Проектирование силовой части (стр. 5 из 7)

Электрические схемы кранов.

Электрические схемы бывают принципиальные или элементные, монтажные или маркировочные. Принципиальные схемы отображают взаимодействие элементов электрооборудования, указывают последовательность прохождения тока по силовым цепям и аппаратам управления. Пользоваться принципиальными схемами удобно при ремонте и наладке. Аппаратура в них просто и чётко разбита и отдельные самостоятельные цепи и они легко запоминаются. Электрические цепи на принципиальных схемах подразделяются на силовые, изображаемые толстыми линиями и цепи управления выполнены тонкими линиями. На монтажных или маркировочных схемах в отличие от принципиальных изображают электрическую проводку крана и взаимное расположение оборудования.

Электрическая защита.

В качестве электрической защиты, применяются защитные панели ПЗКБ – 160 и ПЗКН – 150. Некоторые заводы выполняют защитные панели собственной сборки. Независимо то этого каждая такая сборка представляет собой укомплектованную панель, на которой смонтированы : трёх полюсный рубильник, предохранители цепи управления, трехполюсный контактор, реле максимального тока контактные зажимы цепи управления и линейных проводов, пусковая кнопка и трансформатор цепей управления.

Управление электроприводом.

Для смещения пусковых характеристик механизмов применяют пусковые резисторы. Пусковыми резисторами управляют :

Прямым способом, при котором цепи сопротивлений подключа-ются непосредственно к зажимам контролера установленного в кабине крана ;

Дистанционным способом когда цепи резисторов включаются контакторами магнитной панели, управляемой с помощью командоконтролера установленного в кабине.

Расчётная часть.

По справочным данным для мостового крана с электросталью грузоподъемностью 5 тонн находим следующие параметры:

Грузоподъемность Q = 5 т

Длина пролёта моста hк = 18

Диаметр ходовых колёс Dк = 1700 мм

Диаметр цапф ходовых колёс dк = 600 мм

Высота подъёма груза H = 8 м

Скорость передвижения моста V = 1,2м/с

Диаметр барабана Dб = 0,8 м

Скорость подъема груза Vп = 0,6 м/c

Ускорение при подъеме а_п = 0,5 м/c²

Ускорение при передвижении а_п = 0,2 м/c²

Масса крана G = 3,4 т

Выбор двигателя для механизма подъема.

Принемаем срезной режим работы для крана.

По справочным данным находим условия для этого режима.

ПВнаим = 40% - повторность включения.

Nц = 100 – число включений в час

h = 80%

Мощность двигателя находим по формуле

P = G + V *10³ / h , где 5 * 0,6 * 10³ / 0,8 = 3,75 КВт

G – вес поднимаемого груза,

V – скорость подёма

h - КПД

Выбираем двигатель Р = 3,75 КВт ; марки МТКF 111 – 6

P = 3,5 КВт n = 72%

Н_n = 885 об/мин M_max = 103 H. M.

U = 380 B M_n = 102 H. M.

I₁ = 9,4 A I_n = 35 A

Cos = 0,79 I_p = 0,045 кг.м²

Нходим частоту вращения барабана при скорости V = 0,6 м/c

N_б = 60 * U / p * D * V = 19 об/мин

D_б = 0,8 – диаметр барабана

Передаточное число равно :

i = n_д /n_б = 885 / 19 = 46,6

Найдём момент на валу двигателя.

М = G * D_к / 2 * i * n = 5 * 10 * 0,8 / 2 * 46,6 * 0,72 = 59,6 H. M.

Проверим двигатель на перегрузочную спосообность

М_max = k_max * M_p = 2 * 59,6 = 149 H. M.

Двигатель не проходит по перегрузочным способностям по этому выбираем двигатель большей мощности.

HTKF 112 – 6

P = 5 KBт n = 74 %

H_n = 895 об/мин М_max = 172 H. M.

U = 380 B M_n = 172 H. M.

I₁ = 13,8 A I_n = 53 A

Cos = 0,74 I_p = 0,065 кг.м²

Передаточное число равно :

i = n_д /n_б = 895 / 19 = 47

Найдём момент на валу двигателя.

М = G * D_к / 2 * i * n = 5 * 10 * 0,8 / 2 * 47 * 0,72 = 59,1 H. M.

Проверим двигатель на перегрузочную спосообность

M_max = 2,5 * 54,1 = 147,8 H. M.

Двигатель проходит по перегрузочным способностям.

Механическая характеристика.

Для выбранного двигателя построим механичаскую характеристику.

Находим основные точки механической характеристики.

n_o = 1000 об/мин

M_o = 0

n_н = 895 об/мин

M_н = 5,33 Нм

S_кр = S_н(k_кр +Ö k_p + 1)

S_н = n_o * n_н / n_o =1000 * 895 / 1000 =0,1

S_кр = 0,1(2,5 +Ö 2,5²+ 1) = 0,5

n_кр = n_o ( 1- S_кр ) = 1000 * 0,5 = 500 об/мин

M_кр = 2,5 * M_н = 2,5 * 5,3 = 13,25 Нм

4n = 0

M_n =k_n * M_н = 2 * 5,33 = 10,66 Hм

Найдём промежуточные точки.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
S	0,2	0,3	0,35	0,4	0,45	0,6	0,7	0,8	0,85	0,9	0,95
M	9	11,3	12,4	12,7	13	12,8	12,3	11,7	11,3	11	10,7
n	800	700	650	600	550	400	350	200	150	100	50

Нагрузочная диаграмма.

Необходимо построить для данного двигателя нагрузочную диаграмму.

Для этого найдём время пути и тормажения.

t_n = t_т = U_ном / а, где а =0,2 ¸ 0,7 допустимое ускорение для механизма подъёма следовательно

t_n = t_т = 0,6/ 0,5 = 1,2 с

Путь проходимый с установившихся скоростью.

Н_уст = Н – 2 U_ном * t_n / 2 , где

Н высота подъёма груза.

Н_уст = 8 – 2 * 0,6* 1,2/ 2 = 6,28 м

Время передвижения с установившимся режимом

t_уст = Н_уст / U_ном = 6,28 / 0,6 = 10,5c

При тормажении двигатель отлючается от сети и накладывается механический тормоз. Значит время при подёме и спуске равно :

t_р = t_р = t_уст + t_n = 10,5 + 1,2 = 11,7 c

Так как был принят средний режим работы с ПВ = 40% число включений равно N₄ = 60

Время цикла t₄ =3600 / h = 3600 / 100 = 36 c

Время остановки t_o =36- t_р1 - t_р2 = 6,6 c

Находим диномический момент при пуске.

М_д = I * d_w / dt , где d_w / dt – допустимое ускорение при пуске

М_д = I * 2pn / 60t_n = 0,065* 2 * 3,14 * 895 / 60 *1,2 = 5 Hм

Момент при пуске

М_п = М_с + М_д = М_п = 5,33 + 5 = 10, 33 Нм

Момент при торможении

М_п = М_с + М_д = М_п = 5,33 - 5 = 0, 33 Нм

Строим погрузочную диаграмму для механизма подёма.

Механизм передвижения тали.

Мощность на валу двигателя механизма передвижения тали определяется по формуле :

Р = GrVk / 102h, где

G – вес груза

h - кооэффициент, учитывающий трение скольжение и трение качения и состовляет 1,02 ¸ 1,03

V – скорость передвижения тали

k – кооэффицифент, учитывающий трение ходового колеса орельсы и состовляет 1,25

Р = 5 * 10³ * 1,02 * 30 * 2,25 / 102 * 0,85 = 4 кВт

Предварительно выбираем двигатель типа

HTKF 112 – 6

P = 5 KBт n = 74 %

H_n = 895 об/мин М_max = 172 H. M.

U = 380 B M_n = 172 H. M.

I₁ = 13,8 A I_n = 53 A

Cos = 0,74 I_p = 0,065 кг.м²

Проверим выбраный двигатель на перегрузочную способность.

M = GrkV / 102hi Rx

Найдём передаточное число редуктора

i = 2pRkn_дв /60U

i = 2 * 3,14 * (0,35 / 2 ) * 895 / 60 * 0,5 = 32

M = 5 * 10³ * 1,02 * 2,25 / 100 * 0,85 * 32 * ( 0,35 / 2 ) = 23,6 Нм

Масимальный расчётный момент на валу двигателя

M_{max p} = 2,5 * M_p ; M_{max p} = 2,5 * 23,6 = 59 Нм

Максимальный момент двигателя

M_max =172 Нм ; M_max > M_{max p} ; 172 Нм > 59 Нм

Двигатель подходит по перегрузочной способности.

Механическая характеристика.

Для выбранного двигателя построим механичаскую характеристику.

Находим основные точки механической характеристики.

n_o = 1000 об/мин

M_o = 0

n_н = 895 об/мин

M_н = 5,3 Нм

S_кр = S_н(k_кр +Ö k_p + 1)

S_н = n_o * n_н / n_o =1000 * 895 / 1000 = 0,1

S_кр = 0,1(2,5 +Ö 2,5²- 1) = 0,4

n_кр = n_o ( 1- S_кр ) = 1000 *( 1- 0,4 ) = 60 об/мин

M_кр = 2,5 * M_н = 2,5 * 5,3 = 13,25 Нм

5n = 0

M_n =k_n * M_н = 2 * 5,33 = 10,66 Hм

Найдём промежуточные точки.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
S	0,1	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5	0,7	0,85	0,9	1
M	5,3	11,9	12,9	13,1	13,2	13,1	12,9	10,3	10,2	9,8	10,6
n	895	750	700	650	600	550	500	300	150	100	0

Построим нагрузочную диаграмму работы двигателя.

Допустимое ускорение при передвижении.

а_доп = 0,1 ¸ 0,3 м/с²

Время при тормажении и пуске.

t_n = t_т = U_ном / а

t_n = t_т = 0,5/ 0,2 = 2,5 с

Путь пройденый за время торможения и пуска.

L_т = L_n = 0,5 * 2,5 = 1,25 м

Путь пройденый в установившимся режиме.

l_у =L - 2l_n = 18 – 2 * 1,25 = 15,5 м

Время движения в установившимся режиме

t_у = l_у / V = 15,5 / 0,5 = 31 c

Найдём динамический момент.

M_д = I * E, где Е = а /r ;

r = Рк / 2i_p = 0,35 / 2 * 32 = 5 * 10³

E = 0,2 / 5 * 10³

M_д = 0,065 * 40 = 2,6 Нм

Момент при пуске

М_п = М_ст + М_д

М_п = 5,3 + 2,6 = 7,9 Нм

М_ст = М_ном =955 * Р_н / n_н = 5,3 Нм

Момент при торможении

М_т = М_ном + М_д

М_т = 5,3 – 2,6 = 2,7 Нм

Строим нагрузочную диаграмму.

Механизм передвижения моста.

Найдём мощность на валу двигателя механизма передвижения моста.

Р = (G +Go) rUK / 102h , где

Go – масса крана.

Р = ( 3,4 + 5 * 10³) * 1,02 * 72 * 2,25 / 102 * 0,8 = 17 кВт

Предварительно выбирем тип двигателя типа :

МTKF 411 – 6

P = 17 KBт n = 82,5 %

H_n = 935 об/мин М_max = 765 H. M.

U = 380 B M_n = 706 H. M.

I₁ = 13,8 A I_n = 51 A

Cos = 0,79 I_p = 0,475 кг.м²

I_n = 275 A

Проверим выбранный двигатель на перегрузочную способность.

Найдём передаточное число.

i = 2pR_нn_дв / 60V

i = 2 * 3,14 * 0,6 * 935 / 60 * 1,2 = 49