Проектирование электропривода механизма подъема мостового крана. Курсовая работа: Электрооборудование мостового крана Передаточная функция цепи ООС

Защитное заземление - соединение корпусов электрооборудования с заземляющим устройством. Это одна из основных мер электробезопасности людей, обслуживающих грузоподъемные механизмы. Все металлические части электрооборудования: корпуса электродвигателей и контакторные панели, кожухи всех аппаратов, кабели, панели, щиты, а также металлические конструкции кранов - могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции и потому должны надежно заземляться (рис. 8).

В установках с напряжением 380/220 В и 220/127 В вместо заземления используют зануление, т. е. присоединение указанных выше корпусов электрооборудования к заземленному нулевому проводу.

В качестве заземлителей используются вертикально введенные в землю металлические трубы диаметром 25 - 35 мм, длиной 2,5 м или уголки такой же длины. Расстояние между заземлителями принимается равным не менее 2,5 - 3,0 м. Для предупреждения коррозии заземлители омеднивают или оцинковывают. Количество заземлнтелей определяется расчетами (учитывается состояние грунта).

Заземлители соединены между собой приваренными металлическими полосами и образуют контуры заземления, которые должны периодически проверяться.

Заземляющие проводники соединяют корпуса электрооборудования с заземлителем. Мостовые краны, кроме действующих во взрывоопасной среде, заземляются через подкрановый путь. Сопротивление заземления в сетях с рабочим напряжением до 1000.В, к числу которых относятся электрические краны, не должно превышать 4 Ом вместе с сопротивлением контура.

Механизмы и аппаратура управления мостовыми кранами

Для пуска (остановки), изменения направления и скорости вращения двигателей механизмов мостовых кранов применяются контроллеры. По конструкции и исполнению контактной части контроллеры бывают барабанные и кулачковые. Барабанные контроллеры используются для легких и средних режимов работы (до 120 включений в час), кулачковые - для более тяжелых режимов (до 600 включений в час). Для особенно тяжелых режимов при меняютея магнитные контроллеры, управляемые командоконтроллерами на расстоянии.

Наиболее простая конструкция контроллеров - с механическим приводом. Все переключения в них выполняются кранов- щиком вручную. Правилами предусмотрена, что аппараты yправления грузоподъемной машиной должны быть выполнены и установлены таким образом, чтобы управление было удобным и не затрудняло наблюдение за грузозахватным органом и грузом. Это определяется местом размещения кабины на кране с учетом условий выполняемой работы и необходимой обзорности, конструкцией и углом наклона световых.проемов в кабине по отношению к обслуживаемой площади, расположением сидения крановщика. Средства управления для облегчения ориентировки отличаются формой, размерами, цветом. Контрольные приборы размещаются в удобном месте, на уровне глаз крановщика, чтобы он хорошо их видел.

Важное значение имеет надежная фиксация контроллеров во всех рабочих и нулевом положениях. Направление движений рукояток, рычагов, маховиков должно указываться на этих механизмах и аппаратах в виде ярких, хорошо видимых надписей и стрелок, быть рациональным и по возможности соответствовать направлению вызываемых ими движений. Да это и понятно. Скажем, если бы крановщик, приводя в движение механизм передвижения моста в левую от себя сторону, поворачивал маховик контроллера.влево, а кран при этом двигался бы вправо, это дезориентировало бы. Такое управление искусственно вызывает излишнее напряжение, требует особой сноровки, нередко ведет к несчастным случаям и не рекомендуется Правилами.

Контакторы - аппараты, служащие для частых дистанционных включений и выключений тока в электрической цепи. Использование контакторов на кранах с тяжелым режимом позволяет производить до 800 включений в час. В одном контакторе бывает несколько парных силовых и вспомогательных контактов. Силовые контакты применяются для разрыва основного тока, а вспомогательные - для управления в оперативных схемах и называются блок-контактами.

Сопротивления , применяемые на кранах, служат для плав. ного пуска электродвигателей и регулировки числа оборотов. Они включаются в цепь якоря двигателей при постоянном токе или в цепь ротора при переменном токе. Изготовляются сопротивления из чугунных элементов или проволоки с большим удельным сопротивлением (вихром, фехраль и др.). Обычно ящики сопротивления нагреваются до высокой температуры. Поэтому они зашиваются металлической сеткой и устанавливаются так, чтобы рабочие не прикасались к ним во избежание ожогов. Осмотр или ремонт сопротивления может быть разрешен только после того, как снято напряжение с крана. Сейчас все больше применяют краны с автоматическим и дистанционным управлением. Дистанционное управление, кранами исключает пребывание людей в условиях высокой температуры окружающей среды, запыленной атмосферы, облегчает их труд, делает его более безопасным.

Кабины управления. Кабина управления краном - рабочее место крановщика. Ее устройство и размещение должно соответствовать Правилам и гарантировать безопасную работу. Кабина должна быть просторной, обеспечивать свободный доступ к оборудованию и вмещать при необходимости, кроме крановщика, стажера или ремонтника; устроена и размещена так, чтобы крановщик со своего рабочего места мог наблюдать за грузозахватным органом н грузом, беспрепятственно просматривать обслуживаемую краном площадь. В некоторых конструкциях кабин для улучшения обзорности настил пола делают из толстого (около 20 мм) плексиглаза, через который свободно просматривается вся зона под кабиной крана. В этих случаях нижняя часть кабины, на которую становится крановщик, должна быть защищена крепкими решетками, способными надежно выдержать его вес.

Важное условие безопасности - расположение кабины со стороны, противоположной главным крановым троллеям. Допускаются исключения в тех случаях, когда троллеи недоступны для случайного прикосновения к ним из, кабины, с посадочной площадки и лестниц.

Кабины электромостовых кранов должны иметь высоту не менее 1,8 м. Верхнее перекрытие кабины - сплошное или сетчатое (ячейка не более 20X20 мм), защищающее от падения в нее случайных предметов. Правилами предусматривается сплошное ограждение кабины со всех сторон высотой не менее 1 м. При выполнении в кабине работ только сидя ее высоту разрешается уменьшить до 1,5 м, а ограждение обшивки - до 0,7 м. Пол должен быть сплошным, деревянным или каким-либо другим, неметаллическим и покрыт резиновыми диэлектрическими ковриками размером не менее 500X700 мм, причем размещать их следует только в местах обслуживания электрооборудования.

На некоторых предприятиях работают краны, у которых расстояние между задней стенкой кабины и максимально выступающими в ее сторону предметами менее 400 мм. В таких случаях, чтобы избежать травмирования крановщика (стажера, дублера) в опасной зоне, заднюю сторону кабины следует ограждать по всей ширине и на высоту 1800 мм. Боковые стороны, примыкающие к задней стенке, ограждаются на ширину не менее 400 мм.

Предъявляются также требования и к устройству входной двери в кабину крана. Дверь должна выполняться распашной или раздвижной и иметь запор изнутри. Дверь распашного типа открывается только внутрь.

Полезная информация: Современное производство кранов мостовых на сайте завода kranbalka.su

Механизмы и аппараты управления мостовым краном

Требования, предъявляемые к механизмам и аппаратам управления, четко изложены в Правилах Госгортехнадзора, поэтому ниже приведены статьи 197, 198 и 199 указанных Правил.

«197. Аппараты управления краном должны быть выполнены и установлены таким образом, чтобы управление было удобным и не затрудняло наблюдения за грузозахватным органом и грузом, а направление движения рукояток, рычагов и маховиков было рациональным и по возможности соответствовало направлению вызываемых движений. Направление вызываемых движений должно указываться на этих механизмах и аппаратах в виде штампованных (литых) надписей и стрелок. Отдельные положения рычагов, рукояток или маховиков управления должны фиксироваться и иметь обозначения.
Кнопки для реверсивного пуска каждого механизма должны иметь блокировку, исключающую одновременное включение реверсивных контакторов».

«198. Пусковые аппараты ручного управления (контроллеры, рубильники), применяемые на кран-балках, управляемых с пола, должны иметь устройство для самовозврата в нулевое положение. При использовании в этих случаях контакторов удержание их во включенном положении должно быть возможным только при непрерывном нажатии на пусковую кнопку.
Подвеска аппаратов управления должна производиться на стальном тросике такой длины, которая позволяла бы лицу, управляющему механизмом, находиться на безопасном расстоянии от поднимаемого груза. При расположении аппарата управления ниже 0,5 м от пола он должен подвешиваться на крючок, укрепленный на этом тросике, на высоте от 1 до 1,5 м.»

«199. У кранов с электрическим приводом при контроллерном управлении включение контактора защитной панели должно быть возможно только в том случае, если все контроллеры находятся в нулевом положении.»

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу «Теория электропривода»

« Проектирование электропривода механизма подъема мостового крана »

Введение

2. Требования к электроприводу, выбор стандартной схемы управления двигателем

3.1 Расчёт продолжительности включения

4. Проверка двигателя по скорости, выбор редуктора, приведение маховых моментов к оси двигателя

4.1 Выбор редуктора

5. Определение возможности неучета упругих связей

6.2 Расчет статических характеристик спуска

9.2 Выбор троллеев

10. Техника безопасности

Заключение

Библиографический список

Введение

электропривод кран редуктор

Важнейшими задачами в развитии металлургической промышленности является широкая механизация трудоёмких работ и автоматизация производственных процессов. В решении их значительная роль принадлежит подъемно-транспортному оборудованию и, в первую очередь, кранам, как основному средству внутрицехового транспорта.

Производительность основных цехов металлургических предприятий, например сталеплавильных, конверторных, прокатных, в значительной мере зависит от надёжности работы и производительности кранов. В то же время эффективность работы кранов существенно зависит от качественных показателей кранового электрооборудования.

Работа крана в условиях того или иного металлургического предприятия и цеха специфична и зависит от характера конкретного производственного процесса. Особые условия использования кранов металлургических цехов должны учитываться при проектировании и эксплуатации кранового электрооборудования.

На металлургических предприятиях работают мостовые краны общего назначения (крюковые, грейферные, магнитные, магнитно-грейферные) и металлургические (литейные, для раздевания слитков - стрипперные, колодцевые, посадочные и др.). Наиболее широко применяются крюковые мостовые краны общего назначения при технологических, погрузочно-разгрузочных, монтажных, ремонтных, складских и других видах работ. У этих кранов большая номенклатура типоразмеров и исполнений, их грузоподъёмность достигает 800 т., однако наиболее широко используются краны грузоподъёмностью о 5 до 320 т., имеющие от 3 до 5 двигателей.

Мостовой кран включает две основные части: мост и грузовую тележку. Кран перемещается над землёй (полом), он почти не занимает полезного объёма цеха или склада, обеспечивая в тоже время обслуживание практически любой точки помещения.

Конструктивный вид установленного крана в основном определяется спецификой цеха и его технологией. Однако многие узлы кранового оборудования, например механизма подъема и передвижения, выполняются однотипными для многих конструкций кранов. Поэтому в вопросах выбора и эксплуатации электрооборудования металлургических кранов различного назначения много общего.

1. Технические и технологические характеристики механизма

На металлургических предприятиях работают мостовые краны общего назначения (крюковые, грейферные, магнитные, магнитно-грейферные) и металлургические (литейные, для раздевания слитков, колодцевые, посадочные и др.). Конструкция кранов в основном определяется их назначением и спецификой технологического процесса.

Электрооборудование кранов металлургических цехов работает, как правило, в тяжелых условиях: повышенная запыленность и загазованность, повышенная температура или резкие колебания температуры окружающей среды, высокая влажность, влияние химических реагентов.

К электрооборудованию кранов предъявляют следующие общие требования: обеспечение высокой производительности, надежность работы, безопасность обслуживания, простота эксплуатации и ремонта и др.

Режимы работы крановых механизмов разнообразны и в основном определяются особенностью технологических процессов. При этом в ряде случаев даже однотипные краны работают в разных режимах. Неверный выбор режима при проектировании электропривода кранов ухудшает технико-экономические показатели всей установки. Так, например, выбор более тяжелого режима работы по сравнению с реальным приводит к завышению габаритов, массы и стоимости кранового электрооборудования. Выбор же более легкого режима обуславливает повышенный износ электрооборудования, частые поломки и простои. По условию, указанному в задании, механизм подъёма работает в закрытых помещениях (внутри цеха) в одну - две смены.

В цехах металлургических предприятий применяются крановые электродвигатели трёхфазного переменного тока (асинхронные) и постоянного тока (последовательного или параллельного возбуждения). Они работают, как правило, в повторно-кратковременном режиме при широком регулировании частоты вращения, причём работа их сопровождается значительными перегрузками, частыми пусками, реверсами и торможениями. Кроме того, электродвигатели крановых механизмов работают в условиях повышенной тряски и вибраций. В ряде металлургических цехов они, помимо всего этого, подвергаются воздействию высокой температуры (до 60-70 С), паров и газов.

Основные особенности крановых электродвигателей:

· исполнение обычно закрытое, изоляционные материалы имеют класс нагревостойкости F и H;

· момент инерции ротора по возможности минимальный, а номинальные частоты вращения относительно небольшие - для снижения потерь энергии при переходных процессах;

· магнитный поток относительно велик - для обеспечения большой перегрузочной способности по моменту;

· значение кратковременной перегрузки поп моменту для крановых электродвигателей переменного тока составляет 2,3 - 3,5;

· для крановых электродвигателей переменного тока за номинальный принят режим с ПВ = 40%, а для электродвигателей постоянного тока наряду с этим режимом - режим 60 минут (часовой);

· отношение максимально допустимой рабочей частоты вращения к номинальной составляет для электродвигателей постоянного тока 3,5- 4,9 , для электродвигателей переменного тока -2,5.

2. Требования к электроприводу, выбор стандартной схемы управления двигателем.

Основными критериями оценки при выборе той или иной схемы электропривода крановых механизмов являются: надежность и устойчивость работы, стоимость электрооборудования, эксплуатационные расходы, масса и габариты элементов системы, удобство её управления.

Основные механизмы таких установок, как правило, имеют реверсивный электропривод, рассчитанный для работы в интенсивном повторно-кратковременном режиме. В каждом рабочем цикле имеют место неустановившиеся режимы работы электропривода: пуски, реверсы, торможения, оказывающие существенное влияние на производительность механизма, на динамические нагрузки привода и механизму, на КПД установки и на ряд других факторов. Все эти условия предъявляют к электроприводу сложные требования, в значительной степени общие для всей группу крановых механизмов.

Дополнительными критериями оценки, свойственными крановым механизмам, являются диапазон регулирования, плавность регулирования, жесткость характеристик, допустимая нагрузка, удобство и простота обслуживания.

С точки зрения специфичности работы различаются системы управления механизмами подъёма, передвижения и поворота.

Системы управления электроприводами механизмов подъема должна обеспечивать широкий диапазон регулирования скорости. При этом спуск и подъем пустого грузозахватного устройства целесообразно осуществлять с максимальной скоростью для повышения производительности крана.

Кинематическая схема механизма подъема мостового крана приведена на рисунке 1. Буквенные обозначения: Д - электродвигатель; Т -механический тормоз; Р - редуктор; М - муфта; Б - барабан; К - канат; ГЗУ - грузозахватное устройство; Г - груз.

Рисунок 1. Кинематическая схема механизма подъема мостового крана

Для электродвигателей постоянного тока последовательного возбуждения применяются силовые кулачковые контроллеры серии КВ1-02 и магнитные контроллеры серий ПС и ДПС

В соответствии с заданием необходимо выбрать схему управления с магнитными контроллерами. Наиболее подходящим вариантом для управления электроприводом будет схема с магнитным контроллером типа ПС с командоконтроллером на 4 позиции . Схема данной системы управления приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема магнитного контроллера серии ПС

Подъем порожнего крюка осуществляется с большой скоростью, спуск - с малой. Пуск двигателя производится в функции времени. Схема предусматривает реверсирование и электрическое торможение электродвигателя. При первом положении подъема рукоятки командоконтроллера происходит выбирание слабины канатов и подъем легких грузов на малой скорости. При переводе рукоятки в последующие положения подъема осуществляется последующий пуск электродвигателя или регулирование его скорости. Контроль ускорения в схеме осуществляется с помощью реле времени КТ2 и КТ4. При переводе рукоятки в нулевое положение двигатель отключается от сети и происходит его динамическое торможение.

При неисправности механического тормоза схема предусматривает опускание груза на пониженной скорости с применением электрического торможения двигателя. При переводе рукоятки командоконтроллера из нулевого положения в первое и последующие положения спуска сопротивление постепенно выводится из цепи якоря и одновременно вводится в цепь последовательной обмотки возбуждения. Уменьшение сопротивления цепи якоря уменьшает наклон механических характеристик, а увеличение сопротивления обмотки возбуждения приводит к уменьшению потока возбуждения и увеличению скорости спуска.

Схема магнитного контроллера серии ПС имеет три защиты:

1. Максимальная токовая защита мгновенного действия, осуществляемая реле КА1 и КА2;

2. Нулевая защита, осуществляемая реле KV, предупреждает самозапуск двигателя при восстановлении внезапно исчезнувшего напряжения, если рукоятка командоконтроллера не находилась в нулевом положении;

3. Конечная защита кранового механизма, осуществляющаяся с помощью конечных выключателей SQ1 и SQ2.

3. Расчёт и построение нагрузочных диаграмм, определение ПВ% и предварительный выбор мощности электродвигателя

3. 1 Расчёт продолжительности включения

Построим циклограмму работы кранового механизма в пространстве:

Рисунок 3. Циклограмма работы кранового механизма

Для определения ПВ% необходимо рассчитать время включения и время ожидания. Общий цикл работы состоит из нескольких частей: спуск крюка, строповка, подъем крюка с грузом, движение тележки и самого моста крана, спуск крюка с грузом, снятие груза с крюка, подъём крюка.

Время для захвата или снятия груза с крюка:

с (принимаем с);

Время подъёма или спуска:

Скорость подъёма (22м/мин=0.37 м/с).

Время движения моста:

где L - длина перемещения моста, равная длине цеха (60 м),

Скорость перемещения моста (22 м/мин = 0,37 м/с).

Время движения тележки:

где W - расстояние передвижения тележки, равное ширине цеха (20 м),

Скорость перемещения тележки (24 м/мин = 0,4 м/с).

Время работы определится:

Длительность цикла:

Определим ПВ%:

Ближайшее стандартное значение ПВ: 25%, что соответствует режиму работы двигателя S3 (повторно-кратковременный).

3.2 Статические нагрузки электродвигателя механизма подъема и предварительный выбор двигателя

а) Подъем груза

Рассчитываем статическую мощность, приведённую к валу двигателя :

где G - сила тяжести полезного груза, Н;

Сила тяжести грузозахватного устройства, Н;

v - скорость подъема, м/с;

КПД подъемного механизма, учитывающий потери на трение в редукторе, барабане, подшипниках, блоках и т.д., определяется по в соответствии со значением

Произведем расчет. Значения массы грузозахватывающего устройства и грузоподъемности крана m возьмем из технологического задания:

Для механизма подъема

В соответствии с .

Таким образом,

б) Подъем пустого грузозахватного устройства

Мощность, необходимая для подъема пустого грузозахватного устройства :

где - КПД ЭП при подъеме пустого грузозахватного устройства, в соответствии с

в) Спуск груза

Момент сил трения при спуске груза определим по формуле :

где - диаметр барабана (см. технологическое задание), i - полное передаточное число промежуточных передач от вала ЭД до грузозахватного устройства.

Статический момент при силовом спуске груза :

Т.к. <0, то спуск не силовой, а тормозной. При тормозном спуске мощность определяется по формуле (КПД кранового механизма при спуске принимают приближенно равным КПД при подъеме, скорость спуска равна скорости подъема):

г) Спуск пустого грузозахватного устройства

Для определения статического момента при спуске пустого грузозахватного устройства воспользуемся формулами и , в которых примем G=0.

КПД спуска равен КПД подъема пустого груза:

Т.к. расчет предварительный и i нам не неизвестно, рассчитаем символически:

Так как >0, то спуск силовой.

Для расчета нам потребуется значение мощности: :

Мощность при силовом спуске грузозахватного устройства:

Мощности, приведенные к стандартному значению ПВ:

Расчетная эквивалентная мощность:

где - время подъема.

Номинальная мощность двигателя должна удовлетворять условию:

РН 1,15РЭКВ = 1,1535,3 = 40,595 кВт

Исходя из условий мощности предварительно выбираем двигатель Д810 с последовательным возбуждением :

номинальная мощность РН (при ПВ% = 25%) …..…………….....49 кВт;

номинальное напряжение UН ……………………………………....220 В;

номинальный ток якоря IН ………………………….……………...255 А;

номинальная частота вращения nН ………………………....520 об/мин;

максимальный вращающий момент……………………………4210 Нм;

момент инерции якоря JЯ ………………………………………..3,6 кгм2;

сопротивление обмотки якоря при 20 0С …………………….0,0232 Ом;

сопротивление обмотки возбуждения при 20 0С …………...0,0160 Ом;

сопротивление обмотки добавочных полюсов при 20 0С…...0,0122 Ом.

Универсальные характеристики двигателя Д-810 приведены на рисунке 5.

Рисунок 4. Универсальные характеристики двигателя типа Д810 с последовательным возбуждением.

На основании универсальных характеристик построим ЭМХ и МХ двигателя.

кВт; об/мин; А.

Характеристики двигателя типа Д810 с последовательным возбуждением.

Составим таблицу:

Рисунок 5. Естественная ЭМХ двигателя Д-810

Рисунок 6. Естественная МХ двигателя Д-810

По полученным значениям мощностей и величинам времени рабочих операций строим нагрузочную диаграмму мощности:

Рисунок 7. Нагрузочная диаграмма электродвигателя

4. Проверка двигателя по скорости, выбор редуктора, приведение маховых моментов к оси двигателя.

4.1 Выбор редуктора

Определим требуемое передаточное число редуктора:

Так как относительно к редукторам режим ПВ=25% считается легким, то мощность редуктора должна удовлетворять условию . Из выберем редуктор типа Ц2-650.

Параметры редуктора Ц2-650:

скорость вращения быстроходного вала……………………..600 об/мин

передаточное число редуктора………………………………………19.88

мощность при тяжелом режиме работы………………………..103,5 кВт

При данном значении передаточного числа редуктора применение полиспаста не требуется.

4.2 Расчет статических моментов

а) Статический момент при подъеме номинального груза :

б) Статический момент при подъеме пустого грузозахватного устройства :

в) Статический момент при тормозном спуске номинального груза :

г) Статический момент при силовом спуске грузозахватного устройства. Используем формулу , принимая G = 0:

д) Номинальный момент электродвигателя:

Статические моменты в долях:

4.3 Проверка двигателя по скорости

Согласно естественной МХ двигателя Д810 (рисунок 5) значению соответствует значение скорости 490 об/мин. Скорость подъема будет составлять

Разница между фактической и требуемой скоростью подъема составляет 1,5%<10%, следовательно, двигатель по скорости проходит.

4.4 Приведение моментов инерции, моментов сопротивления и жесткости каната к валу двигателя

Общий момент инерции механизма и груза, приведенный к валу двигателя:

,

где - момент инерции якоря двигателя (см. технические данные двигателя Д-810 выше);

момент инерции поступательно движущихся груза и грузозахватного устройства;

- момент инерции тормозного шкива и муфты. Обычно меньше остальных слагаемых на порядок, поэтому он не рассчитывается, а учитывается в коэффициенте, равном 1.25.

Момент инерции поступательно движущейся массы грузозахватного устройства:

Общий момент инерции грузозахватного устройства с грузом:

Момент инерции грузозахватного устройства:

Найдем радиус приведения поступательно движущихся масс:

Найдем приведенное значение момента сопротивления:

Приведенный момент потерь:

Приведенная жесткость каната между грузом и барабаном:

где - жесткость одного метра подъемного каната; - радиус приведения; - высота подъема груза. Отсюда:

5. Определение возможности не учета упругих связей

Составим расчетную схему механической части ЭП с учетом того, что имеется только одна упругая связь с конечной жесткостью (связь, представленная канатом между барабаном и грузозахватным устройством):

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 8. Расчетная схема механической части ЭП

В данной схеме

,

где - момент инерции якоря ЭД,

- момент инерции муфты,

- суммарный момент инерции колес редуктора,

- приведенный момент инерции барабана.

Примем

Для данной расчетной схемы на основании основного уравнения движения электропривода можно записать:

На основании данной системы составим структурную схему:

Рисунок 9. Структурная схема упругой двухмассовой системы

Исследуем данную схему как объект управления. Для этого примем возмущающие воздействия и равными 0 и преобразуем схему следующим образом:

Рисунок 10. Преобразованная структурная схема упругой двухмассовой системы

В соответствии с правилами преобразования структурных схем перенесем воздействие с входа звена на его выход:

Рисунок 11. Окончательная структурная схема упругой двухмассовой системы

Передаточная функция цепи ООС:

С учетом ПФ цепи ООС определим следующие передаточные функции:

ПФ по:

Введем следующие обозначения:

соотношение моментов инерции маховых масс;

резонансная частота двухмассовой упругой системы;

резонансная частота второй маховой массы при (такое допущение оправдано, т.к. , т.е.).

С учетом введенных в рассмотрение величин ПФ по примет вид:

Для анализа свойств системы построим совместно ее асимптотическую ЛАХ и ЛФХ:

Частоты сопряжения на асимптотической ЛАХ равны резонансным частотам для первой и второй маховых масс.

Найдем соотношение частот сопряжения:

Видно, что частоты сопряжения отличаются гораздо меньше, чем на 2 октавы, следовательно, асимтотические ЛАХ можно складывать алгебраически.

Рисунок 12. Асимптотическая ЛАХ и ЛФХ системы

С учетом, т.е с учетом, упругой связью можно пренебречь. При синтезе ЭП механическая часть ЭП может быть представлена абсолютно жестким звеном, а движение ЭП определяется 1й маховой массой.

Рисунок 13. Структурная схема механической части ЭП с абсолютно жесткими связями

В этой схеме:

;

ЛАХ и ЛФХ для такой системы выглядят следующим образом:

Рисунок 14. Асимптотическая ЛАХ и ЛФХ системы с абсолютно жесткими связями

6. Расчет сопротивлений и механических характеристик

Рисунок 15. Развертка схемы магнитного контроллера серии ПС для различных положений рукоятки командоконтроллера

На рисунке 16 показаны механические характеристики электропривода с магнитным контроллером серии ПС . Каждая характеристика соответствует одному положению рукоятки командоконтроллера. Развертки схемы контроллера ПС для различных положений рукояти командоконтроллера показаны на рисунке 15 .

Рисунок 16. Механические характеристики электродвигателя при управлении магнитным контроллером серии ПС.

6.1 Расчет статических характеристик подъема

При положении рукояти командоконтроллера в позиции 1 осуществляется торможение двигателя противовключением с использованием шунтирования якоря.

Для построения пусковой диаграммы необходимо задаться токами переключения. Примем токи переключения: , . При таких значениях токов переключения сопротивления резисторов в схеме контроллера будут отличаться от рассчитанных выше.

Построим пусковую диаграмму. Для этого осуществим предварительные расчеты:

Максимальный ток переключения:

Полное сопротивление пускового реостата:

Ом

Значение скорости при полностью введенном пусковом реостате и минимальном токе переключения:

Осуществим построение пусковой диаграммы:

Рисунок 16. Пусковая диаграмма двигателя при груженом пуске

Из диаграммы видно, что пуск осуществляется в три ступени.

Соответственно, пусковой реостат будет иметь три секции с сопротивлениями:

Ом

Ом

Ом

Поскольку схема командоконтроллера предусматривает три пусковых реостата (см. рис.14) 1У, 2У, 3У, примем, что соответствует 1У, соответствует 2У, соответствует 3У,

6.2 Расчет статических характеристик спуска.

В соответствии с развертками силовых цепей двигателя при различных схемах управления все схемы спуска осуществляются в схемах с шунтированием якоря обмоткой возбуждения. Методика расчета искусственных характеристик для подобных схем приведена в .

Рассчитаем характеристики, соответствующие схемам спуска 1 - 4. Для организации схем будем использовать реостаты, сопротивления которых рассчитаны при расчете пусковой диаграммы (это делается в целях рационализации схемы управления двигателем).

Осуществим построение искусственных электромеханических характеристик для режима спуска.

Характеристика 1, обеспечивающая низкую скорость спуска при статическом моменте, близком к номинальному:

Характеристика 1

Характеристика 2:

Характеристика 3:

Характеристика 4, обеспечивающая силовой спуск грузозахватного устройства со скоростью, близкой к номинальной:

Характеристика 4

Спуск пустого грузозахватного устройства будем осуществлять по характеристике 4, которая обеспечивает силовой спуск в широком диапазоне скоростей. Спуск номинального груза будем осуществлять по характеристикам 1 - 3. Характеристика обеспечивает низкую посадочную скорость - 50 об/мин, т.е. менее 10 % от номинальной скорости.

Рисунок 18. Электромеханические характеристики спуска

Рисунок 19. Механические характеристики спуска

7. Построение переходных процессов, определение времени пуска и торможения, времени движения с установившейся скоростью

Расчет и построение переходных характеристик для тока якоря, скорости и момента при пуске осуществим методом численного интегрирования пусковой диаграммы (методом Эйлера), суть которого заключается в решении следующего уравнения:

Для этого ось скоростей разбиваем от начальной до конечной скорости на ряд интервалов (приращений) i. При сложении скорости на предыдущем интервале i-1 и приращение i, получаем текущее значение скорости i. По механической характеристике на каждом интервале определяем средние значения моментов двигателя Mi. Для каждого интервала скорости рассчитываем интервал времени ti. Текущее время:

Решив систему уравнений итерационным способом, находим все необходимые величины:

Поскольку наша пусковая диаграмма является электромеханической, т.е. построена в осях и I, то для осуществления построения по методу Эйлера необходимо перейти от значений токов к значениям моментов. Такой переход осуществим с помощью универсальных характеристик двигателя Д810 (рисунок 4).

Построение будем осуществлять как для груженого пуска (с номинальным грузом), так и для пуска без груза (нагрузкой является грузозахватное устройство). Статические моменты для этих случаев были рассчитаны выше.

7.1 Построение переходных процессов при пуске

Рисунок 20. Переходный процесс для скорости при груженом пуске

Время пуска составляет 1,68 с.

2) Построение переходного процесса для скорости, тока и момента при холостом пуске.

Рисунок 21. Переходный процесс для момента при холостом пуске

Рисунок 22. Переходный процесс для тока якоря при холостом пуске

Рисунок 23. Переходный процесс для скорости при холостом пуске

Время пуска составляет 0,222 с.

7.2 Построение переходных процессов при спуске

Рисунок 24. Переходный процесс для момента при спуске номинального груза

Рисунок 25. Переходный процесс для тока якоря при спуске номинального груза

Рисунок 26. Переходный процесс для скорости при спуске номинального груза

Время переходного процесса составляет 3,5 с.

Рисунок 27. Переходный процесс для момента при спуске пустого грузозахватного устройства

Рисунок 28. Переходный процесс для тока якоря при спуске пустого грузозахватного устройства

Рисунок 29. Переходный процесс для скорости при спуске пустого грузозахватного устройства

Время переходного процесса составляет 0,43 с.

8. Проверка правильности выбора электродвигателя

Для проверки двигателя по нагреву применяем метод эквивалентного тока.

Рассчитаем эквивалентные токи на каждом интервале времени (значения интервалов времени берутся из графиков переходных процессов для тока якоря). Участки между моментами переключения аппроксимируются трапециями, и используется соответствующая формула.

1) С грузом: А) Пуск

(время действия t=0.69 c);

(время действия t=0.1c);

(время действия t=0.03c);

(время действия t=0.863 c);

Б) Подъем:

t=32,43-(1,682+3,5)=27,25 с (время действия номинального тока определится как разность между временем подъема и временем переходных процессов пуска и торможения);

(время действия t=0,03c);

(время действия t=0,178 c);

(время действия t=2,95c);

(время действия t=3,5 c);

время действия 35,48 с

2) Без груза:

(время действия t=0.13c);

(время действия t=0.2c);

Б) Подъем пустого грузозахватного устройства:

(время действия t=32,43);

В) Переходные процессы при спуске:

(время действия t=0,43c);

Г) Спуск пустого грузозахватного устройства

время действия t=32,43

Находим общий эквивалентный ток:

Находим итоговый эквивалентный ток за время всего цикла:

Получаем: двигатель по нагреву проходит. Следовательно, двигатель Д810 для данного привода выбран правильно.

9. Выбор троллеев и резисторов

9.1 Выбор пускорегулирующих резисторов

В качестве пускорегулирующих резисторов по выберем ящики с ленточными фехралевыми резисторами типа НФ-1А, рассчитанных на длительный ток 400 А. Поскольку подобные ящики имеют несколько ступеней с различными сопротивлениями, то их комбинацией могут быть достигнуты требуемые значения сопротивлений.

9.2 Выбор троллеев

Для крановых электродвигателей возможно применение токоподвода различных типов. В качестве токоподвода для нашего двигателя выберем жесткий троллейный как наиболее надежный и дешевый, а также обеспечивающий малый износ при ПВ порядка 40 %.

Токоподвод будет выполнен в виде системы вспомогательных троллеев, расположенных вдоль моста. В качестве основного конструкционного элемента троллеев выберем стальные уголки размером 50х50х5 мм .

В качестве токоприемника выберем токоприемник типа ТКН-9А-1У1, рассчитанных на номинальный ток 400 А .

10. Техника безопасности

При обслуживании и ремонте кранового электрооборудования следует строго руководствоваться Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей, Межотраслевыми правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок, Правилами устройства электроустановок, Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных машин и местными инструкциями в условиях конкретного цеха

Если работа на электродвигателе связана с прикосновением к токоведущим и вращающимся частям, электродвигатель должен быть отключен с выполнением технических мероприятий, предотвращающих его ошибочное включение. Не допускается снятие ограждения вращающихся частей двигателя.

При выполнении любых работ на электродвигателе напряжение должно быть снято со всего электрооборудования крана, допускается установка заземления на время производства работ. На коммутационных аппаратах, осуществляющих подачу напряжения на электрооборудование крана, должно быть вывешено предупреждение “Не включать, работают люди”.

Напряжение на шинах распределительных устройств должно поддерживаться в пределах 100-105%. Не рекомендуется использовать электродвигатель при питающем напряжении ниже 90% и выше 110% от номинального.

На электродвигателе должен контролироваться ток якоря, что обеспечивается соответствующим включением амперметров.

На щитках и групповых сборках кранового электрооборудования должны быть предусмотрены вольтметры или сигнальные лампы.

Повторное включение электродвигателя в случае отключения его основными защитами разрешается после обследования и проведения контрольных измерений сопротивления изоляции.

Повторное включение электродвигателя в случае действия резервных защит до выяснения причины отключения не допускается.

Электродвигатель должны быть немедленно отключен от сети в следующих случаях:

При несчастных случаях с людьми;

Появлении дыма или огня из корпуса электродвигателя, а также из его пускорегулирующей аппаратуры и устройства возбуждения;

Поломке приводного механизма;

Резком увеличении вибрации подшипников агрегата;

Перегреве подшипников.

Порядок включения электродвигателя для опробования после ремонта или ТО 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 сборку 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.

Безопасность обслуживания и работы крана в значительной мере зависит от умения крановщика правильно работать с контроллерами и командоконтроллерами.

Все работы по ремонту контроллеров следует вести при полностью снятом напряжении, отключив рубильник главной цепи.

При осмотре и проверке цепей управления кранового электрооборудования следует обратить особое внимание на состояние блокировочных контактов люка и боковых дверей выхода на мост, так как при выходе на мост с помощью этих контактов выполняется ответственная операция - снимается напряжение всех токоведущих частей, находящихся на мосту.

При ремонте главных троллеев крана работа производится следующим образом:

Если на кране кабина машиниста расположена со стороны главных троллеев, то ремонт их производят с переносных лесов.

Если же кабина расположена в середине моста или в стороне противоположной главным троллеям, то ремонт производят с лесов, находящихся на самом мосту.

На время ремонта главных троллеев рубильник распределительного пункта, от которого питается кран, должен быть отключен и на приводе его должен быть вывешен плакат «Не включать, на троллеях работают люди». Главные троллеи должны быть обязательно закорочены и заземлены.

Заключение

Согласно технологическому заданию, был спроектирован электропривод механизма подъема мостового крана, отвечающий всем требованиям задания. Отклонение скорости подъема от заданной составляет менее 10%, электродвигатель проходит по нагреву, что обеспечивает его долговременную работу. Троллеи выбраны из расчета наибольшей надежности и долговечности службы.

Выбранная схема управления двигателем предусматривает реверсирование и электрическое торможение электродвигателя

Схема магнитного контроллера серии ПС имеет три защиты: максимальную токовую защиту мгновенного действия; нулевую защиту, предупреждающую самозапуск двигателя при восстановлении внезапно исчезнувшего напряжения; конечную защиту кранового механизма.

К достоинствам этой схемы можно отнести то, что для управления контроллером требуются малые усилия со стороны оператора; для управления контроллером в кабине оператора размещаются, как правило, только малогабаритные командоконтроллеры - это позволяет уменьшить размеры кабины и максимально увеличить обзор рабочего пространства.

Таким образом, спроектированный электропривод отвечает всем технологическим требованиям, имеет высокую надежность и долговечность службы, обеспечена максимально возможная простота управления механизмом для оператора.

Библиографический список

1. “Электрооборудование кранов металлургических предприятий” [Текст] /Б. М. Рапутов - М.: “Металлургия”, 1990 - 272 с.

2. “Электрооборудование металлургических кранов” [Текст]/ Б. М. Рапутов - М.: “Металлургия”, 1977 - 248 c.

3. “Краново-металлургические и экскаваторные двигатели постоянного тока. Справочник” [Текст]/Ю. В. Алексеев, А. А. Рабинович - М.: Энергоатомиздат, 1985 - 168 с.

4. “Характеристики двигателей в электроприводе” [Текст] / С. П. Вешеневский - М.: “Энергия”, 1966 - 400 с.

5. “Основы автоматизированного электропривода” [Текст] / М. Г. Чиликин, М. М. Соколов, В. М. Терехов, А. В. Шинянский - М.: “Энергия”, 1974 - 568 с.

6. “Теория электропривода” [Текст] / В. И. Ключев - М.: Энергоатомиздат, 1985 - 560 с.

7. “Основы электропривода” [Текст] / В. П. Андреев, Ю. А. Сабинин - М.: Государственное энергетическое издательство, 1963 - 772 с.

8. “Сборник задач по теории электропривода” [Текст] / В. П. Есаков, В. И. Торопов - М.: ВШ, 1969 - 264 с.

9. “Редукторы. Справочник” [Текст]/ Ю. В. Краузе - М.: Машиностроение, 1974 - 231 с.

10. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок [Текст]. - Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2009 - 144 с.

11. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей - Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2008 - 252 с.

12. Правила устройства и безопасности эксплуатации грузоподъемных кранов. - М.: Росгортехиздат, 1974. - 192 с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Выбор редуктора, троллеев и резисторов электродвигателя. Его проверка по скорости. Определение возможности неучета упругих связей, времени пуска, торможения и движения. Расчет сопротивлений и механических характеристик. Построение переходных процессов.

курсовая работа , добавлен 24.09.2013


Выбор двигателя и редуктора, расчет схем включения двигателя, расчет и построение его естественной и искусственных механических характеристик при пуске и торможении. Анализ способа расчета переходных режимов при пуске и торможении электропривода.

курсовая работа , добавлен 12.04.2013


Разработка электропривода механизма подъема мостового подъемного крана с заданными параметрами скорости подъема, а также его система управления. Выбор двигателя постоянного тока и расчет его параметров. Широтно-импульсный преобразователь: расчет системы.

курсовая работа , добавлен 23.09.2008


Расчет моментов статического сопротивления, выбор редуктора, двигателя, преобразователя частоты. Требования, предъявляемые к электроприводу. Расчет приведенных статических моментов и коэффициента жесткости. Проверка двигателя по производительности.

курсовая работа , добавлен 28.11.2012


Предварительный расчет мощности электродвигателя, определение передаточного числа редуктора. Построение тахограммы и нагрузочных диаграмм, проверка двигателя по перегрузочной способности и мощности. Расчет и построение механических характеристик привода.

курсовая работа , добавлен 24.09.2010


Выбор схемы подвеса груза, крюковой подвески, каната. Определение размеров барабана. Проверка двигателя на перегрузку. Проектирование и расчет механизма передвижения. Выбор двигателя и редуктора. Проверка на буксование. Расчет болтового соединения.

курсовая работа , добавлен 30.03.2015


Расчет механизма подъема тележки мостового электрического крана. Выбор кинематической схемы механизма, крюковой подвески, каната. Установка верхних блоков, барабана и уравнительного балансира. Выбор двигателя, редуктора, тормоза, соединительной муфты.

курсовая работа , добавлен 17.10.2013


Общие сведения о литейных кранах мостового типа. Проект механизма подъема груза; выбор кинематической схемы, крановой подвески, каната. Расчет двигателя, передачи, муфты, тормоза. Проверка двигателя механизма передвижения тележки на разгон и торможение.

курсовая работа , добавлен 26.06.2014


Предварительный выбор мощности и типа электродвигателя. Расчет и построение статических естественных механических характеристик электродвигатели для различных режимов его работы. Выбор электрической схемы электропривода и ее элементов, проверка двигателя.

курсовая работа , добавлен 17.10.2011


Расчет механизма подъема: выбор полипаста и расчет каната. Определение размеров блоков и барабана. Подбор болтов крепления прижимной планки. Подбор подшипников, двигателя, редуктора, тормоза, муфты для соединения вала двигателя с валом редуктора.

К аппаратам управления крановыми электродвигателями относятся кулачковые и барабанные контроллеры, контакторы, реле управления, магнитные контроллеры и крановые командоконтроллеры. Контроллеры барабанные и кулачковые служат для пуска, реверсирования и регулирования скорости электродвигателей, установленных на кране. Управление этими контроллерами осуществляется вручную, для чего они снабжаются штурвалами или рукояткой. Барабанные контроллеры сняты с производства и в эксплуатации находятся лишь ранее выпущенные или импортные.

Кулачковый контроллер состоит из корпуса, в который встроены кулачковый барабан и рейка с набором кулачковых элементов. Кулачковый барабан представляет собой стальной вал с закрепленными на нем пластмассовыми фасонными шайбами, который вращается в шариковых подшипниках. Кулачковые элементы главного тока и цепи управления закрепляются на стальной рейке, которая в свою очередь крепится к чугунным основаниям корпуса. При проворачивании кулачкового барабана с помощью насаженного на него штурвала производится, замыкание и размыкание кулачковых элементов. При повороте маховика контроллера большое значение имеет четкая фиксация кулачкового барабана в положениях, соответствующих полному замыканию или полному размыканию контактов. Для этой цели в контроллере предусмотрено фиксирующее устройство (рис. 7. 1). Фиксация положения осуществляется роликом 1, который западает во впадины храповика 2 под воздействием пружины 3. Если барабан не доведен крановщиком до фиксированного положения, ролик собачки 4, прижимаемый сильной пружиной, создает дополнительное усилие, заставляющее барабан повернуться либо обратно на предыдущее положение, либо вперед на следующее. Направление вызываемых движений (например, «вверх», «вниз») должно быть указано на контроллере в виде штампованных (литых) надписей и стрелок. Допускается выполнение надписей и стрелок другим способом, обеспечивающим их сохранность, например способом фотохимического травления (письмо Госгортехнадзора СССР № C9-13-15 г/217 от 1 марта 1972 г.).

Контактором называется аппарат с электромагнитным приводом, предназначенный для включения к отключения силовых электрических цепей под нагрузкой. Контактор состоит из магнитной системы, контактной системы и системы блок-контактов.

Магнитная система включает втягивающую катушку, неподвижную часть магнитопровода (ярмо) и подвижную его часть (якорь). Магнитный поток, создаваемый катушкой при прохождении в ней тока, замыкается через ярмо и якорь, вызывает усилие, стремящееся сблизить их до соприкосновения.

Контактная система состоит из неподвижных и подвижных контактов. Подвижные контакты соединены механически с якорем. При сближении якоря с ярмом, подвижные контакты (замыкающие) соединяются с неподвижными контактами. При снятии напряжения с втягивающей катушки контактор отключается под действием собственной массы подвижной системы и усилий контактных пружин. Блокировочные контакты выполняются конструктивно в виде отдельного узла. Они рассчитываются на небольшие токи и включаются обычно только в цепь управления.

При размыкании контактов контактора, находящегося пол током, между расходящимися контактами, возникает электрическая дуга, которая вызывает ускоренный износ и даже разрушение контактов. Для сокращения времени горения дуги применяются дугогасительные камеры принудительного электромагнитного гашения дуги. Работа контактора со снятыми дугогасительными камерами недопустима. В электросхемах кранов контакторы используются в магнитных контроллерах, для управления отдельными двигателями и в защитных панелях в качестве линейных контакторов.

Реле управления, применяемые в электросхемах кранов, разделяют на:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КАМЕНСК – УРАЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 140613

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ГРУППА Э-2004-42

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ»

ТЕМА: «ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ МОСТОВОГО КРАНА»

Выполнил: Е.А. Стрелов

Проверил: Свиридова

Введение

Основными направлениями экономического и социального развития являются дальнейшее повышение эффективности металлургии и повышения качества выпускаемой продукции.

Важнейшими задачами в развитии металлургической промышленности является механизация трудовых работ и автоматизация производственных процессов. В решении этих задач значительная роль выпала на подъемно-транспортные механизмы, в первую очередь краны, применяющиеся на металлургических предприятиях.

Следует заметить, что производительность цехов предприятия в значительной мере зависит от надежности работы и производительности кранов.

Работа крана в условиях того или иного цеха специфична и зависит от характера конкретного производственного процесса.

Конструкция крана в основном определяется из его назначения и специфики технологического процесса. Ряд узлов, например, механизм подъема и передвижения выполняются однотипными для кранов различных видов. Поэтому имеется много общего в вопросах выбора и эксплуатации электрооборудования крана. Оборудование крана стандартизовано, поэтому краны, различные по назначению и конструкции, комплектуются серийно-выпускаемым типовым электрооборудованием. Схемы управления отдельными кранами отличаются, это связано со спецификой цехов и назначением крана.

Назначение крана

Проектируемый кран, грузоподъемностью 10 т.с., предназначен для подъема и перемещения грузов в металлургическом производстве крытых помещениях при температуре окружающего воздуха от +400С до -400С.

Кран предназначен для разгрузки железнодорожных составов с анодными блоками и погрузки на внутрицеховой транспорт.

Технические характеристики механизмов крана, режимы их работы

Проектируемый кран, грузоподъемностью Q=10 т.с. снабжен тремя основными механизмами:

1. Механизм передвижения моста.

2. Механизм передвижения тележки.

3. Механизм подъема.

Механизм передвижения моста

Привод ходовых колес осуществляется от двух асинхронных двигателей с фазным ротором.

1. Скорость передвижения моста υ (м/мин)………………………...75

2. Пролет моста L (мм)……………………………………………..17000

3. Масса крана G (т.с.)………………………………………………..22,5

4. База крана (мм)……………………………………………………4500

5. Число ходовых колес…………………………………………………4

6. Диаметр ходовых колес (мм)……………………………………...500

7. Тип рельса………………………………………………………..КР-70

8. Тип редуктора………………………………...1Ц2У 200-10-12(21)У1

9. Передаточное число…………………………………………………10

10. Группа режимов работы…………………..М7(5М ГОСТ 25835-83)

Механизм передвижения тележки

Движение тележки осуществляется асинхронным двигателем с фазным ротором через редуктор.

Наименование данных механизма передвижения моста:

1. Скорость передвижения тележки υ (м/мин)…………………...37,8

2. Число ходовых колес…………………………………………………4

3. Тип рельса………………………………………………………….Р-50

4. Тип редуктора……………………………………….Ц3ВК-160-20-16У1

5. Полное передаточное число…………………………………………...20

6. Диаметр колес (мм)…………………………………………………...320

7. Группа режимов работы………………………М6(4М ГОСТ 25835-83)

Механизм подъема

Привод механизма подъема осуществляется асинхронным двигателем с фазным ротором через шестереночный редуктор.

Наименование данных механизма подъема:

1. Грузоподъемность Q(т.с.)……………………………………………...10

2. Высота подъема L (м)…………………………………………………...8

3. Число ветвей полиспаст…………………………………………………3

4. КПД полиспаста……………………………………………………...0,95

5. Длина каната (м)………………………………………………………..93

6. Диаметр каната(мм)………………………………………………….13,5

7. Диаметр блока полиспаст(мм)……………………………………….406

8. Диаметр уравнительного блока (мм)………………………………...406

9. Тип редуктора……………………………………..1Ц2У-400-25-11МУ1

10. Полное передаточное число………………………………………….25

11. Диаметр барабана (мм)……………………………………………...504

12. Группа режимов работы…………………….М7 (5М ГОСТ 25835-83)

13. Скорость подъема υ (м/мин)………………………………………….12

Режим работы крана

Режим работы крановых механизмов – важный фактор при выборе мощности приводных электродвигателей, аппаратуры и системы управления. От него зависит и конструктивное исполнение механизмов.

Режимы работы кранов металлургических цехов разнообразны и в основном определяются особенностями технологических процессов. При этом в ряде случаев даже однотипные краны работают в разных режимах. Неверный выбор режима при проектировании электропривода кранов ухудшает технико-экономические показатели всей установки. Так, например, выбор более тяжелого режима работы по сравнению с реальным приводит к завышению габаритов, массы и стоимости кранового оборудования. Выбор же более легкого режима означает повышенный износ электрооборудования, частые поломки и простой. Поэтому важно выбрать оптимальный режим работы кранового механизма.

Режим работы кранового механизма характеризуется следующими показателями:

1. Относительная продолжительность включения (ПВ)

2. Среднесуточное время работы

3. Число включений за 1 час электродвигателя

4. Коэффициент нагрузки

5. Коэффициент временности нагрузки

6. Коэффициент использования механизма

По правилам Госгортехнадзора для крановых механизмов установлено четыре номинальных режима работы:

Легкий (Л), Средний (С), Тяжелый (Т) и Весьма тяжелый (ВТ).

Для каждого механизма крана режим работы определяется отдельно, режим работы крана в целом устанавливается по механизму подъема. В соответствии со стандартом СЭВ 2077-80 все краны разделяются на 7 классов (А0-А6) ( стр. 7 табл. 1). Все механизмы крана работают в весьма тяжелом режиме (ВТ) ПВ=40%.

Требования, предъявляемые к электроприводам крана

Крановый электропривод работает в специфичных условиях, определяемых условиями работы крановых механизмов, к которым относятся: работа в повторно-кратковременном режиме при большом числе включений в час, различные внешние воздействия на оборудование крана.

Выбранная схема электропривода должна удовлетворять следующим требованиям:

Обеспечить надежность работы всех элементов и узлов механизма электропривода;

Осуществить пуск, реверс, торможение привода, создание необходимых диапазонов регулирования скорости;

Обеспечить надежность защиты электрооборудования от токов короткого замыкания и перегрузок, т.е. схема должна иметь все виды защиты, предусмотренные в ПУЭ.

Управление работой крана осуществляется из кабины, в которой устанавливается защитная панель. Кроме защитной панели и установленного в ней электрооборудования в кабине крана размещены командоконтроллеры для управления механизмами крана, автомат для запитки освещения крана, кнопка включения сирены и другое.

На мосту крана устанавливаются двигатели с тормозами. Кроме того, на мост вынесены ящики сопротивлений.

На тележку устанавливаются двигатели подъема и передвижения тележки с тормозными механизмами. Электрооборудование тележки запитывается гибким кабелем.

Обоснование выбора системы электропривода

Все многообразие различных схем управления может быть разделено по следующим группам:

1. По способу управления, непосредственно кулачковыми контроллерами. Весь процесс управления осуществляется непосредственно оператором (крановщиком).

2. Управление кнопочными постами. Возможности управления ограничены особенностями пульта.

3. Управление сложным комплексным устройством (магнитным контроллером с использованием преобразователя энергии или без него). Оператор выбирает только необходимые скорости, а процессы разгона, торможения и необходимые промежуточные операции осуществляются автоматически.

Выбор системы управления для крановых механизмов осуществляется на основе анализа сравнительных технических данных, а именно: диапазона регулирования, способа управления, ресурса (уровень износостойкости), диапазона возможных скоростей, мощностей электроприводов, показателей динамики и энергии, а также дополнительных данных, определяющих условия эксплуатации электроприводов. Экономическая оценка систем управления должна базироваться на основании минимальных расходов, связанных с первоначальными затратами, эксплуатационными затратами на ремонт, а также затратами энергии, потребляемой из сети за период эксплуатации до капитального ремонта.

Выбирается система с наилучшими экономическими показателями.

Если к электроприводу крановых механизмов предъявляются повышенные требования в отношении регулирования скорости, обеспечения низких устойчивых условий скорости в различных режимах, то применяются двигатели постоянного тока, которые допускают большие перегрузки по моменту, позволяющие опускать и поднимать тяжелые грузы с пониженной скоростью. Однако использование двигателей постоянного тока внесет необходимость преобразования переменного тока в постоянный, что связано с увеличением капитальных затрат, дополнительных затрат энергии и эксплуатационных расходов.

Наиболее распространенный на кранах электропривод асинхронный с фазным ротором, со ступенчатым регулированием угловой скорости, путем изменения величины сопротивления в цепи ротора. Такой привод достаточно прост, надежен, допускает большое число включений в час и применяется при средних и больших мощностях. С помощью резисторов в цепи ротора можно в широких пределах изменять токи и потери энергии в двигателе при переходных процессах, а также получить понижение угловой скорости.

Выбираем тип электропривода для механизмов крана – электропривод переменного тока, асинхронный двигатель с фазным ротором, управляемый командоконтроллером с пускорегулирующим сопротивлением в цепи ротора. Выбор типа электропривода сделали на основании приведенных выше технических и экономических условий, а также требований, предъявляемых к электроприводу крана.

Однако этот привод неэкономичен из-за значительных потерь энергии в пускорегулирующих сопротивлениях, кроме того, имеет повышенный износ двигателя и контактной аппаратуры управления.

Несмотря на это этот электропривод остается более выгодным по сравнению с приводом на постоянном токе.

Для проектируемого электропривода предназначается напряжение 220V 50Hz.

Расчет мощности и выбор электродвигателей привода механизмов крана

Для большинства крановых механизмов условия работы не могут быть заранее заданы. Условия, определяющие выбор электрооборудования, в том числе и двигателей, сводятся к понятию режима работы. В это понятие входят: полная продолжительность включений, продолжительность включения при регулированием число пусков, коэффициент усредненной статистической нагрузки, годовое и суточное использование крана, степень его ответственности, температурные условия эксплуатации и другие параметры.

Отнесение электрооборудования крана к тому или иному режиму работы является исходным при расчете всех элементов кранового оборудования, а соответствие указанного режима фактическому является непременным условием надежности работы крана.

При выборе двигателей для кранового оборудования наиболее сложным считается расчет мощности по условиям теплового режима работы. Специфические способности крановых машин характеризуются повышенными, постоянными потерями и изменяющимися условиями вентиляции при регулировании, что приводит к большим погрешностям при расчете теплового режима работы двигателя по общепринятым методам эквивалентного тока или момента. Эти методы являются достоверными только тогда, когда фактическая продолжительность включения равна номинальной, а число включений и энергия постоянных потерь в цикле соответствует номинальным расчетным параметрам.

Наиболее рациональным в настоящее время является метод выбора двигателя и расчет их мощности, разработанный заводом «ДИНАМО». В основе этого метода лежит использование эквивалентного КПД, являющегося показателем энергетических свойств системы регулирования и определяющего потери энергии в электроприводе.

Выбор электродвигателя можно разделить на три этапа:

На первом этапе: производят предварительный выбор электродвигателя по нагреву для принятой системы электропривода и известного режима работы на основании формулы:

Рп ≥( стр. 39 формула 1.56)

где Рс.н. – максимальная статистическая мощность при подъеме груза или при передвижении с ним, кВт.

k. – коэффициент, определяющий выбор электродвигателя по нагреву для различных систем электропривода ( стр. 37 таб. 12).

На втором этапе предварительно выбранный электродвигатель с номинальной мощностью Рн проверяют по условию:

Рн ≥ ( стр. 39 формула 1.57)

где kэкв., kз., Е0., Ер – расчетные коэффициенты, зависящие от режима работы и маховых масс ( стр. 39 таб. 13)

Ен – номинальная относительная продолжительность включения.

k0 – коэффициент, зависящий от относительной продолжительности включения кранового механизма Е0 ( стр. 40 рис. 6).

kp – коэффициент, учитывающий увеличение потерь на регулировочных характеристиках для систем с параметрическим управлением. Его определяют по формуле:

kp = 1 – 1,2 · (Ер – Ер.б.)( стр. 40 формула 1.58)

где ( стр. 39 таб. 13).

Ер.б. – базовая относительная продолжительность включения при регулировании.

kд.п. – коэффициент, учитывающий степень влияния динамических потерь на нагрев электродвигателя ( стр. 37 формула 1.55).

ηэкв. – эквивалентный КПД

ηэкв.= ( стр. 38 формула 1.55).

где ηэкв. – значение эквивалентного КПД, соответствующее заданному числу включений в час Zэкв. ( стр. 38 рис. 5).

ηэкв.б. – базовое значение эквивалентного КПД при Z=0 ( стр. 37 таб. 12)

GD2 – суммарный маховый момент системы, приведенный к валу двигателя, определяется по формуле:

GD2 = 1,15 GpDp2 + 4 · ( стр. 26 формула 1.29).

где Q – грузоподъемность, т.с.

n – обороты двигателя, об/мин

V – скорость вращения механизма, м/мин

GpDp2 = J · 9,81 · 4

J – момент инерции двигателя

На третьем этапе производят проверку выбранного электродвигателя по пусковому режиму, используя зависимость:

Мmax>kз.м. (Мс.max + Мдин)( стр. 40 формула 1.59)

где Мmax – максимальный момент электродвигателя.

Мс.max – максимально возможный для данного кранового механизма момент статистической нагрузки, приведенный к валу электродвигателя, Н · м.

Мс.max = 9550 ·

Мдин – динамический момент, Н · м

Мдин = · а

а – ускорение механизма ( стр. 41 таб. 14)

kз.м. – коэффициент запаса по моменту kз.м. = 1,1 ÷ 1,2

В тех случаях, когда предварительно выбранный электродвигатель не удовлетворяет условиям, выбирают из каталога ближайший больший по мощности и вновь проверяют правильность его выбора.

Расчет мощности двигателя подъема

Определим статистическую мощность на валу двигателя:

Рс.н. = 9,81 ∙ ∙ V ∙ 10

G – вес поднимаемого груза (кг)…………………………..….10000 кг

G- вес захватного механизма (кг)………………………………..50 кг

V – скорость вращения барабана (м/с)……………..…………...0,2 м/с

η – КПД механизма………………………………………………...0,8

Рс.н. = 9,81 ∙ ∙ 0,2 ∙ 10 = 24,6 (кВт)

В соответствии с исходными данными по режиму работы и принятой системой электропривода находим значение коэффициента kт = 0,95 ( стр. 37 таб. 12).

kт – коэффициент, определяющий выбор двигателя по тепловому режиму.

Находим номинальную мощность двигателя по тепловому режиму предварительно.

Рп ≥( стр. 39 формула 1.56)

Рп = = 25,9 (кВт)

По литературе ( стр. 13 таб. 4) выбираем электродвигатель МЕF 412-6У1; Рн = 30 кВт; ПВ = 40%; Мmax = 932 Н∙м; cosφ = 0,71; Iн.с. = 75 А;

Iн.р. = 73 А; Uр = 255 В; J = 0,675 кг ∙ м; η = 85,5%.

Определим полный приведенный к валу двигателя маховый момент всех вращающихся и поступательно-движущихся масс привода и груза:

∑GD = (GD)пр = k GpDp + 4 ( стр. 26 формула 1.28)

где k – поправочный коэффициент, в среднем 1,15

GpDp - маховый момент ротора электродвигателя и всех других частей, вращающихся со скоростью ротора, Н ∙ м

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ J

J – момент инерции двигателя, кг ∙ м……………………………….0,675

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ 0,675 = 26,487 Н ∙ м

Q – грузоподъемность, кг ……………………………………….10000

V – скорость подъема м/мин……………………………………………..12

n – номинальные обороты двигателя, об/мин………………………….970

∑GD = 1,15 ∙ 26,487 + 4 ∙ = 36,6 Н м

Рн ≥ ( стр. 39 формула 1.57)

kн – коэффициент, равный единице для электроприводов переменного тока.

Ер – относительная продолжительность включения при регулировании

Ер = 0,5 ( стр. 39 таб. 13)

ηэкв.= ( стр. 38 формула 1.55).

при Z = 240ηэкв.z. = 0,75

ηэкв.= = 0,75

Рн.т. = = 25,2 (кВт)

Рн ≥ Рн.т.

30 кВт > 25,2 кВт

Мmax >

Мс.max = 9550 Рс.н./ n( стр. 43)

n – обороты двигателя………………………………………970 об/мин

Рс.н. – мощность статистическая……………………………..34,6 кВт

Мс.max = 9550 ∙ = 242 Н∙ м

Мдин = ∙ а

= = 102 рад/с

Мдин = ∙ 0,3 = 140 Н ∙ м

Мmax > 1,2 ∙ (242 + 140) = 459

932 Н ∙ м > 459 Н ∙ м

Расчет мощности двигателя передвижения тележки

Рс.т. = ( стр. 23 формула 1.18)

G – грузоподъемность (кг)…………………….............10000 кг

G - вес тележки и подвески (кг)……………………….............2000 кг

V – скорость передвижения (м/мин)……………………...37,8 м/мин

k – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению из-за трения ребер ходовых колес о рельсы ( стр. 23 таб. 11)………….2,0

М – коэффициент трения скольжения в подшипниках опор вала ходового колеса ( стр. 23)……………………………………………..0,015

r – радиус шейки оси ходового колеса…………………………0,018 м

f – коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам

( стр. 24)……………………………………………..............0,0003

Rк – радиус колес………………………………………………...0,16 м

η – КПД механизма передвижения ( стр. 20 таб. 10)………..0,85

Рс.т. = = 3,8

Рп = ( стр. 37 формула 1.56)

Рп = = 4 кВт

Из таб. ( стр. 13) выбираем электродвигатель:

Тип МТН 211-6У; Рн = 7кВт; cosφ = 0,64; Iн.с. = 22,5 А; Iн.с. =19,5 А;

Uр = 236 В; J = 0,115 кг ∙ м; Мmax = 196 Н ∙ м; n = 920 об/мин; η = 73%

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ J

J – момент инерции двигателя, кг ∙ м………………………..….0,115

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ 0,115 = 4,5 Н ∙ м

Q – грузоподъемность, кг ∙ м……………………………………10000

V – скорость передвижения м/мин………………………..............37,8

n – номинальные обороты двигателя, об/мин……………………...920

GDпр = 1,15 ∙ 4,5 + 4 = 72,6 Н ∙ м

Проверим двигатель на обеспечение теплового режима

Рн ≥ ( стр. 39 формула 1.57)

где kэкв, kз, Е, Ер – расчетные коэффициенты, зависящие от режима работы и маховых масс ( стр. 39 таб. 13)

kн – коэффициент, равный единице для электроприводов переменного тока.

kд.п. – коэффициент, учитывающий степень включений динамических потерь на нагрев машины: 1,25 ( стр. 37 таб. 12)

ηэкв.б. – эквивалентный базисный КПД: 0,76 ( стр. 37 таб. 12)

kр – коэффициент, учитывающий увеличение потерь на регулировочных характеристиках.

kр = 1 – 1,2 (Ер – Ер.б.) ( стр. 40 формула 1.58)

Ер – относительная продолжительность включения при регулировании

Ер = 0,5 ( стр. 39 таб. 13)

kр = 1 – 1,2 (0,5 – 0,4) = 0,88

ηэкв. – эквивалентный КПД, является показателем энергетических свойств системы регулирования и определяющий потери энергии в электроприводе.

ηэкв.= ( стр. 38 формула 1.55).

где ηэкв. – значение эквивалентного КПД, соответствующее заданному числу включений в час Zэкв. ( стр. 38 рис. 5 гр. 4).

при Z = 240ηэкв.z. = 0,75

ηэкв.= = 0,49

Рн.т. = = 6,3 (кВт)

Рн ≥ Рн.т.

7 кВт > 6,3 кВт

Выбранный электродвигатель по нагреву подходит.

Проверим выбранный двигатель по обеспечению пускового режима

Мmax > kзм (Мс.max + Мдин)( стр. 40 формула 1.59)

kзм – коэффициент запаса по моменту ( стр. 41) - 1,2

Мс.max – максимально возможный для данного кранового механизма момент статистической нагрузки приведенной к валу электродвигателя.

nн – обороты двигателя………………………………………..920 об/мин

Рс.н. – мощность статистическая……………………………….3,8 кВт

Мс.max = 9550 ∙ = 39,4 Н∙ м

Мдин – динамический момент, определяемый из условия необходимого ускорения

Мдин = ∙ а ( стр. 44)

= = 96,3 рад/с

а – ускорение механизма 0,3( стр. 41 таб. 14)

Мдин = ∙ 0,3 = 83,2 Н ∙ м

Мmax > 1,2 ∙ (39,4 + 83,2) = 148 Н ∙ м

196 Н ∙ м > 148 Н ∙ м

Выбранный электродвигатель по пусковому режиму подходит.

Выбранный двигатель удовлетворяет всем условиям.

Расчет мощности двигателя передвижения моста

Определим статическую мощность на валу двигателя:

Рс.т. = ( стр. 23 формула 1.18)

G – грузоподъемность (кг)……………………………….......10000 кг

G - вес тележки и подвески (кг)……………………………...22500 кг

V – скорость передвижения (м/мин)………………..............73 м/мин

k – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению из-за трения ребер ходовых колес о рельсы ( стр. 23 таб. 11)………….1,2

М – коэффициент трения скольжения в подшипниках опор вала ходового колеса ( стр. 23)…………………………………………..0,015

r – радиус шейки оси ходового колеса……………………………0,035 м

f – коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам ( стр. 24)……………………………………………..............0,0003

Rк – радиус колес………………………………………………....0,25 м

η – КПД механизма передвижения ( стр. 20 таб. 10)……………………..0,98

Рс.т. = = 9,6

В соответствии с исходными данными по режиму работы и принятой системой электропривода определяем значение коэффициента ( стр. 37 таб. 12) kт = 0, 95

kт – коэффициент, определяющий выбор двигателя по тепловому режиму. Находим предварительную мощность для выбора электродвигателя.

Рп = ( стр. 37 формула 1.56)

Рп = = 10,1 кВт

Из таб. ( стр. 13) выбираем 2 электродвигатель:

Тип МТF 211-6; Рн = 7,5 кВт; cosφ = 0,7; Iн.с. = 21 А; Iн.с. =19,8 А;

Uр = 256 В; J = 0,115 кг ∙ м; Мmax = 191 Н ∙ м; n = 930 об/мин;

Определим приведенный маховый момент к валу двигателя:

GDпр = 1,15 ∙ GpDp+ 4 ( стр. 26 формула 1.28)

где GpDp - маховый момент электродвигателя

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ J

J – момент инерции двигателя, кг ∙ м…………………………...0,115

GpDp = 4 ∙ 9,81 ∙ 0,23 = 9 Н ∙ м

Q – грузоподъемность, кг ∙ м……………………………...….10000

V – скорость передвижения м/мин………………………...............73

n – номинальные обороты двигателя, об/мин…………………...930

GDпр = 1,15 ∙ 9 + 4 = 257 Н ∙ м

Проверим двигатель на обеспечение теплового режима

Рн ≥ ( стр. 39 формула 1.57)

где kэкв, kз, Е, Ер – расчетные коэффициенты, зависящие от режима работы и маховых масс ( стр. 39 таб. 13)

kн – коэффициент, равный единице для электроприводов переменного тока.

kд.п. – коэффициент, учитывающий степень включений динамических потерь на нагрев машины: 1,25 ( стр. 37 таб. 12)

ηэкв.б. – эквивалентный базисный КПД: 0,76 ( стр. 37 таб. 12)

kр – коэффициент, учитывающий увеличение потерь на регулировочных характеристиках.

kр = 1 – 1,2 (Ер – Ер.б.) ( стр. 40 формула 1.58)

Ер – относительная продолжительность включения при регулировании

Ер = 0,5 ( стр. 39 таб. 40)

kр = 1 – 1,2 (0,5 – 0,4) = 0,88

Ер.б. – базовая относительная продолжительность включения при регулировании Ер.б. = 0,4 ( стр. 39 таб. 13)

ηэкв. – эквивалентный КПД, является показателем энергетических свойств системы регулирования и определяющий потери энергии в электроприводе.

ηэкв.= ( стр. 38 формула 1.55).

где ηэкв. – значение эквивалентного КПД, соответствующее заданному числу включений в час Zэкв. ( стр. 38 рис. 5 гр. 4).

при Z = 240ηэкв.z. = 0,85

ηэкв.= = 0,62

Рн.т. = = 11,8 (кВт)

Рн ≥ Рн.т.

15 кВт > 11,8 кВт

Выбранный электродвигатель по нагреву подходит.

Проверим выбранный двигатель по обеспечению пускового режима

Мmax > kзм (Мс.max + Мдин)( стр. 40 формула 1.59)

kзм – коэффициент запаса по моменту ( стр. 41) - 1,2

Мс.max – максимально возможный для данного кранового механизма момент статистической нагрузки приведенной к валу электродвигателя.

Мс.max = 9550 Рс.н./ nн( стр. 43)

nн – обороты двигателя……………………………………..930 об/мин

Рс.н. – мощность статистическая……………………………….9,6 кВт

Мс.max = 9550 ∙ = 98,5 Н∙ м

Мдин – динамический момент, определяемый из условия необходимого ускорения

Мдин = ∙ а ( стр. 44)

= = 98 рад/с

а – ускорение механизма 0,3( стр. 41 таб. 14)

Мдин = ∙ 0,3 = 155 Н ∙ м

Мmax > 1,2 ∙ (96 + 155) = 302 Н ∙ м

382 Н ∙ м > 302 Н ∙ м

Выбранный электродвигатель по пусковому режиму подходит.

Выбранный двигатель удовлетворяет всем условиям.

Расчет и выбор тормозов и их приводов для крановых механизмов

Основным параметром тормозов является гарантированно развиваемый или тормозной момент. Тормозной момент с усилием действует на измерительный рычаг, 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 с помощью только того тормоза.

С учетом того, что коэффициент трения асбестовых материалов может измениться в зависимости от температуры поверхности до 30% тормоз в номинального, т.е. коэффициент запаса тормозного момента должен быть не менее 1,5 для тормозов, установленных на механизм подъема.

Сначала определяем тормозной момент:

для механизма подъема, формула имеет вид

Мтр =( стр. 134 таб. 4.1)

где Qном – грузоподъемность, кг

Vном - скорость подъема, м/с

nдв – обороты двигателя, об/мин

η – КПД для номинальной нагрузки механизма

для механизма горизонтального перемещения формула имеет вид

Мтр = ( стр. 135 таб. 4.2)

где F – коэффициент трения, в помещении F = 0,2

α – отношение числа тормозящихся колес к общему числу колес

η – КПД механизма

G – грузоподъемность, кг

Скорость передвижения механизма, м/сек

nн – обороты двигателя, об/мин

Число механизмов с тормозом

Расчетная частота вращения электродвигателя, об/мин

Для механизма подъема тормозной момент умножают на коэффициент запаса kз ( стр. 135)

Мтз = kз ∙ Мтр ( стр. 135)

Исходя из полученных значений Мтр, Мтз, по таб. 4.13 ( стр. 149) выбирают тормоз.

Расчет и выбор тормоза механизма подъема

Определяем тормозной момент для механизма подъема:

Мтр =( стр. 134 таб. 4.1)

где Qном – грузоподъемность, кг ∙ с………………………….10000

Vном - скорость подъема, м/мин……………………………………12

nдв – обороты двигателя, об/мин…………………………………...970

η – КПД для номинальной нагрузки механизма……………………0,8

Мтр = = 155 Н ∙ м

Определяем тормозной момент с учетом коэффициента запаса kз

( стр. 135 таб. 4.1) kз = 2

Мтз = Мтр ∙ kз ( стр. 135)

Мтз = 155 ∙ 3 = 310 Н ∙ м

Выбираем тормоз ТКГ-300 ( стр. 149 таб. 4.13), тормозной момент 800 Н ∙ м, диаметр шкива 300 мм, отход колодок 1,5 мм, тип гидротолкателя ТЭ 50, усиление подъема 500 Н, ход штока 50 мм, время подъема штока 0,5 с, время опускания штока 0,37 с, мощность двигателя 0,2 кВт, частота вращения 2850 об/мин, ток двигателя 0,7 А, объем рабочей жидкости 3,5 л.

Расчет и выбор тормоза механизма тележки

Определяем тормозной момент для механизма передвижения тележки:

Мтр = ( стр. 135 таб. 4.2)

G – грузоподъемность, кг……………………………………...10000

Скорость горизонтального передвижения, м/с……………….0,63

Число механизмов с тормозами……………………………….....1

η – КПД механизма…………………………………………………0,85

Расчетная частота вращения электродвигателя, об/мин…….920

Мтр = = 110 Н ∙ м

Мтз = kз ∙ Мтр = 1,5 ∙ 110 = 165 Н ∙ м

Выбираем тормоз ТКГ – 200 ( стр. 149 таб. 4.13), тормозной момент 300 Н ∙ м, диаметр шкива 200 мм, отход колодок 1,2 мм, тип гидротолкателя ТЭ 25, усилие подъема 250 Н, ход штока 32 мм.

Расчет и выбор тормоза механизма передвижения моста

Определяем тормозной момент для механизма передвижения моста:

Мтр = ( стр. 135 таб. 4.2)

где G – вес крана……………………………………….(10000 + 22500)

η – КПД механизма………………………………………………….0,98

Vп – скорость передвижения механизма, м/мин……………………73

nн – обороты двигателя, об/мин…………………………………….930

Мтр = = 644 Н ∙ м

Мтз = Мтр ∙ kз

Мтз = 644 ∙ 1,5 = 966 Н ∙ м

Выбираем тормоз ТКГ-400 ( стр. 149 таб. 4.13).

Тормозной момент 1500 Н ∙ м, диаметр шкива 400 мм, отход колодок 1,8 мм, тип гидротолкателя ТГМ 80, усиление подъема 800 Н ∙ м, ход штока 50 мм, время подъема штока 0,55 с, время опускания штока 0,38 с, мощность двигателя 0,2 кВт. Объем рабочей жидкости 5 л., ток двигателя 0,8 А.

Расчет и выбор аппаратов управления и защиты

По своему назначению и конструктивным особенностям грузоподъемные механизмы относятся к категории оборудования имеющей повышенную опасность, что объясняется процессом работы этих механизмов на площадках и в помещениях, где одновременно находятся люди и оборудование.

В соответствии с «Правилами устройства электроустановок и безопасности грузоподъемных кранов» на проектируемом кране предполагается выполнение следующих защит.

Защита механизмов и двигателей от перегрузок, защита электрооборудования от токов к.з., нулевая защита, защита от перехода механизмами предельно допускаемых положений.

Для осуществления различных видов защит, в кабине крана в панель предполагается установить автоматический выключатель общий для всех двигателей QF1.

Он выбирается:

1. По номинальному положению: Uн ≥ Uр

2. По номинальному току: Iн ≥ Iкр

3. По току срабатывания теплового расцепителя: Iт.р. ≥ 1,15 ∙ Iдл

4. По току срабатывания электрорасцепителя: Iэ.р. ≥ 1,25 ∙ Iкр

Uр – рабочее напряжение 220 В

2. Iн ≥ Iкр

Iкр – максимальный ток, потребляемый электроприемниками

Iкр = ∑Iр+ 2,5 ∙ I пуск д.б.

∑Iр - сумма максимальных рабочих токов цепи, обусловленная всеми приемниками, присоединенными к ней за исключением приемника дающего наибольшее приращение пускового тока.

2,5 ∙ I пуск – пусковой ток двигателя наибольшей мощности

∑Iр = Iр.тел + 2 Iр.моста

∑Iр = 22,5 + 2 ∙ 21 = 64,5 А

2,5 Iпуск = 2,5 ∙ Iд.подъема = 2,5 ∙ 75 = 187,5

Iкр = 64,5 + 187,5 = 252 А

Исходя из полученного значения выбираем автоматический выключатель типа ВА 5139, Iн = 400 А, Iт.р. = 200 А, Iэ.р. = 2400 А

Iн = 400 А > Iкр = 252 А

3. Iт.р. ≥ 1,15 ∙ Iдл

Iт.р. – ток теплового расцепителя

Iдл – рабочий ток работающих приемников

Iдл = Iд.подъема + Iтел + 2 ∙ Iмоста = 75 + 22,5 + 2 ∙ 21 = 140 А

Iт.р. ≥ 1,15 ∙ 140

200 А ≥ 161 А

4.Iэ.р. ≥ 1,25 ∙ Iкр

Iэ.р. ≥ 1,25 ∙ 252

2400 А ≥ 351 А

1, 15 – кратность установки срабатывания теплового расцепителя.

1, 25 – кратность установки срабатывания электромагнитного расцепителя.

Так как автоматический выключатель А3720Ф удовлетворяет всем условиям, принимаем его к установке.

В защитной панели устанавливаем линейный контактор КМ тип КТП6042 220 В. Кнопки SВ1 и SB2 – «пуск» и «стоп» контактора КМ, а также для защиты от токов к.з. оперативных цепей передвижения крана тележки.

Для индивидуальной защиты двигателей в защитной панели предусмотрены реле максимального тока.

При выборе реле максимального тока должно соблюдаться условие

Iуст ≥ Iобщ, где Iобщ – 2,5 ∙ Iн

Iн – номинальный ток двигателя.

Рассчитаем реле максимального тока в цепи двигателя механизма подъема. По схеме в количестве трех штук.

Iуст ≥ Iобщ

Iобщ = 2,5 ∙ 75 = 187,5 А

Выбираем реле РЭО – 401 6ТД 237.004-3.

Предел регулирования 210-640А. Допустимый ток катушки при ПВ 40% = 240 А.

240 А > 187,5 А

Рассчитаем реле максимального тока в цепи двигателя механизма передвижения тележки, в количестве трех штук.

Iуст ≥ Iобщ

Iобщ = 2,5 ∙ Iн = 2,5 ∙ 22,5 = 56,3 А.

Выбираем реле РЭО – 401 6ТД 237.004.6

Предел регулирования 50-160А. Допустимый ток катушки при ПВ

60 А > 56,3 А

Рассчитаем реле максимального тока в цепи двух двигателей перемещения моста, в количестве трех штук.

Iуст ≥ Iобщ

Iобщ = 2 ∙ Iн ∙ 2,5 = 2 ∙ 21∙ 2,5 = 105 А.

Выбираем реле РЭО – 401 6ТД 237.004-4

Предел регулирования 130-400А. Допустимый ток катушки 150 А.

150 А > 105 А

Конечные выключатели SQа и SQд блокировки люка и калитки, а также SQм и SQт – конечные выключатели типа КУ 701 АУ 1 блокировки хода моста и тележки. Все они включены в цепь линейного контактора КМ. Для блокировки предельно-допустимого значения хода подъема используется конечный выключатель SQп типа ВУ – 703 ТУ 1.

Выбор контроллера для пуска и управления двигателем механизма подъема

Контроллеры выбираются в зависимости от мощности двигателя, по допустимому числу включений, по коммутации при наиболее допустимых значениях тока включения, а номинальный ток должен быть равен или больше расчетного тока двигателя при заданных условиях эксплуатации.

Iн > Iр ∙ k

Сравним паспортные ККТ 68А

( стр. 59 табл. 20) и двигателя МТF412 - 6У1

Кулачковый контроллер ККТ 68А ( стр. 140 табл. 3.7)

Iд – допустимый ток 150 А. Контроллер рассчитан на управление двигателем до 45 кВт.

Двигатель МТF 412 - 6У1

Iст = 75 А, Iр = 73 А

Iн > 73 ∙ 0,9 = 65,7

150 А > 65,7 А

Исходя из расчетов контроллер подходит.

Для подключения двигателя к сети выбираем линейный контактор КТ6033Б, с диапазоном номинального тока от 100 – 250 А.

Выбор контроллера для пуска и управления двигателем механизма тележки

Сравним паспортные данные двигателя МТF111-6У и кулачкового контроллера ККТ 62А ( стр. 104 табл. 3.7)

Данные кулачкового контроллера

Iд – допустимый ток 75 А

Данные двигателя

Iн > Iр ∙ k

k – коэффициент, учитывающий режим работы механизма (число включений, продолжительность включения).

Для ВТ режима работы и 240 включений в час k = 0,9

Iн > 19,5 ∙ 0,9 = 17,55

75 А > 17,55 А

Исходя из расчетов, выбранный кулачковый контроллер подходит.

Выбор контроллера для пуска и управления двигателями перемещения моста

Сравним паспортные данные двигателя МТF312-6 и кулачкового контроллера ККТ 63А ( стр. 104 табл. 3.7)

Данные кулачкового контроллера

Iд – допустимый ток 100 А

Данные двигателя

Т.к. двигателя два, то берем двукратное значение тока

Iн > 2 ∙ 19,8 ∙ 0,9 = 36 А

100 А > 36 А

Исходя из расчетов, кулачковый контроллер подходит.

Для подключения двигателя к сети выбираем линейный контактор КТ6023Б, с диапазоном номинального тока от 100 – 250 А.

Расчет пускорегулирующих сопротивлений и их выбор

В крановых электроприводах применяются элементы сопротивления трех конструктивных особенностей для улучшения пускорегулирующих свойств двигателя.

1. С рассеиваемой мощностью 25 – 150 Вт и сопротивлением от 1 до 30000 (Ом) тип ПЭВ

2. С рассеиваемой мощностью 250 – 400 Вт и сопротивлением от 0,7 до 96 (Ом)

3. С рассеиваемой мощностью 850 – 1000 Вт и сопротивлением от 0,078 до 0,154 (Ом)

Элементы резисторов, собранные в блоки, рассчитаны на эксплуатацию при потенциале по отношению к заземленным частям 800 В. Нормализованные блоки могут, скомпонованы в любом сочетании и позволяют получить требуемые параметры в разных системах электроприводов. Блоки резисторов комплектуются из ленточных и проволочных элементов.

Типы блоков имеют названия БФ – 6 и БФ – 12. В блоках БФ – 6 установлено 6 ленточных элементов, а в блоках БФ – 12 12 фехралевых и константановых проволочных элементов.

Ранее выпускались блоки ИР – 1А, ИФ – 11А, НК – 11А. Мощность новых блоков на 10 – 20% превышает мощность ранее выпускаемых блоков.

Расчет сопротивлений ведем в относительных единицах. Для этого устанавливаем базисные значения М – 100% и I – 100%.

Расчет пускорегулирующих сопротивлений и их выбор для двигателя механизма подъема

М = 9550 = 242 Н ∙ м

2. Находим ток (базисный)

I – 100% = М – 100% ∙ ( стр. 172)

Iн.р. – номинальный ток ротора 73 А

nн – число оборотов двигателя 970 об/мин

Рн – номинальная мощность двигателя 30 кВт

I – 100% = 282 ∙ = 69,7 А

3. Определяем сопротивление ступеней

Rступ = ( стр. 172)

R% - сопротивление ступеней (в процентах)

Rн – номинальное сопротивление

Rн = ( стр. 174)

Ер.н. – ЭДС ротора – 250 В

Rн = = 2,1 (Ом)

Обозначение положений R(Ом)

Общее - 2,9

Исходя из общего сопротивления, выбираем блок резисторов ИРАК 434.332.004-10; тип БФ-6 ( стр. 234 таб. 7.9)

Расчет пускорегулирующих сопротивлений и их выбор для двигателя передвижения тележки

Рассчитаем сопротивления для двигателя МTF 412 – 6У1

1. Находим статический момент двигателя (базисный)

М = 9550 ( стр. 40 формула 1.59)

Рст. – мощность 3,8 кВт

nн – обороты 920 об/мин

М = 9550 = 39,4 Н ∙ м

2. Определим время разгона

t = ( стр. 172)

а – ускорение 0,3 м/сек

t = = 2,1 сек

М-100% = ( стр. 172)

GD = 4,5 (кг ∙ м)

М-100% = = 50,4 Н ∙ м

I – 100% = М – 100% ∙

I – 100% = 50,4 ∙ = 13,5 А

5. Номинальное сопротивление:

Rн = = = 10,9 (Ом)

В зависимости от типа магнитного контроллера находим разбивку сопротивлений по ступеням и определяем сопротивление каждого резистора в одной фазе ( стр. 227 таб. 7.9)

Обозначение положений R(Ом)

Общее - 10,375

Исходя из общего сопротивления, выбираем блок резисторов ИРАК 434.331.003-03; тип БК-12 ( стр. 227 таб. 7.4)

Расчет пускорегулирующих сопротивлений и их выбор для двигателя передвижения моста

Рассчитаем сопротивления для двигателя МTН 211 – 6У1

1. Находим статический момент двигателя (базисный)

М = 9550 ( стр. 40 формула 1.59)

Рст. – мощность 9,6 кВт

nн – обороты 930 об/мин

М = 9550 = 98,6 Н ∙ м

2. Определим время разгона

t = ( стр. 172)

V – скорость передвижения тележки 37,8 м/мин

а – ускорение 0,3 м/сек

3. Для механизмов горизонтального передвижения за базисный момент принимаем момент, необходимый для обеспечения требуемого ускорения.

М-100% = ( стр. 172)

GD - суммарный маховый момент на валу двигателя

GD = 4,5 (кг ∙ м)

М-100% = = 85,2 Н ∙ м

4. Находим ток резистора, соответствующий базисному режиму, принятому за 100%

I – 100% = М – 100% ∙

I – 100% = 85,2 ∙ = 23,1 А

5. Номинальное сопротивление:

Rн = = = 5,9 (Ом)

В зависимости от типа магнитного контроллера находим разбивку сопротивлений по ступеням и определяем сопротивление каждого резистора в одной фазе ( стр. 227 таб. 7.9)

Обозначение положений - R(Ом)

Общее - 8,4

Исходя из общего сопротивления, выбираем блок резисторов ИРАК 434.331.003-02; тип БК-12 ( стр. 227 таб. 7.4)

Расчет механической характеристики двигателя механизма подъема

Построим естественную и искусственную характеристики двигателя: МТF 412-6У1

МТ – серия

F – класс изоляции

6 – число пар полюсов

Паспортные данные:

Рн – номинальная мощность……………………………………30 кВт

nн – номинальные обороты………………………………...970 об/мин

Ер – ЭДС ротора………………………………………………..250 В

Mmax – момент максимальный………………………………932 Н ∙ м

Iр – ток ротора……………………………………………………73 А

Iст – ток статора………………………………………………….75 А

f – частота сети…………………………………………………..50Гц

Порядок расчета:

n = = 1000 об/мин

n= 970 об/мин

М = 9550= 295 Н ∙ м

S = 0,03 ∙ (3,15 + ) = 0,18

n= 1000 (1 – 0,18) = 820 об/мин

Строим естественную характеристику двигателя.

I положение

r = S∙ R= 0,03 ∙ 2,9 = 0,087 Ом

R = S+ = 0,03 + = 1,03 Ом

= 11,83

S= = 0,407

n= n (1 - S) = 1000 (1 – 0,407) = 593 об/мин

S = S(k + ) = 0,407 ∙ (3,15 + ) = 2,49

n= 1000 (1 – 2,49) = 149 об/мин

II положение

R= S+ = 0,03 + = 0,58 Ом

= 6,6

S= = 0,2

n= n (1 - S) = 1000 (1 – 0,2) = 800 об/мин

S= 0,2 ∙ (3,15 + ) = 3,22

n= 1000 (1 – 1,22) = 220 об/мин

III положение

R= S+ = 0,03 + = 0,22 Ом

= 2,52

S= = 0,07

n= n (1 - S) = 1000 (1 – 0,7) = 930 об/мин

S= 0,07 ∙ (3,15 + ) = 0,42

n= 1000 (1 – 0,42) = 580 об/мин

IV положение

R= S+ = 0,03 + = 0,17 Ом

= 2

S= = 0,05

n= n (1 - S) = 1000 (1 – 0,05) = 950 об/мин

S= 0,05 ∙ (3,15 + ) = 0,3

n= 1000 (1 – 0,3) = 700 об/мин

V положение

R = 0 Двигатель работает по естественной характеристике.

Выбор троллей крана

Для питания электроустановок, расположенных на перемещающихся крановых механизмах, применяют различные специальные токопроводы: троллейный, бестроллейный, гибкий, кабельный, кольцевой.

Гибкий троллейный и кабельный токопроводы для кранов, большого применения не получили из-за недостаточно высокой надежности. Кольцевой токопровод применяют для электрооборудования полнопроводных механизмов вращения.

Жесткий троллейный токопровод применяют в виде: системы главных троллей, расположенных вдоль подкранового пути, служащих для питания электрооборудования одного или нескольких кранов; системы вспомогательных троллей, расположенных вдоль моста и служащих для питания электрооборудования тележек. На проектируемом кране питания электрооборудования тележки осуществляется гибким кабельным токопроводом.

Преимущество стальных троллей: относительно высокая надежность, малый износ при значительных ПВ, экономия цветного металла. Снятие напряжения осуществляется подвижными токосъемниками, изготовленными из чугуна.

Сечение троллей, проводов и кабелей крановой сети рассчитывается по допустимому току нагрузки с последующей проверкой на потерю напряжения.

Рр = kн ∙ Р∑ + с ∙ Рз ( стр. 108 формула 1.89)

Рр – расчетная мощность

Р∑ - суммарная устанавливаемая мощность всех двигателей при ПВ 100% (кВт)

Рз – суммарная установленная мощность трех наибольших по мощности двигателей при ПВ 100%

k, с – коэффициенты использования и расчетный коэффициент

( стр. 109 таб. 35)

kн = 0,18с = 0,6

Наименование Тип двигателя Мощность Iн.ст.

механизма

Механизм МТF 412-6У130 кВт75 А

Механизм МТН 211-67 кВт 22,5 А

передвижения

МеханизмМТН 211-62 ∙ 7,5 кВт21 А

передвижения

Переведем мощность двигателей при ПВ = 40% в ПВ = 100%

Р = Р=19 кВт

Р = Р=4,42 кВт

Р = Р=4,75 кВт

Р∑ = 19 + (2 ∙ 4,75) + 4,42 = 33 кВт

Рз = 19 + (2 ∙ 4,75) = 28,5 кВт

Рр = kн ∙ Р∑ + с ∙ Рз

Рр = 0,18 ∙ 33 + 0,6 ∙ 28,5 = 23 кВт

Расчетное значение длительного тока определяют:

Iр = ( стр. 108 формула 1.87)

Рр – расчетная мощность группы всех электродвигателей

Uн – номинальное, линейное напряжение сети

η и cosφ – усредненное значение КПД и cosφ

cosφ=

cosφ = =0,69

η=

η= = 78%

Iр = = 112 А

Предварительно выбираем допустимый по условию механической прочности стальной уголок 75х75х10 S = 480 мм ( стр. 108 таб. 36) Iдл.доп = 315 А

Максимальное значение тока для проверки троллей по потере напряжения определяют по формуле ( стр. 109 формула 1.90)

Imax = Ip + (kпус – 1) ∙ Iн

Iр – расчетный суммарный ток всех электродвигателей по потере напряжения.

Iн - номинальный ток при ПВ 40% электродвигателя с наибольшим пусковым током.

kпус – кратность пускового тока электродвигателя с наибольшим пусковым током, выбираемый для АД с фазным ротором 2,5 ( стр. 110)

Imax = 112 + (2,5 – 1) ∙ 75 = 225 А

По номограмме, приведенной на рис. 26 ( стр. 110) потеря на 1м длины уголка 75х75х10, составляет ∆U = 0,24

Длина троллей крана составляет 162 м, питание подведено к середине, т.е. длина пролета составляет 81 м.

Потеря напряжения в троллеях при питании в средней точке

∆U = ∆U = 0,24 ∙ 81 = 19,4 В

Допускается падение напряжения 10% от номинального Uн = 220 ∆U = 22 В

19,4 В < 22 В

Следовательно, выбранный уголок при этом способе питания подходит.

Расчет и выбор кабелей к электроприемникам крана

Согласно ПУЭ все кабели прокладываются по ферме крана. Прокладка проводов и кабелей, на кранах металлургических предприятий, осуществляется в стальных трубах и металлорукавах согласно ПУЭ стр. 481 пункт 5.4.45.

Провода и кабели должны иметь четкую маркировку соединений и ответвлений. Оконцевание медных и алюминиевых жил проводов и кабелей должны производиться при помощи прессовки, сварки, пайки или специальных зажимов (винтовых, болтовых, клиновых). В местах соединений жил провода и кабеля, должны иметь изоляцию равноценную с изоляцией жил кабелей и проводов согласно ПУЭ стр. 486 пункт 5.4.26.

Выбор кабеля от автомата до ввода крановых троллей

Выбор сечения кабеля производится по допустимой силе тока нагрузки с последующей проверкой на потерю напряжения.

Длина кабеля 30 м прокладывается в лотке от источника питания до троллей. Сечение выбирают по расчетному току, при этом должно соблюдаться условие:

Iдоп – ток длительно допустимый для выбранного проводника.

Iр – ток расчетный

Токовую нагрузку линии определяем как сумму токов всех электродвигателей за исключением тока одного из наименьших двигателей.

Iр = Iст.дв.п. + 2 ∙ Iст.дв.м.

Iр = 75 + 2 ∙ 21 = 117 А

Согласно ПУЭ табл. 1.3.6 выбираем кабель ВВГ сечением 50мм.

Допустимый ток 225 А.

Проверим выбранный кабель на потерю напряжения

∆U = ( стр. 110 формула 1.91)

L – длина кабеля 30 м

S – сечение жил 50 мм

Uу – номинальное напряжение сети

∆U = = 0,7%

Допустимая потеря напряжения 5% от номинального

Выбранный кабель подходит. Кабелем этой же марки снимается напряжение с токосъемников и подается на вводной автомат QF1.

Выбор кабелей к двигателям

1. Рассчитаем кабель для двигателя подъема

MTF 412 - 6У1Iст = 75 А Iр = 73 А

Выбираем кабель: тип КГ сечением 35 мм; допустимый ток 160 А.

Проверим выбранный кабель на потерю напряжения по формуле:

∆U =

Удельная проводимость материала (медь) 57 м/(Ом мм)

∆U = = 0,23%

Выбранный кабель пригоден как для запитывания двигателя, так и для соединения коллектора ротора с пускорегулирующими резисторами.

2. Рассчитаем кабель для двигателя передвижения тележки MTF 211-6E

Iст = 22,5 АIз = 19,5 А

Выбираем кабель: тип КГ сечением 2,5 мм; допустимый ток 18 А. Длина кабеля 11,3 м. Проверим выбранный кабель на потерю напряжения по формуле:

∆U =

Удельная проводимость материала (медь) 57 м/(Ом мм)

∆U = = 0,9%

Допустимая потеря напряжения 3%

Выбранный кабель пригоден как для запитывания двигателя, так и для соединения коллектора ротора с ящиком сопротивлений.

3. Рассчитаем кабель для двигателя передвижения моста MTF 211-6

Iст = 21 АIз = 19,8 А

Выбираем кабель: тип КГ сечением 10 мм; допустимый ток 60 А. Длина кабеля 11,3 м. Проверим выбранный кабель на потерю напряжения по формуле:

∆U =

Удельная проводимость материала (медь) 57 м/(Ом мм)

∆U = = 0,45%

Допустимая потеря напряжения 3%

Выбранный кабель подходит.

Мероприятия по технике безопасности при ремонте электрооборудования крана

Требования к устройству грузоподъемных механизмов, их эксплуатации и ремонту регламентированы «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов Госгортехнадзора», ПУЭ, «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».

На основании этих правил разрабатывают и вручают крановщику местные инструкции, чтобы обеспечить исправное состояние кранов, грузозахватных механизмов и безопасные условия их работы, руководство обязало:

Назначить ответственных за их безопасной эксплуатацией.

Создать ремонтную службу для профилактических осмотров и ремонтов.

Лица, ответственные за справное состояние кранов, обязаны обеспечить их регулярные осмотры и ремонты.

Систематический контроль за правилами ведения журнала периодических осмотров и своевременное устранение неисправностей.

Проводить обслуживание и ремонт кранов обученным и аттестованным персоналом. Срок проверки знаний и проведения систематического инструктажа не менее чем через 12 месяцев.

Своевременную остановку и подготовку к технологическому освидетельствованию кранов вывод их в ремонт, в соответствии с графиком.

Крановщик имеет право приступить к работе на кране только при получении ключа-бирки на право управления краном.

Слесари электромонтеры и другие лица при осмотре кранов должны брать ключ-бирку на время пребывания их на кране. Крановщик перед началом работы осматривает все механизмы крана и, убедившись в их полной исправности, приступает к работе.

На неисправном кране запрещено работать.

Перед включением главного рубильника или автомата следует осмотреть крановые пути. Настил крана и пол должны быть чистыми.

Чистить, смазывать и реконструировать кран на ходу категорически запрещается.

Во время работы запрещается находиться около движущихся механизмов на мосту крана, за исключением слесарей и электриков-ремонтников, если нужно определить качество работы при испытании механизма.

При нахождении на мосту крана ремонтного рабочего, главный рубильник должен быть отключен

Нельзя использовать конечные выключатели для остановки механизмов крана.

Электробезопасность

Техника безопасности в электроустановках направлена, прежде всего, на предотвращение несчастных случаев поражения электрическим током. Для обеспечения электробезопасности требуется принимать следующие технические способы и средства:

Защитное заземление

Защитное отключение

Изоляция токов едущих частей

Оградительные устройства

Предупредительные сигнализации

Средства защиты и предохранительные приспособления

Блокировки защиты и знаки безопасности

К работе с электроустановками допускаются лица, прошедшие инструктаж, не имеющие медицинских противопоказаний, и обучены безопасным методам труда.

Для обеспечения электробезопасности работ предусмотрены следующие организационные мероприятия:

Назначение лиц, ответственных за организацию проведения работ.

Оформление наряда допуска для проведения работ.

Допуск к ведению работ.

Оформление перерывов и окончания работы.

В целях безопасности работ с действующими электроустановками необходимо выполнять следующие мероприятия: при проведении работ со снятием напряжения.

Отключение установки

Отключение коммутационных аппаратов

Снятие предохранителей

Отсоединение концов питания

Наличие предупреждающих знаков и ограждений, частей остающихся под напряжением

Заземление и ограждение рабочего места.

Крановщики мостовых кранов должны иметь квалификационную группу II по технике безопасности, а ремонтники III группу.

Во время ремонтных работ на кранах допускается использование переносных ламп на напряжение 12 В.

Выполнение этих мер обеспечивает безопасность проводимых работ.

Заземление крана и его использование

Заземление это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением в связи с пробоем изоляции на корпус. В качестве заземлителей в первую очередь используют естественные заземлители в виде проложенных под землей металлических коммуникаций. Когда естественные заземлители отсутствуют или их использование не дает нужных результатов, то применяют искусственные заземлители – заземляющий контур. Не допускается использование в качестве заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, газов, алюминиевые оболочки кабелей, алюминиевые проводники и кабели, проложенные в блоках, туннелях, каналах. В качестве искусственного заземлителя используют: угловая сталь 50x50; 60x60; 75х75, с толщиной стенки не менее 4 мм и длиной до 5 метров. Заземлители забивают в ряд или по контуру, на такую глубину, при которой от верхнего конца заземлителя до поверхности земли остается 0,5 – 0,8 м.

Расстояние между вертикальными заземлителями должно быть в пределах 2,5 – 3 м. Для соединения вертикальных заземлителей между собой применяют стальные полосы толщиной не менее 4 мм и сечением не менее 48 мм.

Магистрали заземления внутри зданий напряжением до 1000 В выполняют стальной полосой сечением не менее 100 мм. Ответвления от магистрали к электроустановкам выполняют стальной полосой сечением не менее 24 мм .

Согласно ПУЭ для обеспечения электробезопасности все металлические части электрооборудования, по которым не должен проходить ток должны быть заземлены.

При монтаже электрооборудования мостовых кранов заземлению подлежат корпуса электродвигателей; кожухи всех аппаратов; стальные трубы, в которых проложены провода; корпуса пускорегулирующих резисторов; кожуха контроллеров и т.д. Заземление металлоконструкций мостовых кранов выполняется через подкрановые пути и обеспечивается контактом между рельсами и ходовыми колесами. Стенки рельсов должны быть надежно соединены перемычками, сваркой или приварены к подкрановым балкам, образуя при этом непрерывную электрическую цепь. Присоединение заземляющего провода к рельсам должно выполняться при помощи сварки, а присоединение к корпусам двигателей, аппаратов – при помощи болтовых соединений, обеспечивающих надежный контакт. Заземляющие провода присоединяются к магистралям заземления, которые соединяются с металлоконструкциями крана. Заземление проверяют 1 раз в год не менее чем в двух точках.

В электроустановках до 1000 В с глухозаземленной нейтралью должно быть выполнено зануление. В таких установках не разрешается применять заземления корпусов без их связи с глухозаземленной нейтралью источника, т.к. это может привести к появлению опасного для человека напряжения на корпусе поврежденного оборудования.

Зануление – это преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока.

Задачей зануления является пути наименьшего сопротивления для человека однофазного короткого замыкания, обеспечивающего надежное отключение автоматических выключателей, сгорание плавких всавок. В качестве нулевых защитных проводников используют: изолированные и неизолированные проводники, нулевые жилы кабелей и проводов, металлические конструкции зданий, подкрановые пути и т.д.

Изменение полного сопротивления петли «фаза-ноль» для наиболее удаленных и наиболее мощных электроприемников производится раз в пять лет.

Библиография:

1. Алексеев Ю.В. Певзнер Е.М. Яуре А.Г. «Крановое оборудование» справочник Москва «Энергоатомиздат» 1981 г.

2. «Правила устройства электроустановок» Москва «Энергоатомиздат» 1985 г.

3. Яуре А.Г., Певзнер Е.М. «Крановый электропривод» справочник Москва «Энергоатомиздат» 1983 г.

4. Рапутов Б.М. «Электрооборудование кранов металлургических предприятий» Москва «Металлургия» 1990 г.

5. Тембель П.В., Геращенко Г.В. «Справочник по обмоточным данным электрических машин и аппаратов» Москва «Энергоатомиздат» 1975 г.

6. Кюринг Г.М. « Расчет электрического освещения» Москва «Энергоатомиздат» 1978 г.

7. Куликов А.А. « Оборудование предприятий цветной металлургии» Москва «Металлургия» 1987 г.

Приложение

Описание работы схемы управления электроприводами механизмов крана

Схема управления краном, грузоподъемностью 10 т.с. работает следующим образом:

Напряжение к крану подведено посредством троллей, с троллей напряжение снимается подвижными токосъемниками. Напряжение на защитную панель крана подается после включения автомата QF1 и рубильника Q в кабине крана. В схему защитной панели входят контакты различных аппаратов, обеспечивающих надежность работы крана и безопасность его обслуживания, например: контакты конечных выключателей, контакты калитки, кабины, люка кабины, аварийного выключателя, реле напряжения и т.д.

На блоки управления подъема, передвижения крана и тележки напряжение подается через защитную панель крана после включения линейного контактора КМ, находящегося в защитной панели.

Для того, чтобы включить контактор КМ1 должна быть замкнута цепь: автоматы QF1 и QF2 (включены), кнопка SB1 (нажата), кнопка «стоп» SB2 (замкнута), ключ-марка SKM (вставлена), размыкающие контакты реле максимального тока КА1 – КА9 (замкнуты).

Следует заметить, что включение линейного контактора КМ1 не требуется, чтобы подать напряжение на автоматы SF1, SF2, SF4, SF5. С автомата SF3 запитан нагреватель ЕК, а с автомата SF1 запитан понижающий трансформатор Т 220/12.

С обмотки трансформатора Т 220/12 запитано 2 разъема XS1, XS2, предназначенных для подключения приборов, работающих от 12 В, например, переносные лампы, применяющиеся во время ремонта крана.

С автомата SF4 запитаны 3 лампы EL1, EL2, EL3, подкранового освещения. С автомата SF2 запитана лампа EL4, установленная в кабине крана. С автомата SF5 запитана розетка XS3 (220 B) и звонок НА через кнопку SB3. Непосредственно с токосъемников запитано роле контроля напряжения KV.

Описание работы схемы элетропривода механизма подъема для асинхронного двигателя с фазным ротором

Для переключения аппаратов панели в определенной последовательности предназначен командоконтроллер SA3. При постановке рукоятки командоконтроллера в сторону подъема на первой позиции двигатель работает в режиме введения сопротивлений в роторной цепи, с помощью контактов ускорения. Защита двигателя обеспечивается, путем включения в статорную цепь реле максимального тока.

Спуск

1-я позиция

Замыкается контакт К3 командоконтроллера SA3, тем самым запитывается контактор КМ3. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB4, который разаводит тормозные колодки. Двигатель начинает вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

2-я позиция

3-я позиция

4-я позиция

5-я позиция

Подъем

1-я позиция

Замыкается контакт К5 командоконтроллера SA3, тем самым запитывается контактор КМ3. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB4, который разаводит тормозные колодки. Двигатель начинает вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

2-я позиция

Замыкается контакт К10 командоконтроллера и часть сопротивления в цепи ротора выбрасывается, тем самым скорость двигателя становится больше.

3-я позиция

Замыкается контакт К12, выбрасывается следующая часть сопротивления, скорость двигателя возрастает.

4-я позиция

Замыкается контакт К11, выбрасывая следующую часть сопротивления, тем самым способствует увеличению скорости двигателя.

5-я позиция

Замыкаются оба контакта К9 и К7, тем самым выбрасывается все сопротивление и обмотка ротора замыкается накоротко.

Описание работы схемы элетропривода механизма передвижения тележки для асинхронного двигателя с фазным ротором

Для переключения аппаратов панели в определенной последовательности предназначен командоконтроллер SA2. При постановке рукоятки командоконтроллера в сторону подъема на первой позиции двигатель работает в режиме введения сопротивлений в роторной цепи, с помощью контактов ускорения. Защита двигателя обеспечивается, путем включения в статорную цепь реле максимального тока.

Работа схемы по позиции командоконтроллера

На нулевой позиции контроллера обеспечивается запитка линейного контактора КМ1.

Влево

1-я позиция

Замыкается контакт К3 командоконтроллера SA2. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB3, который разаводит тормозные колодки. Двигатель начинает вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

2-я позиция

Замыкается контакт К10 командоконтроллера и часть сопротивления в цепи ротора выбрасывается, тем самым скорость двигателя становится больше.

3-я позиция

Замыкается контакт К12, выбрасывается следующая часть сопротивления, скорость двигателя возрастает.

4-я позиция

Замыкается контакт К11, выбрасывая следующую часть сопротивления, тем самым способствует увеличению скорости двигателя.

5-я позиция

Замыкаются оба контакта К9 и К7, тем самым выбрасывается все сопротивление и обмотка ротора замыкается накоротко.

Вправо

1-я позиция

Замыкается контакт К5 командоконтроллера SA2. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB3, который разаводит тормозные колодки. Двигатель начинает вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

2-я позиция

Замыкается контакт К10 командоконтроллера и часть сопротивления в цепи ротора выбрасывается, тем самым скорость двигателя становится больше.

3-я позиция

Замыкается контакт К12, выбрасывается следующая часть сопротивления, скорость двигателя возрастает.

4-я позиция

Замыкается контакт К11, выбрасывая следующую часть сопротивления, тем самым способствует увеличению скорости двигателя.

5-я позиция

Замыкаются оба контакта К9 и К7, тем самым выбрасывается все сопротивление и обмотка ротора замыкается накоротко.

Описание работы схемы элетропривода механизма передвижения моста для асинхронного двигателя с фазным ротором

Для переключения аппаратов панели в определенной последовательности предназначен командоконтроллер SA1. При постановке рукоятки командоконтроллера в сторону подъема на первой позиции двигатель работает в режиме введения сопротивлений в роторной цепи, с помощью контактов ускорения. Защита двигателя обеспечивается, путем включения в статорную цепь реле максимального тока.

Работа схемы по позиции командоконтроллера

На нулевой позиции контроллера обеспечивается запитка линейного контактора КМ1.

Вперед

1-я позиция

Замыкается контакт К7 командоконтроллера SA1, тем самым запитывается контактор КМ2. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB1 и YB2, которые разаводят тормозные колодки. Двигатели начинают вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

2-я позиция

3-я позиция

4-я позиция

5-я позиция

Назад

1-я позиция

Замыкается контакт К5 командоконтроллера SA1, тем самым запитывается контактор КМ2. Через реле максимального тока питания, через силовые контакты, подается на статорную обмотку двигателя, где получает питание электрогидротолкатель YB1 и YB2, которые разаводят тормозные колодки. Двигатели начинают вращаться, причем на первой позиции в цепь ротора включено все сопротивление.

2-я позиция

Замыкаются контакты К2 и К8 командоконтроллера и часть сопротивления в цепи ротора выбрасывается, тем самым скорость двигателя становится больше.

3-я позиция

Замыкаются контакты К4 и К10, выбрасывается следующая часть сопротивления, скорость двигателя возрастает.

4-я позиция

Замыкаются контакты К6 и К12, выбрасывая следующую часть сопротивления, тем самым способствует увеличению скорости двигателя.

5-я позиция

Замыкаются контакты К9 и К3, тем самым выбрасывается все сопротивление и обмотка ротора замыкается накоротко.