Электропривод механизма подъема кабельного крана грузоподъемностью 15 т.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

Электропривод механизма подъема кабельного крана грузоподъемностью 15 т.

Содержание

электропривод двигатель кабельный кран

Введение

1. Задание на курсовую работу

2. Расчет статических режимов работы электропривода и построение нагрузочной диаграммы

3. Предварительный выбор мощности двигателя

Введение

Рис. 1. Общий вид кабельного крана

Кабельные краны предназначены для обслуживания больших производственных площадей (судостроительных верфей, плотин, лесных складов, бетонных заводов, шлюзов и пр.).

Кабельный кран состоит из двух опор, между которыми натянут несущий канат. По канату на роликах перемещается тележка с подъёмным блоковым устройством и подвешиваемыми ковшом или вагонеткой, которые могут подниматься и опускаться. Тележку приводит в движение тяговый канат, идущий от неё через направляющие шкивы, укрепленные на опорах, к рабочим тяговым шкивам лебёдки. Подъём и опускание блоковой системы с грузом производится лебёдкой с помощью подъёмного каната. Опоры башенного типа. Башня, на которой расположено приводное силовое оборудование и аппараты управления, является машинной, противоположная башня -- опорной.

По возможности перемещения выпускаются два вида кабельных кранов:

Передвижные кабельные краны, у которых обе башни передвигаются по параллельным путям -- краны обслуживают площадки прямоугольной формы.

Радиальные кабельные краны, у которых одна башня стационарная, а другая перемещается по кольцевому рельсу -- кран обслуживает площадь в виде сектора.

Стационарные кабельные краны.

Рис. 2. Кабельный кран с башнями-колоннами

Управление кабельными кранами производится из кабины, размещаемой на высоте от 20 м до 25 м от опорной точки. В кабине управления размещаются указатели положения груза и взаимного расположения башен. При плохой видимости применяется двусторонняя радиосвязь. Также может быть использовано дистанционное управление с переносного пульта, размещённого около рабочего места.

Основными техническими характеристиками кабельных кранов являются грузоподъемность, высота, на которую кран способен поднимать грузы, высота самой крановой башни, и, наконец, его рабочие скорости.

Грузоподъемность кабельного крана может варьироваться в разных пределах, это зависит от модели и типа кабельного крана. Так диапазон грузоподъемности варьируется от трех до двадцати пяти тонн. Хотя некоторые модели-монстры могут поднимать груз до ста пятидесяти тонн. Пролеты кабельного крана могут достигать длины равной шестистам метров, хотя в некоторых случаях длина их может составлять тысячу метров.

Высота башен крана тоже является достаточно большой и достигает порядка семидесяти метров в отдельных случаях.

Кабельный кран способен поднимать грузы на большую высоту, так данные параметры могут равняться двумстам семидесяти метрам, хотя эти данные зависят от модели кабельного крана.

Рабочие скорости крана так же являются достаточно высокими показателями. Так скорость с которой кран осуществляет подъем груза может достигать до двух с половиной метров в секунду, а скорость движения самой башни достигает около одного метра в секунду. Грузовые тележки кабельного крана способны передвигаться со скоростью порядка шести метров в секунду, однако на некоторых моделях кранов тележки двигаются со скоростью до десяти метров в секунду.

В данной курсовой работе было предложено рассмотреть электропривод механизма подъема кабельного крана грузоподъемность 15 т.

1. Задание на курсовую работу

Технические данные кабельного крана

Также в задании к курсовой работе были приведены «Схема обвивки каната в механизме подъема кабельного крана» (Рис. 3) и «Кинематическая схема механизма подъема в кабельном кране» (Рис. 4).

Рис. 3

Рис. 4

Данные о промежуточных валах, барабане и зубчатых колесах

В данной курсовой работе необходимо построить приблизительную и уточненную нагрузочную диаграмму двигателя, рассчитав параметры электропривода, подобрав двигатель необходимой мощности и выбрав систему управления режимами работы электропривода.

2. Расчет статических режимов работы электропривода и построение нагрузочной диаграммы

Перед построением нагрузочной диаграммы, необходимо из возможных режимов работы механизма выбрать наиболее «тяжелый» случай для двигателя: работа с полным грузом.

В первую очередь рассчитаем момент на барабане при различных режимах.

Рис. 5. Силы, действующие на груз

Усилие определяется по формуле:

где m - суммарная масса подъемного механизма и груза; g=9.8 м/с² - ускорение свободного падения.

Момент на валу барабана:

Расчет момента на валу барабана для каждого из режимов работы механизма при подъеме и опускании максимального груза.

.

Далее полученный момент приведем к валу двигателя, используя следующие формулы:

для работы двигателя в двигательном режиме

для работы двигателя в тормозном режиме

где з - коэффициент полезного действия передачи.

При опускании груза двигатель будет работать в генераторном режиме, а при подъеме груза - в двигательном.

Расчет момента для каждого из режимов работы механизма:

Подъем максимального груза.

Опускание максимального груза.

Далее произведем расчет времен работы электропривода для определения временных интервалов и построения упрощенной нагрузочной диаграммы механизма.

Согласно техническому заданию - количество циклов равно 15 в час.

Тогда длительность одного цикла равна 4 мин.

Время подъема груза:

Время опускания груза:

Также дополнительно введем время паузы, которое будет равно

Проведя данные расчеты времени работы и моментов электропривода, построим упрощенную нагрузочную диаграмму.

Рис. 6. Упрощенная нагрузочная диаграмма механизма

На данной нагрузочной диаграмме можно выделить 4 участка, соответствующие определенным режимам работы кабельного крана:

1 участок: подъем груза (вес груза учитывался максимальным - 14 т.). Электропривод работает в двигательном режиме. Временной интервал: 0-48 сек.

2 участок: перемещение груза. В этот момент электропривод, отвечающий за подъем/опускания находиться без нагрузки, работает другой электропривод, который перемещает груз в определённые координаты, заданные оператором. На нагрузочной диаграмме данный режим соответствует времени паузы. Временной интервал: 48-180 сек

3 участок: опускание груза. В этот момент двигатель работает в тормозном режиме, что отражается на графике отрицательным значением момента.

Временной интервал: 180-220 сек.

4 участок: на данном участке кабельный кран не используется. Электропривод не нагружен.

Произведем расчет продолжительности включения двигателя при заданном цикле работы:

.

Данное ПВ соответствует режиму s3(продолжительно-кратковременный).

3. Предварительный выбор мощности двигателя

Для предварительного выбора мощности двигателя воспользуемся методом эквивалентного момента:

Далее рассчитаем частоту вращения двигателя:

Определение частоты вращения двигателя для подъема груза со скоростью 50м/мин. Для того, чтобы груз поднимался со скоростью 50м/мин, необходимо, чтобы барабан натягивал трос со скоростью, в 2 раза большей, т.е. 100 м/мин. Это поясняется тем, что, согласно механической системе, изображенной на рис. 5, скорость троса (равная линейной скорости вращения барабана) должна быть выше скорости груза в 2 раза .

V=100 м/мин=1.6м/с.

Определение частоты вращения двигателя для подъема груза со скоростью 60м/мин. Для того, чтобы груз поднимался со скоростью 60м/мин, необходимо, чтобы барабан натягивал трос со скоростью, в 2 раза большей, т.е. 120 м/мин.

V=120 м/мин.

Расчет эквивалентной мощности производится по формуле:

,

где коэффициент (1,11,3) учитывает дополнительный нагрев двигателя за время переходных процессов (разгон, торможение).

Для данной мощности подходит двигатель 4А355М8У3.