Расчет электрооборудования мостового крана грузоподъемностью 20 тонн

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ОЛЕНЕГОРСКИЙ ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ"

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ МОСТОВОГО КРАНА ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬЮ 20т

Пояснительная записка к курсовой работе

КР ЭО 140448.27зв.2014 ПЗ

Руководитель работы

Корзина Е. А.

Выполнил студент V курса

заочного отделения

группы 5 ГЭМз

Ионов А.С.

2014

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Общая часть

1.1 Краткая характеристика заданного промышленного оборудования и заданного электропривода

1.2 Исходные данные

2. Специальная часть

2.1 Расчет мощности, выбор и проверка электродвигателей

2.2 Расчет и выбор пускорегулирующей аппаратуры

2.3 Расчет и выбор питающего кабеля и троллеев

2.4 Выбор и проверка питающих проводников для двигателей

2.5 Составление схемы управления, защиты и сигнализации

2.6 Расчет установок реле защиты и автоматизации

2.7 Расчёт и выбор тормозных устройств

2.8 Краткое описание принципа работы схемы

3. Вопросы техники безопасности и технической эксплуатации электрооборудования

3.1 Вопросы техники безопасности при эксплуатации электрооборудования

3.2 Вопросы технической эксплуатации электрооборудования

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

Мостовые краны очень популярны, за счет своего удобства в использовании. По сути, это грузоподъемная машина. Мостовой кран передвигается по рельсам, груз, в свою очередь может перемещаться в трех направлениях, взаимно-перпендикулярных друг от друга. Располагается грузоподъемный кран на небольшом расстоянии от пола или земли, что обеспечивает свободное перемещение рабочих по площадке, расположенной под этой грузоподъемной машиной. За счет своего положения над землей, мостовой кран является одним из самых популярных видов механизации, способный обслужить любую точку цеха, склада или стройплощадки.

Различают краны мостовые общего назначения и краны, со специальными грузозахватными устройствами (грейферы, магниты). Краны общего назначения практически универсальны в использовании. В спектр их работы входят различные грузы, для транспортировки которых у мостовых кранов имеются специальные крюки. Собственно, поэтому мостовые краны больше известны под названием - крюковые краны. За счет своего удобства и универсальности в использовании, мостовые краны общего назначения составляют 2/3 из всех мостовых кранов, используемых на различных площадках. При необходимости переместить штучный груз на мостовом кране общего назначения, используют крюки, на которые этот груз навешивают при помощи стропов или специальных захватов. Мостовые краны общего назначения широко используют в машинных залах, в сборочных цехах, в котельных электростанций и др. На открытом воздухе, мостовые краны общего назначения перемещаются по путям, которые находятся на специальных эстакадах.

За последние десятилетия, краны стали очень популярны. Почти в 2 раза больше площадок, складов и др. используют сегодня грузоподъемные краны. Причем, большой популярность пользуются мостовые краны с автоматическим захватом, т.к. их применение намного облегчает работу. Например, чтобы вручную навешать груз на крюки и потом его снять, требуется от 30 до 50% времени полного цикла. И в этом случае, время работы самого крана составляет лишь 15-20 минут в час. Соответственно, при использовании автоматизированных кранов, производительность возрастает. Конструкция мостовых кранов позволяет навешивать контейнеры, ящики, ковши, для транспортировки мелких или сыпучих грузов.

Мостовые краны можно разделить на двухбалочные и однобалочные. В такой классификации за основу берется тип мостов.

Однобалочные. Такие мостовые краны снабжены консольной тележкой, перемещается которая по одной пролетной балке. Краны мостовые однобалочные можно также снабдить двумя тележками: опорной и консольной. Первая с механизмом главного подъема, вторая - с механизмом вспомогательного подъема. Использование двух тележек обеспечивает однобалочному мостовому крану не только повышение маневренности, но и повышает непосредственно производительность крана. Стоит отметить, что такие краны еще называют кран-балка.

Двухбалочные. Состоит такой мостовой кран из двух частей: моста и тележки. Конструкция моста состоит из двух пролетных и двух концевых балок. Такое крепление двухбалочного крана перекрывает рабочий пролет склада или площадки. По подкрановому пути, кран мостовой двухбалочный перемещается при помощи специальных механизмов. Опорная тележка представляет собой конструкцию, состоящую из рамы, одного (двух) грузоподъемных механизмов и механизма для перемещения опорной тележки вдоль моста.

Грузоподъемность мостовых кранов варьируется от 50 т и меньше и достигает 800т. Самые популярные в этом диапазоне мостовые краны, грузоподъемностью от 50т - до 320т.

Цена крана будет зависеть не только от его массы, но и от тех средств, которые необходимо вложить на возведение здания или эстакады. Колонны и балки должны в обязательном порядке соответствовать размерам самого крана, иначе все затраты бессмысленны. Однобалочные краны имеют явное преимущество перед остальными видами: их масса на 10-30% меньше. За счет своей более громоздкой конструкции кран мостовой двухбалочный традиционно весит больше.

 1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Краткая характеристика заданного промышленного оборудования и заданного электропривода

Кран мостовой 20т востребован практически во всех отраслях производства, хотя и относится к оборудованию относительно невысокой грузоподъемности. Мостовой кран грузоподъемностью 20 тонн используется везде от ремонтных цехов до целых сталелитейных производств. Нередко такой кран работает в ремонтных цехах и автосервисах, обслуживающих большегрузные машины, а также формовочных и литейных цехах, где перетаскивают тяжелые заливочные формы, мульды и т.д.

Кран мостовой 20 т, как правило, производится на основе двухбалочной конструкции, с опорным механизмом передвижения тележки.

Подобные краны различаются по ширине пролета, которая колеблется от 10,5 до 34,5 метров, и высоте подъема грузов находящейся в диапазоне от 18 до 30 метров.

На мостовой кран 20 тонн могут устанавливаться различные грузозахватные устройства, или же сразу два устройства. На кран рассмотренный в этой работе установлен один крюк

Мостовой кран 20 т может управляться как с земли, с помощью пульта радиоуправления, так и непосредственно из кабины.

Кабина мостового крана может быть стационарной или устанавливаться на тележке. Возможны различные варианты исполнения данной модели мостового крана.

Рис. 1. Мостовой кран общего назначения:

- тележка, 2 - мост, 3 - опора, 4 - пролётная балка, 5 - рельсовый путь

Описание конструкции (рис.1).

Несущая сварная конструкция крана представляет собой- мост с двумя главными балками коробчатого сечения (или с решетчатыми фермами), перемкнутыми через пролет цеха, и концевыми балками, на которых установлены ходовые колеса. Колеса перемещаются по рельсам подкранового пути, закрепленным на балках опорных конструкций в верхней части цеха.

Привод ходовых колес осуществляется от электродвигателя через редуктор и трансмиссионный вал. Вдоль моста проложены рельсы, по которым на колесах, приводимых в движение электродвигателем через редуктор, перемещается тележка с подъемной лебедкой. На барабан лебедки наматываются подъемные канаты с подвешенным к ним на блоках крюком для захвата грузов. Барабан приводится во вращение электродвигателем через редуктор.

Управление работой механизмов крана производится из кабины оператора-крановщика, в которой установлены контроллеры или командоконтроллеры. Электроаппаратура управления приводами размещается в шкафах, установленных на мосту крана. Здесь же располагаются ящики резисторов. Для проведения операций обслуживания механизмов и электрооборудования предусмотрен выход на мост из кабины через люк.

Электроэнергия к крану подводится при помощи скользящих токосъемников от главных троллеев уложенных вдоль подкранового пути. Для подвода питания к электрооборудованию, размещенному на тележке, служат вспомогательные троллеи, идущие вдоль моста.

Каждый механизм крана имеет механический тормоз, который устанавливается на соединительной муфте между двигателем и редуктором или на тормозном шкиве на противоположном конце вала двигателя.

1.2 Исходные данные

Основные параметры мостового крана и исходные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики мостового крана грузоподъемностью 20 тонн

Основные параметры мостового крана	Ед. измерения	Обозначе ние	Значения
Номинальная грузоподъёмность	т	mo	20
Масса пустого грузозахватного приспособления	т	mг.у	0,14
Масса моста	т	mм	16.5
Масса тележки	т	mт	8.5
Скорость подъёма	м/с	Vп	1.12
Скорость передвижения моста	м/с	Vм	0,7
Скорость передвижения тележки	м/с	Vт	0,37
КПД крана	-	з	0,77
Продолжительность включения (режим работы)	%	ПВ	40 %
Коэффициент трения-скольжения в подшипниках	-	µ	0,083
Коэффициент трения качения	м	f	0,0008
Диаметр ходового колеса моста	м	dкм	0,88
Диаметр цапфы	м	dцм	0,1
Диаметр ходового колеса тележки	м	dКТ	0,64
Диаметр цапфы тележки	м	dЦМ	0,08
Коэффициент суточного использования	-	Ксут	0,23
Длина троллей	м	lтр	47
Длина кабеля	м	Lкаб	18

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Целью расчета является выбор приводного электродвигателя по каталогу и проверка его по перегрузочной способности и по условиям осуществимости пуска. При расчётах учитывать указанные единицы измерения величин, входящих в формулы. Приведены способы расчётов некоторых из электроприводов.

2.1 Расчет мощности, выбор и проверка электродвигателей

Расчёт мощности, выбор и проверка электродвигателя подъемного механизма .

Статическая мощность двигателя подъемного механизма на валу двигателя при подъёме груза определяется по формуле:

, (1)

Где: Рс - статическая мощность двигателя подъемного механизма, кВт;

G- сила тяжести полезного груза, кН;

Gг.у- сила тяжести грузозахватного устройства(крюк, грейфер, магнит, клещи и т.п.),кН;

Vn = 0,12- скорость подъема, м/с;

= 0,77 - кпд подъемного механизма.

G = mo * g;кН, (2)

G = 20 * 9,8 = 196 кН;

Gг.у = mг.у*g;кН, (3)

Gг.у = 0,14 * 9,8 = 1,37 кН;

;

Необходимая номинальная мощность электродвигателя (при заданном ПВ) определяется по формуле (4):

Где: Р - необходимая номинальная мощность электродвигателя при заданном ПВ, кВт;

к - коэффициент;

а = 1,1;

ПВ = 40- стандартная продолжительность включения ,%;

Pc = 30,75 - статическая мощность двигателя подъемного механизма, кВт;

Р = к*а *Рс; кВт, (4)

К= (5)

;

Р = 1*1,1*30,75=33,82 кВт;

По каталогу электродвигателей выбран ближайший по мощности тип электродвигателя МТН 512-8. Технические параметры выбранного двигателя заносятся в таблицу 2.

Таблица 2. Технические параметры двигателя МТН-512-8 для подъемного механизма

Параметры двигателя	Обозначение в расчётах	Единицы измерения	Значение параметра
Тип двигателя	-	-	МТН -512-8
Мощность	Рн	кВт	37
Частота вращения	n	об/мин	725
Ток статора	Iст.	А	88
Коэффициент мощности	Сos ц	-	0,74
КПД	з	%	86,0
Ток ротора	Iр	А	76
Напряжение ротора	Up	В	302
Максимальный момент	М мах.дв.	Н*м	1500
Маховый момент	М мах.нагр.	кг/м2	4,7
Напряжение	U	В	380
Частота сети	f	Гц	50
Продолжительность включения	ПВстанд.	%	40
Масса	m	кг	470

Выбранный электродвигатель проверяется по допустимой нагрузке и условию осуществимости пуска.

Проверка электродвигателя по перегрузочной способности:

Где: М мах.нагр - максимальный момент нагрузки, Н*м;

М мах.двиг - максимальный момент электродвигателя, Н*м;

Pc = 30,75 - статическая мощность двигателя подъемного механизма, кВт;

щ- угловая частота вращения электродвигателя, рад/сек;

n = 725 - номинальная частота вращения электродвигателя, об/мин.

0,85*М мах.дв. > М мах.нагр (6)

М мах.нагр.= ; Н*м. (7)

щ = =75,88 рад/сек;

М мах.нагр. = Н*м;

0,85*1500 > 405,24

1275 > 405,24

Условие выполнено.

Проверка двигателя по условию пуска:

Где: Мср.пуск - средний пусковой момент, Н*м;

М n1 - максимально возможный пиковый момент при пуске, Н*м;

М n2 - момент переключения, Н*м;

Мср.пуск > 1,5*М мах.нагр. (8)

Мср.пуск = ; Н*м (9)

M n1 = 0.85 * M мах.дав. Н*м (10)

M n2 = 1,15 * М мах.нагр. Н*м (11)

M n1 = 0,85*1500=1275 Н*м;

M n2 = 1,15 * 405,24 = 466,026 Н*м;

М ср.пуск = 870,51Н*м;

870,51 > 1,5*405,24

870,51 > 541,62

Условие выполнено.

Выбран двигатель МТН 512-8

Расчёт мощности, выбор и проверка электродвигателя механизма перемещения моста

Статическая мощность электродвигателя при горизонтальном поступательном движении моста определяется по формуле:

(12)

Где: Pc - статическая мощность электродвигателя при горизонтальном поступательном движении моста; кВт;

GM- сила тяжести моста, кН;

Gт - сила тяжести тележки, кН;

VM = 0,7 - скорость передвижения моста, м/c;

µ = 0,083 - коэффициент трения скольжения;

= - радиус цапфы моста,м;

f = 0,0008 м;

- радиус ход. колеса моста,м;

? = 0,76 - КПД.

к1 = 1,5;

g=9,8;

GM = , кН (13)

Gт = , кН (14)

Сила тяжести полезного груза определяется по формуле (2):

G=20*9,8=196 кН;

Сила тяжести пустого грузозахватного устройства определяется по формуле (3):

Gг.у=0,14*9,8=1,37 кН;

Gм=16,5*9,8=161,7 кН;

Gт=8,5*9,8=83,3 кН;

0,1/2=0,05 м;

0,88/2=0,44 м;

;

Коэффициент определяется по формуле (5):

;

б = 1,2;

Необходимая номинальная мощность электродвигателя при заданном ПВ определяется по формуле (4):

Р = 1,2*1*6,786 = 8,143 кВт;

По каталогу выбираем по мощности электродвигатель типа МТF 312-8. Технические данные электродвигателя записываются в таблицу 3.

Таблица 3. Технические данные электродвигателя MTF 312-8 перемещения моста

Параметры двигателя	Обозначение в расчётах	Единицы измерения	Значение параметра
Тип двигателя	-	-	MTF 312 - 8
Мощность	Рн	кВт	11
Частота вращения	n	об/мин	695
Ток статора	Iст.	А	31,9
Коэффициент мощности	Сos ц	-	0,71
КПД	з	%	77
Ток ротора	Iр	А	30,5
Напряжение ротора	Up	В	185
Максимальный момент	М мах.дв	Н*м	430
Маховый момент	М мах.нагр.	кг/м2	1,55
Напряжение сети	U	В	380
Частота сети	f	Гц	50
Продолжительность включения	ПВстанд.	%	40
Масса	m	кг	220

Проверку электродвигателя по перегрузочной способности выполняем по формуле (6),

Где: М мах.нагр - максимальный момент нагрузки, Н*м;

М мах.двиг - максимальный момент электродвигателя, Н*м;

Pc = 6,786 - статическая мощность двигателя подъемного механизма, кВт;

щ- угловая частота вращения электродвигателя, рад/сек;

n =695 - номинальная частота вращения электродвигателя, об/мин;

щ = (15)

щ = 72,743 рад/сек;

Максимальный момент нагрузки определяем по формуле (7):

М мах.нагр. = Н*м;

0,85*430> 71,93

365,5 > 71,93

Условие выполнено.

Проверяем двигатель по условию пуска:

Максимально возможный пиковый момент при пуске определяем по формуле (10):

M n1 = 0.85 *430=365,5Н*м;

Момент переключения определяем по формуле (11):

M n2 = 1,15 *93,287=107,28 Н*м;

Средний пусковой момент определяем по формуле (9):

М ср.пуск = Н*м;

Проверку двигателя по условию пуска выполняем по формуле (8):

236,39> 1,5 *93,287

236,39> 139,93

Условие выполнено.

Окончательно выбираем двигатель MTF 312 - 8.

Расчёт мощности, выбор и проверка электродвигателя механизма передвижения тележки.

Определяем статическую мощность электродвигателя при горизонтальном поступательном движении тележки.

Где: Pc - статическая мощность электродвигателя при горизонтальном поступательном движении тележки, кВт;

к1 = 1,5-коэффициент учитывающий увеличение сопротивления движению из-за трения реборд ходового колес о рельсы.

rц.м. - радиус цапфы моста, м;

Rк.т.- радиус колеса тележки, м;

Vт.= 0,37 - скорость передвижения тележки, м/с;

f = 0,0008 -коэффициент трения качения ходовых колёс по рельсам, м;

з = 0,77- КПД;

(16)

Rк.т.= (17)

Силу тяжести полезного груза определяем по формуле (2):

G =20*9,8=196 кН;

Силу тяжести грузозахватного устройства определяем по формуле (3):

Gг.у. =0,14*9,8=1,37 кH;

Силу тяжести тележки определяем по формуле (14):

Gт =8,5*9,8=83,3 кН;

=064/2=0,32м;

0,08/2=0,04м;

Рс -определяем по формуле (12), подставляя значение Rк.м.

;

Определим необходимую номинальную мощность электродвигателя при заданном ПВ

ПВ = 40% = 1,2;

Pc = 2,608кВт - статическая мощность электродвигателя .

Коэффициент определяется по формуле (5):

;

Необходимая номинальная мощность электродвигателя при заданном ПВ, определяется по формуле (4):

Р = 1,2*1*2,608 = 3,129 кВт;

По каталогу электродвигателей выбирается ближайший по мощности тип электродвигателя ДМТН 112-6.

Технические данные электродвигателя записываются в таблицу 4.

Таблица 4. Технические данные электродвигателя ДМТН 112-6 передвижения тележки

Параметры двигателя	Обозначение в расчётах	Единицы измерения	Значение параметра
Тип двигателя	-	-	ДМТН 112-6
Мощность	Рн	кВт	4,5
Частота вращения	n	об/мин	900
Ток статора	Iст.	А	24,0
Коэффициент мощности	Cos ц	-	0,68
КПД	?	%	88,0
Ток ротора	Iрот.	А	15,6
Напряжение ротора	Upот.	В	203
Максимальный момент	Ммах.двиг	Н*м	118
Маховый момент	Ммах.нагр.	кг/м2	0,245
Напряжение	U	В	380
Частота сети	f	Гц	50
Продолжительность включения	ПВстанд.	%	40

Проверка электродвигателя по перегрузочной способности:

Где: М мах.нагр ~ максимальный момент нагрузки, Н*м;

М мах.двиг - максимальный момент электродвигателя Н*м;

Pc = 2,608 - статическая мощность двигателя подъемного механизма, кВт;

щ- угловая частота вращения электродвигателя, рад/сек;

n = 900 - номинальная частота вращения электродвигателя, об/мин.

Угловую частоту вращения электродвигателя определяем по формуле (15):

щ=94,2 рад/сек;

Максимальный момент нагрузки определяем по формуле (7):

М мах.нагр. = Н*м;

Проверку электродвигателя по перегрузочной способности выполняем по формуле (6):

0,85*118 > 27,68

100,3?27,68

Условие выполнено.

Проверка электродвигателя по условию пуска:

Максимально возможный пиковый момент при пуске определяем по формуле (10):

M n1 = 0.85 * 118 = 100,3; Н*м;

Момент переключения определяем по формуле (11):

M n2 = 1,15 * 27,68 = 31,832; Н*м;

Средний пусковой момент определяем по формуле (9):

М ср.пуск = Н*м;

Проверку двигателя по условию пуска выполняем по формуле (8):

66,06 > 1,5 *27,68

66,06?41,52

Условие выполнено.

Окончательно выбираем двигатель ДМТН 112-6

Выбранные двигатели:

1) МТН 512-8 - электродвигатель подъёмного механизма;

2) МTF 312-8 - электродвигатель перемещения моста;

3) ДМТН 112-6 - электродвигатель перемещения тележки;

2.2 Расчет и выбор пускорегулирующей аппаратуры

Магнитные контроллеры представляют собой сложные комплектные коммутационные устройства для управления крановыми электроприводами. В магнитных контроллерах коммутация главных цепей осуществляется с помощью контакторов с электромагнитным приводом. По схеме магнитные контроллеры представляют собой комплектные устройства, обеспечивающие определенную программу переключений в главных цепях при соответствующей подаче команд в цепи управления.

Команды управления подаются командоконтроллерами или кнопочными постами. Магнитные контроллеры предназначаются для пуска, регулирования скорости, торможения и отключения двигателей переменного (асинхронных с фазным и короткозамкнутым ротором) и постоянного тока. Механическая и электрическая износостойкость магнитных контроллеров определяется износостойкостью применяемых в них электромагнитных контакторов главной цепи.

Магнитные контроллеры должны быть рассчитаны на коммутацию наибольших допустимых значений тока включения, а номинальный ток их IН должен быть равен или больше расчетного тока двигателя при заданных условиях эксплуатации и заданных режимах работы механизма.

Выбирается контроллер для механизмов подъема груза, перемещения моста и тележки:

Iн ? Iрот.*к (18)

При заданном ПВ - 40% для двигателя подъёма(МТН 512-8)

Рдв. = 37 кВт; режим эксплуатации механизма - средний;

Iст. = 88 А;

Iрот. = 76 А;

160 ? 88 * 0,75

160?66

Условие выполнено.

Выбираем магнитный контроллер К160 для кранов общего назначения.

Для кранов металлургического пр-ва.

U=380В;

До 60 включений в час;

Iн = 160 А;

Допустимый ток = 700 А; режим работы средний;

Механизм подъёма со встроенной защитой; масса = 235 кг;

Выбираем контроллер для двух двигателей перемещения моста и тележки.

При: Рдв. = 11 кВт;

Iст. = 31,9 А;

Iрот. = 30,5 А;

Рдв. = 4,5 кВт;

Iст. = 24 А;

Iрот. = 15,6 А;

Режим эксплуатации механизма лёгкий.

Выбираем контроллер для двух двигателей перемещения моста и тележки по формуле (18):

63 ? 0,5 * 31

63?15,5

Условие выполнено.

Выбираем кулачковый контроллер ККТ-61а для кранов общего назначения; режим работы средний.

Iн = 63 А;

Iдоп=200А;

Число включений в час-120;

Масса = 15 кг;

Максимальное число рабочих положений:

Вперёд, подъём, вправо-5;

Назад, спуск, влево-5;

Износостойкость-1;

Расчет и выбор пусковых сопротивлений для приводов подъёма.

Определим величину сопротивления реостата для определённого контроллера:

;Ом (19)

Где: Rp.H- номинальное сопротивление, Ом;

Uр.н - номинальное напряжение, В;

Iр -номинальный рабочий ток, А;

Uр.н. подъёма = 302 В;

Iр - под. =76 А;

Рассчитаем силу рабочего тока каждой ступени реостата для определённого контроллера.

Iступ.р = Iр * I% / 100%; А (20)

Где:Iр - рабочий ток ротора = 76 А;

I% - по таблице 5.

Р1 -Р4 Iст.р = 76* 89/100 = 67,64 А;

Р4 - Р7 Iст.р = 76*63/100 = 47,88 А;

Р7 - Р10 Iст.р = 76*54/100 = 41,04 А;

Р10 - Р13 Iст.р = 76*37/100 = 28,12 А;

Р13 - Р16 Iст.р = 76*24/100 = 18,24 А;

Р16 - Р19 Iст.р = 76*12/100 = 9,12 А;

Рассчитать сопротивление каждой ступени реостата для определённого контроллера.

Rступ.р = Rр.н*R% / 100%; Ом (21)

Где:Rр.н - величина сопротивления реостата = 2,29 Ом;

R% - по таблице 5.

Р1 - Р4 Rст.р = 2,29*5/100 = 0,114 Ом;

Р4 - Р7 Rст.р = 2,29*10/100 = 0,229 Ом;

Р7 - Р10 Rст.р = 2,29*20/100 = 0,458 Ом;

Р10 - Р13 Rст.р = 2,29*40/100 = 0,916 Ом;

Р13 - Р16 Rст.р = 2,29*60/100 = 1,374 Ом;

Р16 - Р19 Rст.р = 2,29*80/100 = 1,832 Ом;

Результаты расчёта и выбора сопротивлений и токов ступеней реостата заносим в таблицу5.

Таблица 5. Результаты расчёта и выбора сопротивлений и токов ступеней реостата

Маркировка ступеней	R, %	R, Ом	I, %	I, A
Р1 -Р4	5	0,114	89	67,64
Р4 -Р7	10	0,229	63	47,88
Р7 -Р10	20	0,458	54	41,04
Р10 -Р13	40	0,916	37	28,12
Р13 -Р16	60	1,374	24	18,24
Р16 -Р19	80	1,832	12	9,12

Выбор пусковых сопротивлений для двигателя заносим в таблицу 6.

Таблица 6. Выбранные пусковые сопротивления для двигателя MTH512-8

Тип двигателя	Заводской номер	Iдлит. А	R об. Ом	Сопротивление секций, Ом
MTH512-8	ИРАК 434332. 004-07	80	0,876	1-4	4-7	7-10
				0,139	0,139	0,153
				10-13
				0,153
				0,153
				0,153
	ИРАК 434332. 004-08	64	0,974	13-16	16-19
				0,238	0,238
				0,238	0,260

В соответствии с выбранным магнитным контроллером начертим схему включения ступеней реостата и схему включения ступеней магнитного контроллера (рис. 2).

Рисунок 2-Схема включения ступеней для данного контроллера

Расчёт и выбор пусковых сопротивлений для электродвигателя перемещения моста Определим величину сопротивления реостата для определённого контроллера по формуле (19):

Где: Uр.н. передвижение моста. = 185 В;

Iр - передвижение моста = 30,5 А;

Рассчитаем силу рабочего тока каждой ступени реостата для определённого контроллера по формуле (20):

Где:Iр - рабочий ток ротора = 3,50 А;

I% - по таблице 7.

Р1 -Р4 Iст.р = 30,5* 89/100 = 27,145А;

Р4 - Р7 Iст.р = 30,5*63/100 = 19,215 А;

Р7 - Р10 Iст.р = 30,5*54/100 = 16,47 А;

Р10 - Р13 Iст.р = 30,5*37/100 = 11,285 А;

Р13 - Р16 Iст.р = 30,5*24/100 = 7,32 А;

Р16 - Р19 Iст.р = 30,5*12/100 = 3,66 А;

Рассчитаем величину сопротивления каждой ступени реостата для определённого контроллера по формуле (21):

Rр.н - величина сопротивления реостата = 3,50 Ом;

R% - по таблице 7.

Р1 - Р4 Rст.р = 3,50*5/100 = 0,175 Ом;

Р4 - Р7 Rст.р = 3,50*10/100 = 0,35 Ом;

Р7 - Р10 Rст.р = 3,50*20/100 = 0,7 Ом;

Р10 - Р13 Rст.р = 3,50*40/100 = 1,4 Ом;

Р13 - Р16 Rст.р = 3,50*60/100 = 2,1 Ом;

Р16 - Р19 Rст.р = 3,50*80/100 = 2,8 Ом;

Результаты расчёта и выбора сопротивлений и токов ступеней реостата заносим в таблицу 7.

Таблица 7. Результаты расчета и выбора сопротивлений и токов ступеней реостата

Маркировка ступеней	R%	R, Ом	I%	I, A
Р1-Р4	5	0,175	89	27,145
Р4-Р7	10	0,35	63	19,215
Р7-Р10	20	0,7	54	16,47
Р10-Р13	40	1,4	37	11,285
Р13-Р16	60	2,1	24	7,32
Р16-19	80	2,8	12	3,66

Выбор пусковых сопротивлений для двигателя заносим в таблицу 8.

Таблица 8. Выбранные пусковые сопротивления для двигателя MTF 312-8

Двигатель	Заводской номер	Iдлит.А	R об., Ом	Сопротивление секций; Ом
MTF 312-8	ИРАК 434332 004-06	102	0,384	1-4	4-7
				0,091	0,091	0,101	0,101
	ИРАК 434332 004-9	57	1,008	7-10	10-13
				0,336	0,336	0,336
	ИРАК 434332 004-10	51	0,76	13-16
				0,38	0,38
	ИРАК 434332 004-9	57	0,672	16-19

Начертим схему соединений секций и схему включения ступеней для

Рисунок 3-Схема включения ступеней для данного контроллера

Расчёт и выбор пусковых сопротивлений для электродвигателя перемещения тележки. Определим величину сопротивления реостата для определённого контроллера по формуле (19):

Где :Uр.н. передвижение моста. = 203 В;

Iр - передвижение моста = 15,6 А;

Рассчитаем силу рабочего тока каждой ступени реостата для определённого контроллера по формуле (20):

Где:Iр - рабочий ток ротора = 15,6 А;

I% - по таблице 9.

Р1-Р4 Iст.р =15,6*89 / 100=13,884 А;

Р4-Р7 Iст.р =15,6*63 / 100=9,828 А;

Р7-Р10 Iст.р =15,6*54 / 100=8,424 А;

Р10-Р13 Iст.р =15,6*37 / 100=5,772 А;

Р13-Р16 Iст.р =15,6*24 / 100=3,744 А;

Р16-Р19 Iст.р =15,6*12 / 100=1,872 A;

Рассчитаем величину сопротивления каждой ступени реостата для определённого контроллера по формуле (21):

Rр.н - величина сопротивления реостата = 7,52 Ом;

R% - по таблице 9.

Р1-Р4 Rрн=7,52*5 / 100=0,376 Ом;

Р4-Р7 Rрн=7,52*10 / 100 =0,752 Ом;

Р7-Р10 Rрн=7,52*20 / 100=1,504 Ом;

Р10-Р13 Rрн=7,52*40 / 100=3,008 Ом;

Р13-Р16 Rрн=7,52*60 / 100=4,512 Ом;

Р16-Р19 Rрн=7,52*80 / 100 =6,016 Ом;

Результаты расчёта и выбора сопротивлений и токов ступеней реостата заносим в таблицу 9.

Таблица 9. Результаты расчета и выбора сопротивлений и токов ступеней реостата.

Маркировка ступеней	R%	R, Ом	I%	I, A
Р1-Р4	5	0,376	89	13,884
Р4-Р7	10	0,752	63	9,828
Р7-Р10	20	1,504	54	8,424
Р10-Р13	40	3,008	37	5,772
Р13-Р16	60	4,512	24	3,744
Р16-19	80	6,016	12	1,872

Выбор пусковых сопротивлений для двигателя заносим в таблицу 10.

Таблица 10. Выбранные пусковые сопротивления для двигателяДМТН112-6.

Двигатель	Заводской номер	Iдлит., А	R об., Ом	Сопротивление секций; Ом
ДМТН112-6	ИРАК 434332 004-7	80	0,417	1-4
				0,139	0,139	0,139
	ИРАК 434332 004-9	57	0,336	4-7
				0,336
	ИРАК 434332 004-10	51	2,28	7-10	10-13
				0,38	0,38	0,38	0,38	0,38	0,38
	ИРАК 434332 004-14	51	1,486	13-16
				1,28	0,206
	ИРАК 434332 004-10	51	1,52	16-19
				0,38	0,38	0,38	0,38

Начертим схему соединений секций и схему включения ступеней для данного контроллера (рис. 4).

Рисунок 4-Схема включения ступеней для данного контроллера

2.3 Расчет и выбор питающего кабеля и троллеев

Выбор главных троллеев.

Заносим основные данные электродвигателей в таблицу 11.

Таблица 11.Основные данные электродвигателей.

Подъём	МТН 512-8	Рдв.=37кВт	Iст.=88А
Передвижение моста	МТF 312- 8	Рдв.=11кВт	Iст.=31,9А
Передвижение тележки	ДМТН 112-6	Рдв.=4,5кВт	Iст.=24,0А

Определим расчётную мощность и ток.

Рр. = ?и * Р? +?сут * Р? ; кВт (22)

Iр. = (23)

(24)

cos = (25)

Где: Р? - суммарная мощность электродвигателя, кВт;

?и = 0,12 - коэффициент использования;

?уср. - усреднённый КПД эл. двигателя;

?сут. = 0,23;

Р? = 37+11+4,5=52,5 кВт;

?уср== или 0,83 (в частях);

Cos ц уср. = ;

Рр. = 0,12*52,5+0,23*52,5= 6,3+12,07= 18,97 кВт;

Iр. = А;

Определим максимальное значение тока для проверки троллеев по потере напряжения.

Imах. = Iр.+(? - 1) * Iн; А (26)

Где: к = 2,5 - кратность пускового тока для АД с Ф. Ротором;

Iн - ток статора самого мощного двигателя; А;

Imax. = 48,96+(2,5 - 1) * 88 = 180,96 А;

По условию Iдл ?Iн , выбираем стальной уголок ,номер профиля№3,размер - 30 *30 *4, с длительно допустимым током Iдл. = 193 А, с омическим сопротивлением R = 0,64 Ом/км.

Потеря напряжения на 1м длины для данного уголка, составляет ДU = 0,15 В/м. Потеря U в главных троллеях при питании в конце:

ДUтр = ДU *?тр;% (27)

Где: ?тр - длина троллеи = 47 м;

ДUтр = 0,15 * 47 = 7,05 В (%);

ДUтрол% = ;% (28)

ДUтр =

Должно быть, в пределах нормируемого значения при пуске двигателя - менее 15%

ДUтр ? 0,15 * 380

1,973 ? 57

Условие выполнено.

Рассчитаем потери U в главных троллеях при питании в средней точке:

ДU0,5трол = ;% (29)

ДUтр1/2 =

Окончательно выбираем стальной уголок 30*30 *4 с длительно допустимым током Iдоп = 193 А, с омическим сопротивлением R = 0,64% Ом/км.

Выбор и проверка кабеля.

Расчётный ток кабеля определяем по формуле (23):

Iр = А;

Выбор аппаратуры защиты и автоматики. Максимальное значение тока для проверки кабеля по потери напряжения.

Iп=Ip+(k-1)*Iн ;А (30)

Iп = 180,96 А;

Рассчитаем потери напряжения в кабеле:

Выбирается кабель марки ВВГ сечение 3Ч70

ДUкаб = ;% (31)

ДUкаб = =0,092%;

ДUобщ = ДUтр + ДUкаб; ;% (32)

ДUобщ = 7,05 + 0,092= 7,142%;

ДUобщ ? 15%

7,142%?15%

Условие выполнено.

2.4 Выбор и проверка питающих проводников для двигателей

Для двигателя подъёма МТН 512-8,

Iр = Iст * ; А (32)

Где: Iст = 88 А, при ПВ = 40%;

;

Iр = 88 * 0,875 = 77 А;

Iр ? Iдл

77

Условие выполнено.

Выбираем проводник ВВГ 3*16; Iдлит. = 80 А;

Для двигателя перемещения моста МТF 312 -8,по формуле (32):

Где: Iст = 31,9 А, при ПВ = 40%;

;

Iр = 31,9 * 0,875 = 27,9 А;

Iр Iдл

27,9

Условие выполнено.

Выбираем проводник ВВГ 3 х 2,5 и Iдлит. = 28 А;

Для двигателя перемещения тележки ДМTН 112-6,по формуле (32):

Где: Iст = 24,0 А, при ПВ = 40%;

;

Iр = 24 * 0,875 = 21 А;

Iр ? Iдл

21,0

Условие выполнено.

Выбираем проводник ВВГ 3 х 2,5 и Iдл = 28 А;

2.5 Составление схемы управления, защиты и сигнализации

Для электродвигателей постоянного тока:

Электродвигатели постоянного тока должны иметь возможность реверсирования, а так же пускаться в определённое количество ступеней в обоих направлениях, поэтому:

а) Для осуществления реверса предусматривается в силовой схеме подключение якоря электрической машины к сети через замыкающие контакты контакторов направления (КМ1-контакор «вперёд», КМ2-контактор « назад»), включённые в мостовую схему. В зависимости от того , какие контакты (КМ1 или КМ2) замкнуты, меняется полярность подводимого к якорю напряжения, следовательно, меняется направление вращения двигателя.

б) С целью осуществления трёхступенчатого пуска включается последовательно в цепь якоря три добавочных резистора (Rg1, Rg2, Rg3). Для коммутации резисторов (при переходе с одной пусковой характеристики на другую) параллельно им устанавливаются замыкающие контакты контакторов ускорения КМ3, КМ4, КМ5.

в) В цепи якоря устанавливается катушка реле КА2 для максимальной токовой защиты и катушка реле нулевого тока КА1 в цепи обмотки возбуждения двигателя ОВ (для контроля за наличием тока в цепи ОВ (или для контроля за снижением этого тока ниже допустимого уровня).

Далее в силовой схеме для управления этой схемой предусматривается командоконтроллер. Автоматизация процесса пуска осуществляется в функции времени. Функцию минимальной защиты осуществляет включаемое в схему реле напряжения KV1. В случае снижения напряжения сети ниже допустимого уровня (0,8-0,85 Uном) исчезает. Напряжение реле KV1 отпадает к своим замыкающим контактом KV1:1 отключает схему управления, что приводит к отключения силовой схемы от сети и к фиксации механизма с помощью тормоза, так как катушка электромагнита тормозного устройства КМ5 в этом случае теряет питание.

Повторное включение электропривода в работу после срабатывания любого вида защит возможно только после установки командоконтроллера в нулевое положение. Это нулевая блокировка (защита от самозапуска): она исключает опасность самопроизвольного включения привода в работу после устранения неисправностей или восстановления питающего напряжения, если командоконтроллер остался не в нулевом положении.

В цепи катушек контакторов направления КМ1 и КМ2 введены размыкающие контакты конечных выключателей SQ1 и SQ2, чтобы в случае, когда перемещаемый механизм выходит за допустимые границы перемещения, механизм специальным упором нажимает на рычаг конечного выключателя SQ1 или SQ2.Последний своим размыкающим контактом снимает питание с катушки соответствующего контактора направления, в результате двигатель отключается от сети. Одновременно снимается питание с катушки электромагнитного тормоза КМ6. При этом механизм фиксируется в неподвижном состоянии механическим тормозом. Для осуществления электрического торможения в схеме предусматривается последовательное включение трёх тормозных резисторов Rт1, Rт2, Rт3 (для осуществления торможения устанавливается параллельно резисторам размыкающий контакт КМ7 контактора КМ7). Тормозные резисторы устанавливаются в цепи якоря.

Для электродвигателей переменного тока:

Схема электропривода механизма подъема обеспечивает автоматический пуск, реверсирование, торможение и ступенчатое регулирование скорости на реостатных характеристиках двигателя. На схеме приняты обозначения: КММ - линейный контактор; КМ1В и КМ2В - контакторы направления; КМ1 - контактор тормоза YA; КМ IV - KM4V - контакторы ускорения; KM5V - контактор противовключения. Защита воздействует на реле КН.

На схеме приняты обозначения: КММ - линейный контактор; КМ1В и КМ2В - контакторы направления; КМ1 - контактор тормоза YA; КМ IV - KM4V - контакторы ускорения; KM5V - контактор противовключения. Защита воздействует на реле КН.

На позициях подъема пуск осуществляется под контролем реле времени КТ1 и КТ2.

Электропривод переводится в режим противовключения не только при опускании грузов, но и при торможении с положений спуска, причем на первой и второй позициях это осуществляется нажатием педали. При этом за время выдержки реле КТ2 наряду с механическим торможением обеспечивается и электрическое. Помимо указанного реле КТ2 контролирует также правильность сборки схемы. В схеме катушка тормоза YA через контактор КМ1 подключена к сети переменного тока, наряду с обычным включением резисторов показано также их параллельное включение, применяемое в тех случаях, когда нагрузка превышает допустимую для контакторов ротора.

Для спуска груза на характеристиках противовключения необходимо нажать педаль SP. Конечная защита осуществляется выключателями SQ1 и SQ2.

Схема управления защищена от токов короткого замыкания предохранителями FU1 и FU2. Силовая схема защищена от токов короткого замыкания и перегруза точно настроенными реле максимального тока КА.

Схемы электроприводов механизма перемещения моста и тележки аналогичны.

На схеме контакты SM2, SM4, SM6 и SM8 контроллера выполняют реверс двигателя, контакты SM7 и SM9 - SM12 коммутируют ступени резисторов, контакты SMI, SM3 и SM5 использованы в целях защиты. Одновременно с двигателем включается катушка тормоза YA. В схеме в целях уменьшения числа используемых кулачков применено несимметричное включение сопротивлений.

Защита электропривода осуществляется защитной панелью, на которой находятся линейный контактор КММ, силовой рубильник QS, предохранители FU1, FU2 и блок максимальных реле КА. Конечная защита осуществляется выключателями SQ2 и SQ3.

В цепь катушки контактора КММ включены контакты кнопки включения SB, аварийного выключателя SA и контакты блокировки люка SQ1.

2.6 Расчет уставок реле защиты и автоматизации

Расчёт тока уставки общих электромагнитных элементов реле и выбор реле защиты в общую цепь:

Iобщ = 2,5*Iст.б + Iст1 + Iст2; А (33)

Где: Iобщ - общий ток питающей линии, А;

Iст.б =88- номинальный рабочий ток статора двигателя, наибольшего по мощности, А;

Iст1=31,9А и Iст2 =24,0 - номинальные рабочие токи статоров остальных двигателей, А;

Iобщ =2,5*88+31,9+24,0=275,9;A

Выбрано электромагнитное реле мгновенного действия типа РЭО401УХЛЗ в общую цепь:

Пределы регулирования тока 210-640А; электромагнит реле - 2ТД.304.096.-5; магнитное реле.6ТД.237.004-3

Найдём пиковый ток питающей линии:

Iпик = 2*Iб;А (34)

Для двигателя подъёма:

Iпик = 2 * 88 = 176 А;

Выбрано электромагнитное реле типа мгновенного действия: РЭО-401 УХЛЗ; электромагнитное реле2 ТД. 304. 096 - 7 пределы 130 - 400 А; магнит. реле

6 ТД. 237. 004- 4.

Для двигателя моста по формуле (34):

Iпик = 2 * 31,9 = 68,8 А;

Выбрано электромагнитное реле типа:РЭО-401 УХЛЗ; электромагнитное реле:

2 ТД. 304. 096 - 11; пределы регулирования 52 - 160 А; электромагнитное реле

6 ТД. 237. 004 - 6.

Для двигателя тележки по формуле (34):

Iпик = 2 * 24 = 48 А;

Выбрано электромагнитное реле типа:РЭО-401 УХЛЗ; электромагнитное реле:

2 ТД. 304. 096 - 13; пределы 33 - 100 А; электромагнитное реле:6 ТД. 237. 004 - 7.

2.7 Расчёт и выбор тормозных устройств

В грузоподъемных машинах тормоз является важнейшим элементом, обеспечивающим безопасность эксплуатации, поэтому наиболее важные условия выбора, установки и функционирования тормозов регламентированы действующими правилами безопасной эксплуатации кранов утвержденных, Госгортехнадзором. Основным параметром тормоза является гарантированно развиваемый им тормозной момент. Тормозной момент определяется усилием на измерительном рычаге, при котором начинается проскальзывание шкива или дисков тормоза. Согласно правилам Госгортехнадзора, каждый из установленных на механизме механических тормозов должен удерживать груз, составляющий 125% номинального, при его остановке только с помощью этого тормоза.

Тормозное устройство механизма для подъёма груза.

Мт.р. =;Н*м (35)

Где: m0 - номинальная грузоподъёмность,т;

nн - номинальная частота вращения двигателя подъёма,об/мин;

Vн - номинальная скорость подъёма,м/с;

? =0,8 - КПД механизма для номинальной нагрузке;

Мт.р. - расчётный тормозной момент,Н*м;

Мт.р. = Н*м;

С учётом режима работы механизма Т.М. должен быть:

Мт = кз.т. * Мт.р;Н*м (36)

Где: кз.т. - коэффициент запаса тормоза для вертикального перемещения;

Мт = 1,75 * 239,60 = 419,3 Н.м;

Мторм. ? Мт

800?419,3

Условие выполнено.

Выбираем ТКГ 300 с Мт = 800 Н*м; тяговое усилие = 500 Н; D шкива = 300 мм; Iдв = 0,7 А; n = 2850 об/мин.; потребляемая мощность - 0,2 кВт; расчётный ход = 1,5 мм.; максимальный ход = 3 мм.

Тормозное устройство для механизма передвижения моста.

Мт.р. = М нагр.мах. * ?2 + ; Н*м (37)

GD2 = GDр2 * к * ; кг*м2 (38)

Где: К = 1,15;

М нагр. мах. = 93,287 Н*м;

щ = 72,74 рад/сек;

Vм = 0,7 м/с;

GDр2 - маховый момент двигателя = 1 кг/м2;

? = 0,77 - КПД механизма;

GD2 = 1,15 * 1,15 кг/м2 ;

S = ;м (39)

Где: nk = 0,5;

m = mo+ mг.у. + mм + mт; Т (40)

mм =20+0,14+16,5+8,5=45,14 т;

m =0,14+16,5+8,5=25,14 т;

S = м;

Мт.р. = 93,287 * 0,772 + Н*м;

Найдём Мтмах по формуле (36):

Где: Кз.т. = 1,25-коэффициент запаса тормозов для горизонтального перемещения.

Мтмах = 1,25 * 54,61= 68,26 Н*м;

15000 * ? Мт.мах.

Условие выполнено.

Выбираем ТКГ - 200 с Мторм. = 300 Н*м;

Тяговое усилие = 250 Н;

Dшкива = 200 мм;

Расчётный ход = 2мм;

Максимальный ход = 4мм;

Iдв = 0,46 А;

n = 2850 об/мин.;

ТР = 0,11 кВт;

Тормозное устройство для передвижения тележки.

Мт.р. =; Н*м (41)

Найдём GD2 по формуле (38):

GD2 = 0,245 * 1,15 * ;

Найдём S по формуле (39);

S = м;

Мт.р. = Н*м;

Найдём Мт.мах по формуле (36):

Где:кз..т. = 1,25

Мт.мах. =125*0,002=0,0025 мм;

15000

Условие выполнено.

Выбираем тормоз серии ТКГ - 200;

Мт.н. = 160 Н*м;

Р = 450 Вт, тип электромагнита МО 200 Б; Мэл.магн. = 40 Н*м;

2.8 Краткое описание принципа работы схемы

Питание на крановое электрооборудование подается по троллеям через токосъемники (башмаки). В кабине крана установлен шкаф с электрооборудованием, на который питание подается от токосъемников кабелем на рубильник. В шкафу установлены: автоматические выключатели SQ, блок реле максимального тока БКА. предохранители FU, рубильник, ручка которого выведена на наружную панель шкафа, и клеммники, осуществляющие соединения с электрооборудованием, установленных в кабине и на кране. Трансформатор собственных нужд запитывается через автомат. Предохранители FU 3, FU 4 защищают первичную обмотку от токов короткого замыкания. Трансформатор имеет две вторичные обмотки: одна на 12В - для ремонтного освещения (напряжение поступает на розетки через предохранитель FU 5; другая на 220В - для питания освещения в кабине, звукового сигнала, розетки на 220В и подкранового освещения.

Напряжение на электродвигатели подается через линейный контактор КМ. электродвигатели защищены от перегрузов и токов короткого замыкания точно настроенными реле максимального тока. В качестве электродвигателей применяются асинхронные двигатели с фазным ротором, позволяющие ступенчатое регулирование скорости за счет изменения сопротивления в цепи фазного ротора. Каждый электродвигатель имеет тормоз, который срабатывает при отключении напряжения или его пропадания. Для регулировки скорости имеются блоки сопротивлений, контроллеры переключают ступени этих блоков для получения определённой величины сопротивлений. Кроме этого, контроллеры обеспечивают реверс двигателей и включение линейного контактора с помощью кнопки SB только в том случае, если ручки контроллеров находятся в среднем положении. Схема управления получает питание через предохранители FU1 и FU2. Пуск линейного контактора осуществляется кнопкой SB. Параллельно кнопке подключен контакт нулевой блокировке КМ. Отключение контактора происходит с помощью кнопки SQ 2 .Последовательно с кат...