Расчет работы крана (стр. 1 из 6)
|
Содержание Введение 1. Общая часть 1.1. Режимы работы кранов 1.2. Требования к электрооборудованию кранов 1.3. Выбор рода тока и напряжения 2. Специальная часть 2.1. Расчет мощности и выбор приводного двигателя 2.2. Проверка выбранного двигателя по нагреву и перегрузочной способности 2.3. Выбор системы управления, контроллеров и описание их работы 2.4. Выбор защитной крановой панели 2.5. Расчет и выбор реле максимального тока 2.6. Расчет и выбор пускорегулирующих резисторов 2.7. Расчет и выбор главных троллеев 3. Мероприятия по технике безопасности при обслуживании крановых электроустано вок | ||||||||
КП.140613.00.00.02.ПЗ | ||||||||
| Изм. | Лист. | № документа | Подп. | Дата | ||||
| Разработ. | Валиуллин | Электрооборудование мостового крана постоянного тока грузоподъемностью 25 тонн | Лит | Лист. | Листов | |||
| Проверил | Кощеева | 2 | 34 | |||||
| Н.контр. | Кощеева | ГОУ СПО ССУЗ гр ТЭ-09-2 | ||||||
| Введение Широкое внедрение комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, неуклонное сокращение во всех отраслях численности работников, занятых ручным трудом, особенно на вспомогательных и подсобных работах, являются одной из важных задач народного хозяйства. Крановое оборудование при этом представляет собой одно из основных средств сокращения тяжелого физического труда. Подавляющее большинство грузоподъемных машин, изготовляемых российской промышленностью, имеет электрический привод механизмов, и поэтому эффективность действия и производительность этих машин в значительной степени зависят от качественных показателей используемого кранового электрооборудования. Современный крановый электропривод за последнее время претерпел существенное изменение в структуре и применяемых системах управления. Для наиболее массовых кранов общего назначения начинают широко применяться электроприводы на основе короткозамкнутых двигателей, значительная часть кранов изготовляется с управлением с пола, а быстроходные краны для тяжелых режимов работы комплектуются различными тиристорными системами, обеспечивающими глубокое регулирование скорости, плавность пуска и торможения при постоянно повышающихся требованиях к экономии энергоресурсов. 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 производится подъем и опускание тяжелых заготовок, деталей и узлов машин, а также их перемещение вдоль и поперек цеха. Все грузоподъемные машины по назначению объединяются в следующие группы:
| ||||||
КП.140613.00.00.02.ПЗ | Лист | |||||
| 3 | ||||||
| Изм | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||
| 1. Универсальные машины для подъема и перемещения груза с помощью крюка на гибком подвесе (грузовом канате). К ним относятся различные краны, кран – балки, лебедки, тали. Вариантом этой группы являются машины со специальным грузозахватным органом на грузовом канате. 2. Различные грузоподъемные краны для перегрузки сыпучих грузов с помощью грейфера. 3. Грузоподъемные машины для перемещения груза при помощи захвата, перемещающегося по жестким направляющим. К ним относятся краны – штабелеры, технологические краны металлургии, штыревые краны цветной металлургии. 4. Специализированные краны для возведения зданий и сооружений. 5. Краны с несущими канатами (кабель-краны) | ||||||
КП.140613.00.00.02.ПЗ | Лист | |||||
| 4 | ||||||
| Изм | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||
1. Общая часть 1.1. Режимы работы кранов 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 электрооборудования. Выбор же более легкого режима обуславливает повышенный износ электрооборудования, частые поломки и простои. Поэтому важно выбрать оптимальный режим работы кранового механизма. Режим работы кранового механизма характеризуется следующими показателями: относительная продолжительность включения (ПВ), среднесуточное время работы, число включений за 1 ч электродвигателя, коэффициент переменности нагрузки, использование механизма (нерегулярное, регулярное, малая интенсивность, средняя интенсивность, интенсивное). Относительная продолжительность включения для крановых механизмов с нечетко выраженным циклическим режимом %, рассчитывается по формуле ПВ =  (1) где tв – суммарное за 1 ч время включения механизма при непрерывном времени одного включения не более 5 мин; tп – продолжительность пауз за 1 ч работы при одной непрерывной паузе не более 5 мин. Для механизмов с четким циклическим режимом относительная продолжительность включения, % рассчитывается по формуле | ||||||
КП.140613.00.00.02.ПЗ | Лист | |||||
| 5 | ||||||
| Изм | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||
| ПВ = (1 – Qtn,/3600)•100 (2) где Q – производительность крана, циклы/ч; tп – продолжительность паузы за один цикл, с. Коэффициент нагружения механизма рассчитывается по формуле r = | ||||||
КП.140613.00.00.02.ПЗ | Лист | |||||
| 6 | ||||||
| Изм | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||
| 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), а 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, т.к. 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 грузов. 3. Ограничения ускорения до допустимых пределов при минимальной длительности переходных процессов. Первое условие связанно 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.
| ||||||
КП.140613.00.00.02.ПЗ | Лист | |||||
| 7 | ||||||
| Изм | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||
| 1.3. Выбор рода тока и напряжения 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 надёжность и простота обслуживания. В настоящее время на кранах чаще применяют простые системы электропривода, в которых двигатели получают питание от сети переменного или постоянного тока неизменного напряжения через пускорегулирующие резисторы. Привод с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором применяется для механизмов кранов небольшой мощности (10-15 кВт), работающих в лёгком режиме. Если необходимо регулировать скорость или обеспечить точную остановку механизма, то можно использовать двух или трехскоростные двигатели. Эти двигатели применяют редко из-за несколько пониженного пускового момента и значительных пусковых токов. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором иногда применяют при режимах Л и С (для механизмов подъема). Применение их на механизмах кранов, работающих в более тяжелом режиме, ограничено малой допустимой частотой включения и сложностью схем регулирования скорости. Наибольшее распространение на кранах получил привод с асинхронными двигателями с фазным ротором и ступенчатым регулированием угловой скорости путем изменения сопротивления в цепи ротора. Этот привод применяется при средних и больших мощностях. Если к электроприводу крановых механизмов предъявляются повышенные требования, то применяют двигатели постоянного тока. Их целесообразно применять в тех случаях, когда требуется плавное регулирование скорости в широких пределах, для приводов с большим числом включений в час, при необходимости регулирования скорости вверх от номинальной. | ||||||
КП.140613.00.00.02.ПЗ | Лист | |||||
| 8 | ||||||
| Изм | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||
| Однако использование двигателей постоянного тока влечет за собой необходимость преобразования переменного тока в постоянный, что осуществляется специальными преобразователями и связано с увеличением капитальных затрат, дополнительными потерями энергии и эксплуатационными расходами. В России выпускаются асинхронные крановые и металлургические двигатели в диапазоне мощностей от 1,4 до 160 кВт при ПВ=40%. Асинхронные электродвигатели изготовляются для частоты 50 Гц и напряжения 220/380 и 500 В; для экспортных поставок (металлургическая серия) - для частоты 60 Гц на напряжение 220/380 и 440 В, для частоты 50 Гц на напряжении 240/415 и 440 В. Электродвигатели на частоту 50 Гц могут, как правило, включаться в сеть 60 Гц. При этом частота вращения увеличивается на 20%. Если напряжение сети 50 Гц, то номинальная мощность электродвигателя может быть увеличена на 10-15%, а кратность пусковых токов и моментов приближенно принимают неизменной. | ||||||
КП.140613.00.00.02.ПЗ | Лист | |||||
| 9 | ||||||
| Изм | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||
| 2. Специальная часть 2.1. Расчет мощности и выбор приводного двигателя Расчет производится методом номинальных режимов. Выбор мощности электродвигателей при этом методе основан на использовании средних статистических данных по фактическим режимам работы кранов. Данные для расчёта. Грузоподъемность – 25 т. Вес моста – 18700 кг. Вес тележки – 12400 кг. Вес грузоподъёмного устройства (ГЗУ) – 470 кг. Скорость моста – 2,1 м/мин. Скорость тележки – 0,6 м/мин. Скорость подъёма – 0,16 м/мин. Радиус ходового колеса моста – 0,35 см. Радиус ходового колеса тележки – 0,175 см. Радиус оси ходового колеса тележки rm - 0,035 м ПВ моста – 40 %. ПВ тележки – 40 %. ПВ подъёма – 40 %. Длина главных троллей – 75 м. Пролет крана – 22,5 м. Высота подъема – 12 м. Режим работы - весьма тяжелый | ||||||
КП.140613.00.00.02.ПЗ | Лист | |||||
| 10 | ||||||
| Изм | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||
Напряжение – 220 В Вид подшипников – качения Род тока – постоянный Перевод в основные единицы измерения. Gн =25•1000•9,8 = 247250 Н Gм = 18700•9,8 = 184943 Н Gт = 12400•9,8 = 122636 Н Gгзу = 470•9,8 = 4643,6 Н Vм = 77 / 60 = 1,28 м/с Vт = 34,5 / 60 = 0,57 м/с Vп = 8,1 / 60 = 0,13 м/с Rм = 35 / 100 = 0,35 м Rт = 17,5 / 100 = 0,175 м 2.1.1. Расчет и выбор мощности электродвигателя механизма передвижения «Тележки» 1. Определим статическую мощность на валу электродвигателя при работе механизма с номинальным грузом  (5) где, Gн – сила тяжести номинального полезного груза, Н; Gмех – сила тяжести механизма передвижения тележки, Н; Vт – скорость движения механизма тележки, м/с; h - КПД механизм; (h = 0,8) | ||||||
КП.140613.00.00.02.ПЗ | Лист | |||||
| 11 | ||||||
| Изм | Лист | № документа | Подпись | Дата | ||
| Pст = tp = tр = a = 1,1 5. Определяем эквивалентную мощность на валу электродвигателя Pэ = a•Pст; кВт (7) Pэ = 1,1•4,77 = 5,247 кВт 6. Определяем номинальную мощность электродвигателя при ПВ = 40% P40 = k2•Pэ; кВт (8) где, k2 – коэффициент, зависящий от конкретного номинального режима работы по литературе /1/ P40 = 1•5,247 = 5,247 кВт Из каталога крановых электродвигателей выбираем двигатель ближайший больший по мощности при заданной продолжительности включения. Техническую характеристику выбранного электродвигателя сводим в таблицу 1 Таблица 1 – Техническая характеристика двигателя | ||||||
(3) где Fi – нагрузка (сила, момент), действующая на механизм за период времени ti; Fmax – наибольшая нагрузка (сила, момент) при перемещении номинального груза в период рабочего цикла при номинальных параметрах внешних сил; ti – продолжительность действия нагрузки; Fi; 
- суммарное время всех нагрузок до Fmax включительно. Коэффициент переменности нагрузки rQ = 
(4) где rном – номинальный коэффициент нагружения 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 главного подъема. 1.2. Требования к электрооборудованию кранов Для выбора системы электропривода необходимо представлять себе технологические требования к приводу того механизма, для которого он выбирается. Установление требований облегчает выбор оптимальной системы электропривода. 
= 4,77 кВт 2. Продолжительность рабочей операции 
; сек (6) где, B – длина рабочего пути, м (пролет крана) 
= 37,5 сек 3. Определяем отношение времени пуска к времени рабочей операции 
по литературе /1/ 
по литературе /1/