Область применения мостовых кранов.
Рисунок 9 Опорный мостовой кран
Опорные краны:
· однобалочное и двухбалочное оборудование с ручным приводом подходит для подъема и транспортировки грузов в условиях периодических работ невысокой интенсивности: в цехах по монтажу и ремонту, машинных залах электростанций, на складах;
· электрические однобалочные механизмы, оснащенные крюками, используются для погрузочно-разгрузочных работ в промышленных цехах, на складах товаров и готовой продукции;
· двухбалочные мостовые краны с электрическим приводом прекрасно справляются с широким спектром задач на открытых площадках (складские комплексы, морские порты и пр.);
· электрическое оборудование с магнитом применяется в металлургии: оно поднимает и перемещает изделия из черных металлов;
· оснащенные грейфером электрические краны выполняют операции по подъему, опусканию и перемещению сыпучих грузов (песок, щебень и пр.);
· оборудование с электроприводом большой грузоподъемности (свыше 50 тонн) применяется для перемещения тяжелых грузов. Оно незаменимо в механических, сборочных цехах и монтажно-ремонтных мастерских.
Рисунок 10 Подвесной мостовой кран
Подвесные краны:
· кран-балки (однобалочные механизмы) с одним пролетом и ручным управлением используются в производственных цехах, ремонтных мастерских и на складах - везде, где не требуется высокая частота и оперативность погрузочно-разгрузочных работ;
· однопролетные и двухпролетные электрические краны с двумя балками поднимают и перемещают грузы в крытых помещениях складов и промышленных предприятий.
2. Описание принципиальной электрической схемы
2.1 Электрические схемы механизмов передвижения мостовых кранов
На рис. 11 представлена схема электропривода передвижения при управлении короткозамкнутым односкоростным двигателем.
Рисунок 11 Принципиальная электрическая схема мостового крана
Электрооборудование, примененное в данной схеме:
M1, М2-- электродвигатели,
YB1, YB2 -- электромагниты тормозов или электрогидравлическне толкатели,
КМ1, КМ2 -- контакторы направления движения,
КМ4, КМ5 -- контакторы резисторов в цепи статоров,
FU-предохранители,
КМЗ -- контактор тормозов,
КТ -- реле контроля времени пуска,
QF - автоматический выключатель,
R - резисторы,
КК1, КК2-- тепловые реле,
SQ1, SQ2 -- конечные выключатели,
SB1, SB2 -- кнопки направления движения (двухходовые),
SB11, SB21 -- кнопки пуска,
SB3 -- кнопка прекращения свободного выбега,
SB4 -- кнопка шунтирования тепловой защиты,
ХА1--ХА9 -- контакты токопереходных троллеев
Эта схема предназначается для приводов тележек кранов грузоподъемностью 3--20 т и приводов мостов кранов грузоподъемностью 5--12 т. Обмотки статора короткозамкнутого двигателя получают питание от сети через две ступени резисторов.
Управление электроприводом -- от подвесных кнопочных постов. В управлении участвуют две основные двухходовые кнопки SB1 и SB2 дающие команду на движение в двух направлениях. Переход на положение без регулирующих резисторов осуществляется при подаче команд кнопками SB11, SB21.
При включении двигателя через контакты контакторов КМ1, КМ2 подается питание на привод тормоза YB через контакты КМЗ. После отключения электродвигателя привод тормоза продолжает получать питание и механизм имеет свободный выбег. Для отключения тормоза используется кнопка SB3, общая для механизма тележки и моста. При срабатывании конечных выключателей SQ1 и SQ2 происходит отключение линейного контактора защиты и накладывается механический тормоз.
Для обеспечения электрического торможения противовключением после свободного выбега используется реле времени КТ с выдержкой времени 2--3 с, задерживающее привод на положении с минимальным пусковым (тормозным) моментом.
Кнопкой SB1 или SB2 включаются контакторы направления KM1, КМ2, а также контактор малой скорости КМ4. После подачи питания к тихоходной обмотке двигателя через контактор КМЗ получает питание привод тормоза YB1, YB2. Для перехода на большую скорость двухходовыми кнопками SB замыкаются контакты SB11, SB21 (второе положение) и включается контактор КМ6.
Обмотка большой скорости подключается к сети через резистор одновременно с тихоходной обмоткой. Затем тихоходная обмотка отключается. По истечении выдержки времени реле КТ (2--5 с) включается контактор КМ5 и двигатель выходит на свою естественную характеристику быстроходного режима.
При отключении двигателя от сети привод тормоза продолжает получать питание и имеет место свободный выбег. Электрическое торможение может быть осуществлено при переходе с большой скорости на малую. Для отключения тормоза достаточно нажать кнопку SB3.
При срабатывании конечной защиты за счет размыкания линейного контактора защитной панели происходит отключение электродвигателя и наложение механического тормоза. Механизм тормозится с максимальной интенсивностью.
Благодаря применению резисторов в цепи быстроходной обмотки осуществляется сравнительно плавный пуск под контролем реле времени КТ, однако тормозной момент тихоходной обмотки не ограничивается, и в этом случае плавность торможения может быть достигнута несколькими импульсными включениями кнопки SB1 или SB2.
3. Расчет и выбор двигателя электропривода для перемещения мостового крана
Дано:
Gном - 40т
Gм - 22т
G0 - 0.3т
Vм - 2.1м/с
Rхк- 0.5м
r - 0.14м
ip- 18
ПВк- 60%
Вид передачи - зубчатая
Требуется:
1) рассчитать и выбрать асинхронный двигатель (АД) для электропривода механизма передвижения мостового крана;
2) выполнить проверки;
3) построить механическую характеристику для электродвигателя механизма.
Решение:
А) Рассчитывается и выбирается для механического передвижения АД с КЗ-ротором т. МТК таблица Д5 [2]с ПВ=60%
Pдр=КЗ·Рсэ·vПВp/ПВк= 1,2 · 12,87 · v60/60= 15,4 кВт
Pдр - расчетная мощность ЭД механизма передвижения. кВт
Рсэ - статическая эквивалентная мощность на валу ЭД. кВт
Принимается КЗ= 1,2
КЗ - коэффициент запаса
Pсэ=v P2спг+ P2спо / 2=v 17,142 +6,152/2 = 12,87 кВт
Pспг= К1 ·Gном + Gм + G0/(Rхк·зм,ном)·q· (µ·r·f) ·Vм · 10-3 =1,5 ·40 + 22 + 0,3/(0,5 · 0,85)·103 · 9,81· (0,02 · 0,14 + 10 · 10-4)· 2,1 · 10-3 =17,14кВт
Pспг - статическая мощность на валу ЭД при передвижении с грузом. кВт
Принимается К1 = 1,5
К1 - коэффициент трения реборд ходовых колес о рельсы
Gном,Gм,G0 - вес перевозимого груза, грузозахватывающего устройства, моста. кг
µ = 0,02для подшипников качения
µ - коэффициент трения в опорах хордовых колес
Rхк - радиус ходового колеса
q - ускорение силы тяжести
r - радиус цапфы
зм,ном = 0,85 для зубчатой передачи
зм,ном - КПД передачи
f = 10 · 10-4
f - коэффициент трения качения
Pспо= К1·Gм + G0/(Rхк·зм,о) ·q· 9,81 ·(µ·r·f)·Vм · 10-3=
=1,5 · 22 + 0,3/(0,5 · 0,85)·103 · 9,81· (0,02 · 0,14 + 10 · 10-4)· 2,1 · 10-3 = =6,15кВт
Pспо - статическая мощность на валу ЭД при передвижении без груза. кВт
зм,о = F· (зм,ном·Gм + G0/ Gном + Gм + G0) = F (85·22 + 0,3/40 + 22 + 0,3) = =0,85
-Рассчитывается и принимается для АД «nc»по шкале синхронных скоростей: 3000, 1500, 1000, 750, 600, 500…
ncр= 60 ·Vм·ip/р·Dxk = 60 · 2,1 · 18/3,14 · 0,8 = 902 об/мин
Принимается nc= 1000 об/мин
По таблице Д5 [2] выбирается АД с КЗ-ротором т МТКН 411-6 ПВ=60%
Uном = 380 В
Pном=22кВт
nном = 935 об/мин
Iном = 51 А
сosц = 0,79
КПД = 83,5%
Ммакс=765Н · м
Мn =706 Н · м
In=275 А
J =0,475 кг · м2
m = 255 кг
Построение механических характеристик M=F(S) для АД с КЗ-ротором и механизма,
А) По результатам расчетов и проверок внести в табл1данные для построения характеристик (Мном Ммакс Мп Мсэ Sп)
Мном = 9550 ·Pном/nном = 9550 ·22/935 =224 Н · м
Ммакс = Мкр= 765 Н · м
Мсэ= Pсэ·Rхк/ Vм·ip· 103 = 12,87· 0,5/2,1 · 18 · 103 = 170Н · м
Б) Дополнить таблицу вычислительными недостающими данными
Sном = 1- nном/ nc= 1- 935/1000 = 0,065
л м= Ммакс/Мном= 765/224 = 3,41
Sкр= Sном(лм+ v л2м- 1) = 0,065· ( 3,41 + v 3,412 -1) = 0,37
Ммин= 1,2 ·Мном= 1,2 ·268 = Н · м
Sмин= 1 -Sном(лмин+ v л2мин- 1) = 1 - 0,065· (1,2 + v 1,22- 1) = 0,90
Таблица 1 Данные для построения механических характеристик
|
Моменты Н · м |
Мном |
Мкр |
Ммин |
Мп |
Мсэ |
|
|
224 |
765 |
262 |
706 |
170 |
||
|
Скольжение отн,ед, |
Sном |
Sкр |
Sмин |
Sп |
- |
|
|
0,065 |
0,37 |
0,90 |
1,0 |
- |
В) По данным табл.1 строятся характеристики M=F(S) для АД с КЗ -ротором и механизма передвижения
Рисунок 12 Механическая характеристика
Г) На пересечении двух характеристик определяется рабочая точка (РТ) и выполняется небольшой анализ,
-Скольжение Sрт= Sном ·Мсэ/ Мном= 0,07 · 170/154 = 0,49
-Прямой пуск будет успешнымт.кМсэ<Ммин
-РТ выше Мном(Мсэ<Мном) следовательно АД будет работать с недогрузкой (-24%)
ДM = Мсэ- Мном/Мном= 170-224/224 =-0,24 (24%)
КПД занижен т.к наибольший КПД достигается при условии
Мсэ = (0,85…0,9) Мном
Заключение
В данном курсовом проекте были рассмотрены различные типы и виды мостовых кранов, проанализированы их характеристики.
Была выбрана принципиальная электрическая схема управления электроприводом передвижения мостового крана, и дана характеристика примененного электрооборудования.
В проекте, согласно индивидуальному заданию, была рассчитана мощность электродвигателя для электропривода передвижения мостового крана.
Согласно расчету был выбран серийный крановый асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором МТКН 411-6 с характеристиками:
Uном = 380 В
Pном=22 кВт
nном = 935 об/мин
Iном = 51 А
сosц = 0,79
КПД = 83,5%
Ммакс=765Н · м
Мn =706 Н · м
In=275 А
J =0,475 кг · м2
m = 255 кг
Для двигателя и исполнительного механизма были рассчитаны, построены механические характеристики и выполнен их анализ
мостовой кран электрический двигатель
Список источников и литературы
1.Шеховцов, В. П. Электрическое и электромеханическое оборудование: учебник / В.П. Шеховцов. -- 3-е изд. -- Москва: ИНФРА-М, 2021. -- 407 с. -- (Среднее профессиональное образование). - ISBN 978-5-16-013394-2. - Текст: электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1242547 (дата обращения: 04.05.2021). - Режим доступа: по подписке.
2. Шеховцов, В.П. Расчет и проектирование ОУ и электроустановок промышленных механизмов: учеб пособие. - Москва : ИНФРА- М, 2019. - 352 с. Текст : непосредственный.
3. Шеховцов, В. П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению : учебное пособие / В.П. Шеховцов. -- 3-е изд. -- Москва : ИНФРА-М, 2021. -- 136 с. -- (Среднее профессиональное образование). - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1144420 (дата обращения: 04.05.2021). - Режим доступа: по подписке.
4. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. - СПб. : Издательство ДЕАН, 2014. - 304 с. - Текст : непосредственный.
5. Ившин, В. П. Современная автоматика в системах управления технологическими процессами : учебник / В.П. Ившин, М.Ю. Перухин. -- 3-е изд., испр. и доп. -- Москва : ИНФРА-М, 2021. -- 407 с. : ил. + Доп. материалы [Электронный ресурс]. -- (Высшее образование: Специалитет). --Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1216659(дата обращения: 16.09.2021). - Режим доступа: по подписке