Курсовая работа (т): Мостовые электрические краны

Мостовые электрические краны

Введение

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 электромашиностроения 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.

На рис. 1.1 показан общий вид нормального (крюкового) мостового крана. Несущая сборная конструкция крана представляет собой мост с двумя главными балками коробчатого сечения (или с решетчатыми фермами), перекинутыми через пролет цеха, и концевыми балками и на которых установлены ходовые колеса. Колеса перемещаются по рельсам подкранового пути, закрепленным на балках опорных конструкций в верхней части цеха. Привод ходовых колес осуществляется от электродвигателя через редуктор и трансмиссионный бал.

Вдоль моста проложены рельсы, по которым на колесах, приводимых во вращение электродвигателем через редуктор, перемещается тележка с подъемной лебедкой. На барабан лебедки наматываются подъемные канаты с подвешенным к ним на блоках крюком для захвата грузов. Барабан приводится во вращение электродвигателем через редуктор.

Управление работой механизмов крана производится из кабины оператора-крановщика, в которой установлены контроллеры или командоконтроллеры - органы ручного управления электроприводами механизмов. Электроаппаратура управления приводами размещается в шкафах, установленных на мосту крана. Здесь же располагаются ящики резисторов.

Рис. 1.1 - Общий вид мостового крана

(1 - кабина, 2 - рельс, 3 -колесо , 4 - мост, 5 - гибкий токоподвод, 6 - барабан для легких грузов, 7 - барабан для тяжелых грузов, 8 - электропривод тележки, 9 - трос, 10 - ремонтная кабина, 12 - тележка, 13 - электропривод моста)

Для проведения операций обслуживания механизмов и электрооборудования предусмотрен выход на мост из кабины через люк. Электроэнергия к крану подводится при помощи скользящих токосъемников от главных троллеев, уложенных вдоль подкранового пути. Для подвода питания к электрооборудованию, размещенному на тележке, служат вспомогательные троллеи, идущие вдоль моста.

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.

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, при помощи которого движение от барабана, передается крюку. Механизм передвижения тележки обычно имеет четыре ходовых колеса. Два из них, соединенные валом, приводятся в движение через редуктор от двигателя. Передача движения к ходовым колесам концевых балок от двигателя, установленного на мосту, может осуществляться через редуктор, расположенный в средней части моста.

Широко применяется также схема механизма передвижения моста с раздельным приводом ходовых колес. Каждый механизм крана имеет механический тормоз, 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.

На рис. 1.2 представлен общий вид тележки мостового крана. НА тележках устанавливается два механизма подъёма - для легких и для тяжелых грузов с целью увеличения производительности и уменьшения потерь при перемещение тяжелого крюка.

Рис. 1.2 - Тележка мостового крана

(1 -гибкий токоподвод, 2, 4,15 - тормозные механизмы, 3 - электропривод перемещения тележки, 5 - редуктор механизма перемещения тележки, 6, 12 - электроприводы механизмов подъёма, 7,13 - крюки механизмов подъёма, 8, 14 - барабаны механизмов подъёма, 9 - направляющие, 10 - колесо, 11 - корпус тележки, 12 - электропривод механизма подъёма легких грузов, 13 - крюк для подъёма легких грузов, 6,17 - редукторы механизмов подъёма)

По грузоподъёмности 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 т. 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, 50/10 т). Вызвано это тем, что поднимать грузы малого веса тяжелым крюком невыгодно, так как расходуется лишняя электроэнергия.

1. Общая часть

.1 Краткая технология участка. Роль проектируемого механизма. Требования к электроприводу. Механическое устройство. Кинематика

Современная технология промышленного производства требует постоянного насыщения средствами комплексной механизации трудоёмких процессов и исключения тяжелых ручных работ.

Поэтому в производственном процессе играют не последнюю роль грузоподъёмные машины для подъема и перемещения грузов, называемых кранами.

Электрические краны получили широкое распространение в различных областях промышленности.

Мостовые краны являются наиболее распространённым типом кранов, применяемых для внутрицехового и внутрискладского транспорта во всех отраслях промышленности.

В цехе 32 производственный процесс без кранов невозможен. Краны используются для погрузки (разгрузки) грузовых машин, для переноса слитков, расходуемых электродов и других грузов. Краны применяются при загрузке электродов в печь и перемещения плавильного инструмента. С помощью них осуществляется перенос готовых слитков на последующую обработку, загрузка слитков в грузовые машины.

По заданию проекта необходимо выбрать электрооборудование и электропривод для мостового крана грузоподъемностью 50 тонн.

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 необходимо для обеспечения высокой производительности крана.

4.      Реверсирование электропривода и обеспечение его работы, как в двигательном, так и в тормозном режимах работы.

Кинематические схемы перемещения моста представлены на рис. 1.3.

В зависимости от длинны кран-балки приводы могут выполняться с общим приводом на одну ось либо с раздельным приводом на каждое колесо. Приведение в движение колес (5) кран-балки осуществляется от электродвигателя (1) через редуктор (4).

На валу двигателя установлен тормоз, предотвращающий перемещение при выключенном двигателе, чем обеспечивается безопасность работы крана.

а

б

Рис. 1.3 - Кинематические схемы механизмов передвижения моста с общим (а) и раздельным (б) приводом колес

На рис. 1.4. представлена кинематическая схема механизма передвижения тележки мостового крана. Мощность, создаваемая двигателем (1) передаётся на колеса тележки (4) через редуктор (3). Движение осуществляется по рельсам (5), находящимся на балке мостового крана.

Рис. 1.4. Кинематическая схема механизма перемещения тележки

Кинематическая схема механизма подъема крана приведена на рисунке 1.5. Электродвигатель (1) вращательного движения через редуктор с шестернями (3) приводит во вращение барабан (4) подъемной лебедки, который с помощью троса, полиспаста и крюка поднимает (опускает) груз с линейной скоростью. На валу двигателя установлен тормоз (2).

Рис. 1.5. Кинематическая схема механизма подъёма/опускания груза

2. Специальная часть

.1 Выбор рода тока и систем электропривода

Металлургические предприятия являются одним из наиболее мощных потребителей электроэнергии. Важное место, занимаемое металлургическим приводом в современном научно-техническом прогрессе, определяет необходимость правильного выбора типа электропривода и приводного двигателя на конкретных рабочих машинах.

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 применяют системы управления различного типа: простые (в которых двигатели получают питание от сети переменного или постоянного тока неизменного напряжения через пускорегулировочные резисторы) и сложные (регулирование скорости).

Привод с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором применяется для механизмов кранов небольшой мощности, работающих в легком режиме. Если необходимо регулировать скорость или обеспечить точную остановку механизма, то можно использовать двух - или трехскоростные двигатели.

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 пря пуске, получать желаемые ускорения и плавность пуска, уменьшать токи и потери энергии в двигателе при переходных процессах, а также получать пониженные угловые скорости. Однако этот привод не обеспечивает необходимую жесткость регулировочных характеристик и устойчивую работу при пониженных скоростях. Он неэкономичен вследствие значительных потерь энергии в пускорегулировочных сопротивлениях; кроме того, имеет место повышенный износ двигателя, электромеханических тормозов и контактной аппаратуры управления.

Если к электроприводу крановых механизмов предъявляются повышенные требования в отношении регулирования скорости, а также необходимо обеспечить низкие устойчивые угловые скорости в различных режимах, то применяют двигатели постоянного тока. Для механизмов подъема приводы на постоянном токе.

Привод крана работает в повторно- кратковременном режиме с частыми пусками и торможениями.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют большие пусковые токи, и по условиям нагрева число включений в час у них ограничено и составляет примерно 200 включений в час. У асинхронных двигателей с фазным ротором допустимое число включений в час 500-700. У двигателя постоянного тока более 1000 вкл./час.

Исходя из требований к электроприводу мостового крана, выбираем асинхронный двигатель с фазным ротором, так как он обеспечит необходимую частоту включений в час, при наименьших габаритах и весе и к нему не предъявляют высоких требований по плавности и точности регулирования скорости.

Выбор рода тока для электрооборудования крана имеет важное значение, поскольку с ним связаны такие показатели как технические возможности привода, капиталовложение и стоимость эксплуатационных расходов, масса и размеры оборудования, его надежность и простота обслуживания. Использование постоянного тока влечет за собой необходимость преобразования переменного тока в постоянный, что связано с увеличением капитальных затрат, дополнительными потерями энергии и эксплуатационными расходами. Исходя из этого, выбираем привод переменного тока.

.2 Расчет мощности электродвигателя механизма подъема груза

Технические данные механизма подъёма

Расчёт статических нагрузок

Время пуска и торможения

.

Путь, проходимый с установившейся скоростью

.

Время движения с установившейся скоростью

.

Вес груза

.

Вес крюка

Так как , предварительный выбор двигателя можно осуществить по нагрузочной диаграмме исполнительного механизма.

Статический момент при подъёме номинального груза

.

Статический момент при подъёме пустого грузозахватывающего устройства

.

Статический момент при спуске номинального груза (тормозной спуск)

.

Статический момент при спуске пустого грузозахватывающего устройства (силовой спуск)