Обоснование выбора типа привода подъема. Статическая мощность на валу двигателя в установившемся режиме при подъеме груза. Проверка двигателя на нагрев с учетом переходных процессов методом эквивалентного момента. Определение пусковых резисторов.
По особенностям конструкции, связанным с назначением и условиями работы, краны разделяются на мостовые, портальные, козловые, башенные и др. В цехах предприятий электро-машиностроения наибольшее распространение получили мостовые краны, с помощью которых производятся подъем и опускание тяжелых заготовок, деталей и узлов машин, а также их перемещение вдоль и поперек цеха. Вид мостового крана в основном определяется спецификой цеха и его технологией, однако многие узлы кранового оборудования, например механизмы подъема и передвижения, выполняются однотипными для различных разновидностей кранов. Несущая сварная конструкция крана представляет собой мост с двумя главными балками 25 коробчатого сечения (или с решетчатыми фермами), перекинутыми через пролет цеха, и концевыми балками 2 и 13, на которых установлены ходовые колеса 15. Так как двигатели обычно имеют угловую скорость, значительно большую, чем скорость подъемного барабана или ходовых колес моста (тележки), то движение к рабочим органам механизмов крана передается через редукторы.По каталогу выбираем двигатель с фазным ротором :МТН 512-6 Таблица 1Данные двигателя соответствуют таблице 1 Jдв - момент инерции двигателя, кг*м2. ?=1.15 - учитывающий коэффициент массы вращающейся со скоростью двигателя. 4.2.7 Момент, развиваемый двигателем в процессе пуска при подъеме груза, Mn, Н*м; 4.2.8 Момент развиваемый двигателем в процессе пуска при спуске груза, Mn, H*м;Окончательно выбирается двигатель типа МТН 512-6, так как он удовлетворяет условиям нагрева. Рассчитать естественную механическую характеристику для упрощения дальнейших расчетов. Так как скольжение изменяется от 0 до 1, рассчитывается момент при двух значениях(крайних) S=0 и S=1 и несколько промежуточных точек. По данным расчета строим механическую характеристику асинхронного двигателя. Для механизма подъема при мощности двигателя 61 КВТ и ПВ=25% выбирается схема управления кулачкового контролера ККТ61А.В данном курсовом проекте рассматривается привод подъема мостового крана ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬЮQП?=200 т, его конструкцию и режимы работы. Произведен расчет статических нагрузок и по расчетной мощности выбран двигатель типа МТН512-6.
Введение
.1Общие сведения о мостовых кранах привод мостовой кран резистор
Кранами называются грузоподъемные устройства, служащие для вертикального и горизонтального перемещения грузов на небольшие расстояния. По особенностям конструкции, связанным с назначением и условиями работы, краны разделяются на мостовые, портальные, козловые, башенные и др. В цехах предприятий электро-машиностроения наибольшее распространение получили мостовые краны, с помощью которых производятся подъем и опускание тяжелых заготовок, деталей и узлов машин, а также их перемещение вдоль и поперек цеха. Вид мостового крана в основном определяется спецификой цеха и его технологией, однако многие узлы кранового оборудования, например механизмы подъема и передвижения, выполняются однотипными для различных разновидностей кранов.
1.2Описание мостового(крюкового) крана
На рис. 1 показан общий вид нормального (крюкового) мостового крана. Несущая сварная конструкция крана представляет собой мост с двумя главными балками 25 коробчатого сечения (или с решетчатыми фермами), перекинутыми через пролет цеха, и концевыми балками 2 и 13, на которых установлены ходовые колеса 15. Колеса перемещаются по рельсам 16 подкранового пути, закрепленным на балках опорных конструкций 1 в верхней части цеха. Привод ходовых колес осуществляется от электродвигателя 19 через редуктор 14 и трансмиссионный вал18.
Вдоль моста проложены рельсы 20, по которым на колесах 12, приводимых возвращение электродвигателем 9 через редуктор 10, перемещается тележка 5 с подъемной лебедкой. На барабан 6 лебедки наматываются подъемные канаты 24 с подвешенным к ним на блоках 22 крюком 23 для захвата грузов. Барабан приводится во вращение электродвигателем 7 через редуктор 8.
Управление работой механизмов крана производится из кабины 27оператора-крановщика, в которой установлены контроллеры или командоконтроллеры26- органы ручного управления электроприводами механизмов. Электроаппаратура управления приводами размещается в шкафах 4, установленных на мосту крана. Здесь же располагаются ящики резисторов 21. Для, проведения операций обслуживания механизмов и электрооборудования предусмотрен выход на мост из кабины через люк 3.
Электроэнергия к крану подводится при помощи скользящих токосъемников от главных троллеев 17, уложенных вдоль подкранового пути. Для подвода питания к электро-оборудованию, размещенному на тележке 5, служат вспомогательные троллеи 11, идущие вдоль моста.
В зависимости от вида транспортируемых грузов на мостовых кранах используют различные .грузозахватывающие устройства: крюки, магниты, грейферы, клещи и т. п. В связи с этим различают краны крюковые, магнитные, грейферные, клещевые и т.д.
Наибольшее распространение получили краны с крюковой подвеской или с подъемным электромагнитом, служащим для транспортировки стальных листов, скрапа, стружки и других ферромагнитных материалов. Питание электромагнита, подвешиваемого к крюку, осуществляется с помощью гибкого кабеля, для намотки которого на кране установлен кабельный барабан, приводимый во вращение через передачу от барабана лебедки.
У всех типов кранов основными механизмами для перемещения Грузов являются подъемные лебедки и механизмы передвижения. Это позволяет выделить ряд общих вопросов электропривода кранов: расчет статических нагрузок, выбор двигателей по мощности, анализ режимов работы, выбор системы электропривода и другие.
На рис. 2 изображены кинематические схемы механизмов мостовых кранов. Так как двигатели обычно имеют угловую скорость, значительно большую, чем скорость подъемного барабана или ходовых колес моста (тележки), то движение к рабочим органам механизмов крана передается через редукторы. Для механизмов подъема наибольшее применение получили схемы с полиспастом П (рис. 2,а), при помощи которого движение от барабана Б передается крюку К. У полиспаста на схеме рис. 2,а передаточное число равно 4. На рис. 2,в представлена схема механизма тележки, которая обычно имеет четыре ходовых колеса. Два из них, соединенные валом, приводятся в движение через редуктор Р от двигателя Д. Передача движения к ходовым колесам концевых балок от двигателя, установленного на мосту, может осуществляться через редуктор, расположенный в средней части моста (рис. 2, г).
Широко применяется также схема механизма передвижения моста с раздельным приводом ходовых колес (рис. 2,д). Каждый механизм крана имеет механический тормоз Т, который устанавливается на соединительной муфте между двигателем и редуктором или на тормозном шкиве на противоположном конце вала двигателя. Номинальные скорости движения крюка 0,15-0,2 м/с, тележки 0,65-1 м/с, моста 2,0- 2,3 м/с.
Рисунок 2. Кинематические схемы механизмов мостовых кранов подъема (а), передвижения тележки (в), передвижения моста с общим и раздельным приводом ходовых колес (г) и (д) и кривые зависимости КПД крановых механизмов от нагрузки (б).
По грузоподъемности мостовые краны условно разделяют на малые (масса груза 5-10 т), средние (10-25 т) и крупные (свыше 50 т). Обычно на тележках мостовых кранов грузоподъемностью свыше 15 устанавливают два механизма подъема: главный - для подъема тяжелых грузов с малой скоростью, и вспомогательный - для подъема легких грузов с большой скоростью (с соотношением грузоподъемности, например, 20/5, 30/5, 50/10т). Вызвано это тем, что поднимать грузы малого веса тяжелым крюком невыгодно, так как расходуется лишняя электроэнергия, а производительность невысока.. Обоснование выбора типа привода
Для выбора системы электропривода необходимо четко представлять себе технологические требования к приводу того механизма, для которого он выбирается. Установление таких требований облегчает выбор оптимальной системы электропривода, т. е. такой, которая наиболее проста и дешева из всех систем, обеспечивающих желаемые эксплуатационные показатели механизма.
Для качественного выполнения подъема, спуска и перемещения грузов электропривод крановых механизмов должен удовлетворять следующим основным требованиям: 1. Регулирование угловой скорости двигателя в сравнительно широких пределах (для обычных кранов до 4:1, для специальных кранов - до 10: 1 и более) в связи с тем, что тяжелые грузы целесообразно перемещать с меньшей скоростью, а пустой крюк или ненагруженную тележку - с большей скоростью для увеличения производительности крана. Пониженные скорости необходимы также для осуществления точной остановки транспортируемых грузов с целью ограничения ударов при их посадке и облегчают работу оператора, так как не требуют многократного повторения пусков для снижения средней скорости привода перед остановкой механизма.
2. Обеспечение необходимой жесткости механических характеристик привода, особенно регулировочных, с тем чтобы низкие скорости почти не зависели от груза.
3. Ограничение ускорений до допустимых пределов при минимальной длительности переходных процессов. Первое условие связано с ослаблением ударов в механических передачах при выборе зазора, с предотвращением пробуксовки ходовых колес тележек и мостов, с уменьшением раскачивания подвешенного на канатах груза при интенсивном разгоне и резком торможении механизмов передвижения; второе условие необходимо для обеспечения высокой производительности крана.
4. Реверсирование электропривода и обеспечение его работы как в двигательном, так и в тормозном режиме.
2.1Выбор типа привода
Выбор рода тока для электрооборудования крана имеет важное значение, поскольку с ним связаны такие показатели, как технические возможности привода, капиталовложения и стоимость эксплуатационных расходов, масса и размеры оборудования, его надежность и простота обслуживания.
Для привода крановых механизмов возможно применение различных двигателей и систем электропривода. Их выбор определяется грузоподъемностью, номинальной скоростью движения, требуемым диапазоном регулирования скорости привода, жесткостью механических характеристик, числом включения в час и др. В настоящее время на кранах чаще всего применяют простые системы электропривода, в которых двигатели получают питание от сети переменного или постоянного тока неизменного напряжения через пускорегулировочные резисторы.
Наибольшее распространение на кранах получил привод с асинхронными двигателями, с фазным ротором и ступенчатым регулированием угловой скорости путем изменения 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 момент при пуске, получать желаемые ускорения и плавность пуска, уменьшать токи и потери энергии в двигателе при переходных процессах, а также получать пониженные угловые скорости.
При питании от общей сети переменного или постоянного тока для крановых электродвигателей применяется контроллерное или контакторное управление. При контроллерном управлении все переключения в главных цепях двигателя производятся контактами силового контроллера, управление которым, особенно при интенсивном режиме работы, требует от крановщика значительных усилий и напряжения. Контакторное управление осуществляется с помощью магнитного контроллера, состоящего из командоконтроллера и контакторно-релейной панели. Переключения в главных цепях двигателя производятся контакторами, а крановщик управляет командоконтроллером. При контакторном управлении процессы пуска, торможения и реверса автоматизируются, что значительно облегчает условия работы крановщика в напряженных режимах..Расчет статических нагрузок. Выбор двигателя
3.1 Цель расчета
Определить статические нагрузки для правильного выбора электродвигателя.
3.2 Исходные данные
Грузоподъемность крана Qн, т Qн=200
Масса крюка Qo, т Qo=12
Скорость подъема груза Vп, м/мин Vn=1.7
Высота подъема Н, м Н=19
КПД ?=0.88
Периодичность включения % ПВ=25
Максимально допустимое ускорение a=0.05
Ускорение свободного падения g=9.8
3.3Расчет
3.3.1 Статическая мощность на валу двигателя в установившемся режиме при подъеме груза, Рс.п, КВТ
3.3.2 Статическая мощность на валу двигателя при подъеме крюка,Рс.п.о,КВТ; Коэффициент загрузки ?;?= =0.057
КПДХ.х;
3.3.3 Статическая мощность на валу двигателя в установившемся режиме при спуске груза,Рс.с; КВТ
3.3.4 Статическая мощность на валу двигателя в установившемся режиме при спуске крюка,Рс.с.о, КВТ
3.3.5 Эквивалентная мощность,Рэ, КВТ
3.3.6 Номинальная мощность двигателя,Рном.дв, КВТ;
Коэффициент запаса:Rз=1.2
Вывод
По каталогу выбираем двигатель с фазным ротором :МТН 512-6
Таблица 1Данные двигателя соответствуют таблице 1
Тип двигателя. ПВ=25% Частота вращения об/мин Ток статора при 380, В А. cos? КПД % Ток ротора, А Напряжение между кольцами, В Максимальный момент, Н*м Мах, Момент двигателя Н*м2 Масса, кг
МТН 512-6 61 955 137 0,82 88 130 340 1630 4,1 520
4.Проверка двигателя на нагрев
4.1Цель расчета
Проверка двигателя на нагрев с учетом переходных процессов методом эквивалентного момента.
4.2 Расчет
4.2.1 Статический момент при подъеме груза,Мсп, Н*м;
, где номинальная угловая скорость двигателя, рад/с;
4.2.2 Статический момент при подъеме крюка, Мс.с, Н*м;
4.2.3 Статический момент при спуске груза, Мс.с, Н*м;
4.2.4 Статический момент при спуске крюка, Мс.с.о, Н*м;
4.2.5 Время пуска двигателя при подъеме и спуске груза. Tn, с;
,гдеа=0.2 м/с, максимальное допустимое ускорение.
Принимаем время пуска и подъема равным: tn=tc=0.142 м/с.
4.2.6 Динамический момент,Mj, Н*м;
,где суммарный момент инерции, кг*м2.
Jдв - момент инерции двигателя, кг*м2. ?=1.15 - учитывающий коэффициент массы вращающейся со скоростью двигателя.
Где: GД - маховый момент двигателя.
4.2.7 Момент, развиваемый двигателем в процессе пуска при подъеме груза, Mn, Н*м;
Пусковой момент проверяется по условию: Mn?0.8*Mkp,Мкр=1630 Н*м,
Условие соблюдается.
4.2.8 Момент развиваемый двигателем в процессе пуска при спуске груза, Mn, H*м;
Принимается, что момент при подъеме и опускании крюка равен пусковому моменту при подъеме груза, Мо, Н*м;
Мо=Mn=169.845 Н*м
4.2.9 Время пуска двигателя при подъеме крюка,тпк, с;
4.2.10 Время пуска двигателя при спуске крюка,тск, с;
4.2.11 Время установившейся рабочей операции, туст, с;
По данным расчета строится нагрузочная диаграмма. Соответствует рисунку 3.
4.2.12 Время цикла, тц, с;
4.2.13 Эквивалентный момент,Мэ, Н*м;
Двигатель проверяется на нагрев по условию:
420.78?510.928
Условие выполняется.Окончательно выбирается двигатель типа МТН 512-6, так как он удовлетворяет условиям нагрева.
5.Расчет естественной механической характеристики
5.1 Цель расчета
Рассчитать естественную механическую характеристику для упрощения дальнейших расчетов.
5.2 Расчет
5.2.1Угловая скорость холостого хода, w0, рад/с;
Где; ? =50 Гц, Р- число пар полюсов.
2Р=6
5.2.2Номинальное скольжение,Sн;
5.2.3Перегрузочнаяспособность,?;
Мкр
5.2.4Критическое скольжение,Sk;
5.2.5 Момент двигателя и скорости, Mn;
Так как скольжение изменяется от 0 до 1, рассчитывается момент при двух значениях(крайних) S=0 и S=1 и несколько промежуточных точек.
Данные соответствуют таблице 2.
Таблица 2.
S 0 Sн=0.045 0.1 0.2 Sk=0.28 0.35
M, Н*м 0 510.928 1.03*103 1.542*103 1.63*103 1.59*103
S 0.45 0.55 0.7 0.85 0.95 1
M, H*м 1.46*103 1.31*103 1.12*103 968.76 884.045 846.439
По данным расчета строим механическую характеристику асинхронного двигателя.
Рисунок 4. Естественная механическая характеристика.
6. Расчет пусковых резисторов
6.1 Цель расчета
Выбрать нормализованные ящики сопротивлений типа НФ 1 А.
6.2 Расчет
6.2.1 Пиковый момент, М1, Н*м;
6.2.2Пиковый момент в долях от номинального, Мпик, Н*м;
6.2.3Переключающий момент, Мпер, Н*м;
,ГДЕZ=4 - число пусковых резисторов.
Для механизма подъема при мощности двигателя 61 КВТ и ПВ=25% выбирается схема управления кулачкового контролера ККТ61А.
6.2.4Кратность пусковых моментов, ?;
6.2.5Номинальное сопротивление ротора, R2н, Ом;
, Где Е2н -напряжение между кольцами, В.
I2н - ток ротора, А.
6.2.6Сопротивление ротора, Ом;
Rпост=Rpot=0.118 Ом.
Rраб=2*Rpot=0.236 Ом.
6.2.7Полные активные сопротивления в цепях ротора, Rz, Ом;
6.2.8Расчетные данные и номера ящиков заносятся в таблицу
Таблица 3.
Rрасч,Ом 0,405 0,697 1,197 2,056 3,517
Rфакт, ОМ 0,425 0,710 1,205 2,100 3,570
№ ящика 3 4 6 7 8
По данным расчетам строим схему соединения пусковых резисторов.
Рисунок 5. Ящики сопротивлений.
7.Техника безопасности
Кран должен быть снабжен конечными выключателями для автоматической остановки механизмов при подходе их к крайним положениям. На механизмах подъема обязательным является установка одного выключателя, ограничивающего движение вверх. Если на подкрановом пути работают два крана, должны быть предусмотрены конечные выключатели, исключающие столкновение кранов. Для безопасности обслуживания на люке (для выхода из кабины на мост), а также на дверях, ведущих с посадочной площадки на мост крана, должны быть установлены выключатели, снимающие напряжение с контактных проводов моста при открывании люка или дверей. Все механизмы кранов должны быть снабжены механическими тормозами. На механизмах подъема и передвижения должны устанавливаться тормоза замкнутого типа, автоматически размыкающиеся при включении электродвигателей и замыкающиеся при их отключении. Механизмы подъема кранов, транспортирующих расплавленный или раскаленный металл, ядовитые или взрывчатые вещества, должны иметь по два тормоза. Механизмы передвижения кранов, работающие на открытом воздухе, должны иметь противоугонные устройства, надежно затормаживающие кран при недопустимо сильном ветре. Все металлические части электрооборудования, а также металлоконструкции, которые могут оказаться под напряжением изза порчи изоляции, должны быть заземлены. Соединение с заземляющим контуром цеха должно осуществляться через подкрановые пути.В данном курсовом проекте рассматривается привод подъема мостового крана ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬЮQП?=200 т, его конструкцию и режимы работы. Произведен расчет статических нагрузок и по расчетной мощности выбран двигатель типа МТН512-6. Далее этот двигатель проверен по нагреву, двигатель по нагреву прошел.
Произведен расчет пусковых резисторов, по результатам которого построена механическая характеристика асинхронного двигателя. Рассчитаны пусковые резисторы и выбрана схема управления ККТ61А подъема-спуска. Подробно рассмотрены вопросы техники безопасности. Выполнена проверка на компьютере, подтвердившая правильность расчетов.
