m•g=15•10³• 9,81=147150H-вес поднимаемого груза;

m-номинальная грузоподъемность, кг;

g-ускорение свободного падения, м/с²;

G₀=m₀•g=0,85•10³•9,81=8338Н вес пустого захватывающего приспособления;

m₀ - масса пустого захватывающего приспособления, кг;

v_н = 0,125м/с = - скорость подъема груза;

_п = 0,72 - КПД под нагрузкой

Р_с - статическая мощность, кВт;

М_с - статический момент, Н*м;

G-сила тяжести полезного груза, Н;

- тяжести грузозахватного устройства(крюка с подвеской) Н;

-скорость подъема, М/с;

-КПД подъемного механизма, учитывающий потери на трении в редукторах, барабане, подшипниках, блоках и т.д.;

i- Передаточное число редуктора механизма подъема;

i - Передаточное число полиспаста;

D- Диаметр барабана, м

Диаметр барабана, заданный в мм, переводим в м по формуле

Определяем время подъема следующим образом.

где Н-высота подъема, м, -время подъема, с.

Полученные данные Р_с=26,99кВт; М_с=278,9Н*м; t_n=96сек;

используем для построения нагрузочной диаграммы механизма подъема



2.2.3 Спуск груза или крюка с подвеской

Статическая мощность, требуемая от электродвигателя в режиме спуска определится

(2.9)

где - мощность, обусловленная действием силы тяжести опускающее гогруза, кВm;

- мощность обусловленная действием силы трения в крановом механизме, кВm. При этом различают силовой тормозной спуск грузов. Силовой спуск примняют для спуска пустого крюка, а также легких грузов, когда (опускание груза осуществляется электродвигателем, включенным на спуск).

Тормозной спуск производится при опускании тяжелых грузов, когда

В этом случае для предотвращения свободного падения груза тормозной момент создает сам электродвигатель, ограничивая скорость спуска.

Мощность, развиваемая двигателем при силовом спуске

(2.10)

где -скорость спуска, м/с;

При спуске пустого крюка

Статическая мощность и момент при силовом спуске пустого крюка Н*м, определится

(2.11)

(2.12)

где - Статическая мощность и момент при силовом спуске пустого крюка.

Статический момент при силовом спуске пусто крюка.

2.2.3 Построение нагрузочной диаграммы

Для построения нагрузочной диаграммы берем данные:

Тормозной спуск груза при статической мощности и мента определится.

(2.13)

(2.14)

где тормозной спуск груза при статической мощности

тормозной спуск груза при статическом моменте.

Для построения нагрузочной диаграммы принимаем:

Pcm=9.2кВт; Mcm=170.4H*м; t=96сек

Для построения нагрузочной диаграммы статической мощности используем следующие данные, полученные в результате расчетов:

Время цикла

Время работы

Суммарное время работы (включения)

Суммарное время пауз

(2.16)

Количество пауз -4, паузы равной длительности, время одной паузы

(2.17)

Фактическая продолжительность включения определится.

(2.18)

Подъем груза P_c1= 15кВт

Спуск груза Р_с2=9.2кВт

Подъем пустого крюка Р_с3=1.45кВт

Спуск пустого крюка Р_с4=11.9кВт

Выбираем масштаб мощности

Выбираем масштаб времени

2.2.4 Расчет эквивалентной мощности двигателя механизма подъема.

Расчет эквивалентной мощности определяется по формуле

(2.19)

где - расчетная мощность отдельных операций (подъема или спуска), кВm; - расчетное время отдельных операций, с;

- расчетная продолжительность включения, %;

- номинальная продолжительность включения, %.

Для электродвигателей серии МНТ411-6 принимаем ПВ_ном=100%

Режим работы S3-повторно-кратковременный в цикле

Для построения нагрузочной диаграммы расчетные величины мощности делим на масштаб мощности, а расчетные величины времени делим на масштаб времени. Все расчетные данные сводим в таблицу 2.2

Таблица 2.2 - Данные для построения нагрузочной диаграммы мощностей мни ма подъема

	груза	Пауза	Спуск груза	Пауза	Подъем пустого крюка	Пауза	Спуск пустого крюка	Пауза
	15	0	9,2	0	1,45	0	11,9	0
	96	54	96	54	96	54	96	54

Нагрузочная диаграмма механизма подъема на рис. 2.1.



2.2.5 Выбор двигателя механизма подъема

1) электродвигатель механизма подъема должен отвечать следующим условииям; при подъеме груза 110 % номинального, т.е.

электродвигатель должен разгонять механизм до номинальной скорости принаиболее неблагоприятных условиях, а именно, при снижении напряжения назажимах до 90 % номинального, отрицательном допуске по пусковому и макксимальному моменту - 10 %. - при любых неблагоприятных обстоятельствах максимальный момент электродвигателя должен быть больше максимального статического момента; для проведения статических испытаний крана механизм подъема должен поднимать груз, равный 125 % номинального на высоту 200-300 мм. Учитывая эти условия, максимальный момент определится.

(2.19)

(2.20)

(2.21)

где кратность максимального момента

номинальный момент электродвигателя ,

максимальный момент электродвигателя,

0,8-коэффициент, учитывающий снижение напряжения на 10 %

2) С учетом выше перечисленных условий, электродвигатель выбирают по формуле

(2.22)



где коэффициент запаса, учитывающий дополнительную загруз ку двигателя в период пуска и электрического торможения.

Мощность двигателя определится по формуле

По полученным данным выбираем электродвигатель MTH 411-6

режим S3, ПВ = 100 %,

2.2.6 Проверка электродвигателя по перегрузочной способности

Для выбранного двигателя строят механические характеристики в соответствии с принятой схемой управления, используя для этого типовые характеристики, получаемые с помощью кулачковых или магнитных контроллеров.

синхронная скорость электродвигателя, рад/с;

- максимальный момент переключения, причем

= (2.24)

номинальный момент электродвигателя,

минимальный момент переключения, причем

(2.25)

Средний пусковой момент

(2.26)

Из формулы (2.29) найдем момент переключения

(2.27)

Подставим значение из формулы (2.28) и определим

(2.28)

Кроме того, необходимо чтобы

(2.29)

Произвести проверку электродвигателя МНТ 412-6

на соответствие указанным требованиям, если статический момент

максимальный статический момент при подъеме груза 1,1

Расчет. Для двигателя МНТ 412-6 определяем



проверяем По формуле (2.23)

По формуле (2.24)

0,8*2,7*366 > 517Н*м,

790,6 > 517Н*м.

Двигатель проходит проверку по перегрузочной способности.

По формуле (2.28)

Т.е.

По формуле (2.31) максимальный момент переключения М₁=1,8*M_c.max этому

Согласно формуле (2.32) должно быть

Пусковой средний момент определится по формуле (2.29)

Двигатель МНТ 412-6 проходит проверку по перегрузочной способности. Необходимые значения моментов и получают включения в цепь ротора пусковых резисторов. Наиболее точные расчеты пусковых резисторов получаются, если выполняются условие



Глава 3. Расчет электропривода механизма передвижения моста или тележки крана

3.1 Расчет эквивалентного момента мощности механизма передвижения моста

Расчетный эквивалентный момент двигателя определяют по формуле

(3.16)

где -статический момент на отдельных участках, Т.Е.

время установившегося движения;

момент пуска-торможения на отдельных участках,

время пуска, торможения на отдельных участках, с;

фактическая продолжительность включения ,%;

номинальная продолжительность включения

для двигателя МТF(Н); 0,75- коэффициент, учитывающий условие охлаждения с самовентиляцией.

Расчетную эквивалентную мощность определим по формуле.



3.2 Выбор двигателя механизма передвижения моста и проверка его по всем параметрам

Мощность электродвигателя должна быть

или Т.К.

Определяем номинальный момент электродвигателя.

т.к. мощность и момент связаны зависимостью.

поэтому

По условиям перегрузки

Для обеспечения разгона двигателя необходимо чтобы

так же

где

Выбрать электродвигатель если и про извести проверку выбранного электродвигателя по всем параметрам.

По этим требованиям подходит двигатель 4МТF132L6,

момент инерции

Найдем фактическую скорость движения моста.

из этой формулы получим

Фактическая скорость примерно равна заданной

Проверяем двигатель по условию перегрузки:



поэтому условие выполняется

Для обеспечения разгона двигателя максимальный момент должен быть

Принимаем коэффициент запаса по моменту

Т.К. 135>69, то условие проверки соблюдается, и разгон двигателя обеспечен.

Для обеспечения разгона двигателя принимаем пиковый момент переключения

Минимальный момент переключения определяется условием

Средний пусковой момент определится

Определяем фактическое время пуска;

1/с

Фактическое время пуска

Фактическое время пуска что вполне допустимо для механизма передвижения моста, на производительности крана это не скажется никак, Т.К. время пауз принято более 400с.

Фактическое ускорение

это значит, что не будет проскальзывания ко

лес моста При пуске крана.

Выбранный двигатель 4МТF132L6 прошел проверку по всем параметрам.



Список литературы

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.

4. Б.Ю. Липкин: Электроснабжение промышленных пред- приятий и установок. - М.: Высшая школа, 1981г.

5. В.М. Васин: Электрический привод: Учеб. Пособие для техникумов. - М.: Высшая школа, 1984г.

Размещено на Allbest.ru

...