Учебная работа. Проектирование привода для моста

Учебная работа. Проектирование привода для моста

1. Общая часть

1.1 Предназначение и устройство проектируемого механизма

Мост представляет собой две главные балки коробчатого сечения (либо с решетчатыми фермами), перекинутыми через просвет цеха, и концевыми опорами, на которых установлены ходовые колеса. Колеса передвигаются по рельсам подкранового пути, закрепленным на опорах опорных конструкций в верхней части цеха. Привод ходовых колес осуществляется от электродвигателя через редуктор и трансмиссионный вал.

Потому что движок обычно имеет угловую скорость, существенно огромную, чем скорость ходовых колес моста. То движение к рабочим органам устройств крана передается через редуктор.

Рис. 1. Кинематическая схема моста

1.2 Требования к электроприводу

При выбирании системы электропривода просит учесть необходимость регулирования частоты вращения устройств, также технологическое требование для проектируемого механизма.

Потому что грузоподъёмность механизма 16 т, то нужно использовать регулируемую систему электропривода.

Для высококачественного выполнения передвижения грузов электропривод проектируемого механизма должен удовлетворять последующим требованиям:

1. Регулирование угловой скорости мотора в сравнимо широких границах;

2. Обеспечение нужной жёсткости механических черт привода;

3. Ограничение убыстрений до допустимых пределов малой продолжительности переходных действий;

4. Реверсирование электропривода.

1.3 Исходные данные для проектирования

Номинальная грузоподъёмность GН 20 т;

Путь перемещения L = 38 м;

Ширина пролёта. В = 18 м;

Высота помещения Н = 8 м.

1.4 Выбор типа крана

Выбор типа крана выполняться по номинальной грузоподъемности, также по предназначению мостового крана.

Потому что проектируемый мостовой кран предназначен для вспомогательных работ, потому избираем мостовой кран общего предназначения режимной группы 5К.

Технические данные крана:

Номинальная грузоподъёмность GН = 20 т;

Вес моста GМ = 18,7 т;

Скорость передвижения моста VМ = 75 м/мин;

Скорость передвижения телеги Vт= 3 м/мин;

Скорость подъёма Vп= 6 м/мин;

Длина пролёта моста LМ = 16,5 м;

Ширина моста ВМ = 4,5 м;

Ширина телеги ВТ = 1,6 м;

Высота подъёма НП = 0,8 Н • м;

Поперечник ходовых колёс моста ДХК.М. = 400 мм;

2. Расчетная часть

2.1 Расчёт циклограммы

Расчет циклограммы выполняться для определения режима работы проектируемого механизма. Для определения режима работы нужно высчитать время работы всех устройств крана, также время цикла.

1) Определяем время рабочих операций, считая, что время работы с грузом и без груза схожи:

а) мост

tМГ = t МО = , с

tМГ = t МО = с

б) телега

tТГ = t ТО = , с

tТГ = t ТО = с

в) подъем

tСО = t ПГ = tСГ = t ПО (то есть программное обеспечение — комплект программ для компьютеров и вычислительных устройств) = , с

tСО = t ПГ = tСГ = t ПО (то есть программное обеспечение — комплект программ для компьютеров и вычислительных устройств) = с.

2) Принимаем время зачаливания и расчаливания груза:

tРАСЧ = t ЗАЧ = 20 с

3) Определяем время цикла:

ТЦ = 2tМ + 2tТ + 4tП + 2tЗАЧ с,

ТЦ = 2•26,8 + 2•57,47 + 4•64 + 2•20 = 464,54 с.

Потому что ТЦ = 7,74 мин < 10 мин, как следует режим работы устройств мостового крана повторно-кратковременный.

4) Определяем расчетное

ПВРАСЧ = , %

ПВРАСЧ = %.

Принимаем номинальное

5) Определяем время паузы:

t0 = , с

t0 = с.

2.2 Подготовительный расчёт мощности и выбор мотора

Для механизма, работающего в повторно-кратковременном режиме, мощность мотора выбирается по расчетной эквивалентной мощности. Для определения данной нам мощности нужно высчитать статические мощности, возникающие на валу мотора при работе:

а) с грузом

РСГ = , кВт [1]

где GН и GМ — номинальная грузоподъёмность и вес моста, Н.

1 т = 104 Н;

К3 — коэффициент припаса КЗ = 2;

VМ — скорость передвижения моста 80 м/с;

RХК — r — радиусы ходового колеса и цапфы ходового колеса, м;

Поперечник цапфы принимается равным d = 0,2 ДХК

d = 0,2 •700 = 140 мм

и f — коэффициенты трения: = 0,015;

f = 0,0005;

— КПД механизма: = 0,85.

РСГ = кВт

б) без груза

РСО = , кВт

РСО = кВт

По приобретенным данным строится циклограмма РС = f (t)

Рис. 2. Циклограмма РС = f (t)

Определяем расчётную эквивалентную мощность:

РСЭР= , кВт

РСЭР= кВт

Мощность мотора выбирается из каталога по условию:

PН ? КЗ • РСЭР [1]

где КЗ — коэффициент, учитывающий доп утраты мощности при пуске и торможении, КЗ = 1,2.

При грузоподъёмности наиболее 10 т нужно применять регулируемый привод. Потому для мостовых кранов общего предназначения наибольшее предназначение получили асинхронные движки с фазным ротором краново-металлургической серии, имеющей наиболее высочайший класс изоляции.

Расчетная мощность:

РРАСЧ = 1,2 • РСЭР, кВт

РРАСЧ = 1,2 • 3,79= 4,55 кВт.

Избираем движок типа MTF112-6 [2]

Технические данные мотора:

РН = 6,5 кВт; ПВН = 15%;

nН = 895 о/мин; IНР = 21,8 А;

IН = 17,5 А; ЕНР = 216 В;

Cos цН = 0,78; ММАХ = 137 Н • м;

= 72%; GД2 = 270 кг•м2.

2.3 Выбор типа редуктора

Редуктор выбирается по мощности редуктора на быстроходном ходу.

Расчетная мощность на быстроходном валу редуктора:

NР = КР • РС.Т, кВт

где КР — коэффициент, учитывающий условие работы редуктора; для режима работы «С» — КР -2,2;

РС.Т — большая статическая мощность.

NР = 2,2 • 5,04 = 11,08 кВт

Требуемое передаточное число редуктора:

iр? i ТРЕБ

i ТРЕБ =

i ТРЕБ =

где — частота вращения ходовых колёс:

= , о/мин

= о/мин.

Избираем редуктор типа РМ-500 [3]

NР = 24 кВт

iР = 31,5.

2.4 Проверка мотора

Избранный движок нужно проверить по условиям запуска допустимой перегрузки и допустимому убыстрению.

2.4.1 Проверка по нагреву

Для мотора, работающего в повторно-кратковременном режиме, свойственны нередкие запуски, что вызывает протекание по обмоткам статора завышенных токов, вследствие что движок перегревается. Потому проверка по нагреву является главный. Для проверки нужно высчитать статические моменты возникающие на валу мотора, также время запуска и торможения.

Номинальный момент:

= , Н • м

= Н • м

Средний пусковой момент:

= , Н • м [3]

где шМАХ и шМИН — кратности наибольших и малых моментов; для асинхронного мотора с фазным ротором шМАХ = 2,25; шМИН = 1,1.

= Н • м

Принимаем МСР.Т = [МСР.П] =116,07 Н • м.

Определяем суммарный момент инерции:

= , кг • м2

где К — коэффициент, учитывающий момент инерции шестерен редуктора и дисков тормозов; К = 1,15;

JДВ — момент инерции мотора, кг • м2;

= , кг • м2

= кг • м2

где — суммарная масса механизма

— угловая скорость мотора; ? 0,1 • nН = 0,1 • 895 = 89,5 рад/с

= кг • м2

Статические моменты возникающие на валу мотора при работе:

а) с грузом:

= , Н • м

= Н • м

б) без груза:

= , Н • м

= Н • м

Определяем время запуска и торможения при работе:

а) с грузом:

= , с

= с

= , с

= с

б) без груза:

= , с

= с

= , с

= с.

Определяем средний путь, проходимый механизмом за время запуска и торможения при работе:

а) с грузом:

= , м

= м

= , м

= м

б) без груза:

= , м

= м

= , м

= м

Определяем время движения механизма с установившейся скоростью при работе:

а) с грузом:

= , с

= с

б) без груза:

= , с

= с.

По приобретенным данным строится нагрузочная диаграмма МC = f (t).

Рис. 3. Нагрузочная диаграмма МC = f (t)

Определяем статический эквивалентный расчётный момент:

= , Н • м

= Н•м

потому что МН = 69,3 Н • м > МСЭР = 37,84 Н •м, как следует движок по нагреву проходит.

2.4.2 Проверка по допустимой перегрузке

При понижении напряжения в сети миниатюризируется крутящий момент, потому что . В следствии этого миниатюризируется момент и возрастает ток в обмотке статора.

Движок удовлетворяет требованиям допустимой перегрузки при выполнении соотношения:

Как следует движок удовлетворяет требованиям допустимой перегрузки.

2.4.3 Проверка по надёжности запуска

Верно избранный движок должен обеспечивать надёжный разгон мотора, что обеспечивается при соблюдении соотношения:

Как следует условие производится.

2.4.4 Проверка по допустимому убыстрению

движок удовлетворяет требованиям допустимого убыстрения, если соблюдать соотношение:

,

где аМАХ — наибольшее

для устройств передвижения аДОП = (0,6ч0,8) .

Определяем наибольшее убыстрение за период запуска:

= ,

nПР — число приводных ходовых колес, равное 2;

n — общее число ходовых колёс, равное 4;

ш — коэффициент сцепления ходовых колес с рельсами, равное 0,15;

Кш — коэффициент припаса сцепления, равный 1,2;

КР — коэффициент, учитывающий доп сопротивление от трения, равное 2;

g — убыстрение вольного падения, равный 9,81.

= м/с2

м/с2.

2.5 Расчёт пусковых сопротивлений

Расчёт пусковых сопротивлений создают графоаналитическим способом.

Для построения пусковой диаграммы употребляется рабочая ветвь естественная механическая черта, которая строится по двум точкам.

1 точка S = 0; М = 0;

2 точка S = SН; М = МН.

Для удобства построения заместо значений моментов принимают их кратности.

Номинальное скольжение:

.

Для построения пусковой диаграммы принимаем кратности моментов номинального ;

статистического

переключаемого = 1,1 = 1,1 • 0,85 = 0,94;

пикового = л • = 0,94 • 1,4 = 1,3;

где л — отношение пикового момента к переключаемому:

m — число ступеней сопротивления в цепи ротора; для кранового мотора число ступеней = 5.

.

Рис. 4. Пусковая диаграмма

Определяем сопротивление фазы ротора:

, Ом;

Ом.

Определяем сопротивление ступеней:

, Ом

Ом

, Ом

Ом

, Ом

Ом

, Ом

Ом

, Ом

Ом.

Сопротивление фазы ротора на каждой ступени пускового реостата составит:

, Ом

Ом

, Ом

Ом

, Ом

Ом

, Ом

Ом

, Ом

Ом.

2.6 Построение естественной и искусственной механических черт

Естественная механическая черта рассчитывается на основании формулы Клосса:

где — кратность текущего значения момента;

— кратность наибольшего момента:

S — текущее

SКР — критичное скольжение:

Расчёт характеристик естественной механической свойства выполняться в программке Excel, данные расчётов приведены в таблице.

Искусственные механические свойства получают при внедрении дополнительных активных сопротивлений в цепь обмотки ротора.

При всем этом кратность значения ММАК остаётся неизменной. А величина критичного скольжения меняется зависимо от величины активного сопротивления в цепи ротора.

Критичное скольжение для каждой ступени сопротивления определяется по соотношению:

.

RI — сопротивление фазы ротора, с учетом дополнительных активных сопротивлений. Данные расчета приведены в таблице.

Таблица 1. Расчёт характеристик механических черт

Mmax

1,97

Sн

0,037

RHP

0,21

Ri1

0,75

0,46

n0

930

Ri2

0,38

0,24

Skp

0,130

Ri3

0,19

0,12

Ri4

0,18

0,11

Ri5

0,08

0,05

S

0,00

0,13

0,200

0,30

0,400

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

M

0,00

1,97

1,800

1,44

1,16

0,96

0,82

0,71

0,62

0,56

Sи5

0,00

0,13

0,200

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

Mu5

0,00

1,31

0,919

0,63

0,48

0,39

0,32

0,28

0,24

0,22

Sи4

0

0,1

0,200

0,3

0,4

0,5

0,6

0,70

0,8

0,9

Mu4

0,00

1,95

1,675

1,17

1,02

0,84

0,71

0,61

0,54

0,48

Sи3

0

0,1

0,200

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Mu3

0,00

1,96

1,722

1,22

1,07

0,88

0,74

0,64

0,57

0,51

Sи2

0

0,1

0,200

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Mu2

0,00

1,67

1,944

1,84

1,72

1,52

1,34

1,19

1,07

0,96

Sи1

0

0,1

0,200

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Mu1

0,00

1,02

1,432

1,88

1,95

1,96

1,91

1,81

1,71

1,61

По данным расчётов, приведённых в таблице, строится график М = f (S).

Рис. 5. Графики естественной и искусственных механических черт

2.7 Расчёт переходных действий

Расчёт переходных действий заключается в определённом времени убыстрения привода от начала запуска до закорачивания каждой ступени в отдельности.

время закорачивания 1 ступени определяется по формуле:

, с [2]

где — кратность частоты вращения на соответственной ступени сопротивления;

— кратность динамических малого и наибольшего момента:

с.

время закорачивания следующих ступеней определяется по соотношениям:

, с

с

, с

с

, с

с

, с

с.

По приобретенным данным строятся графики кривых переходных действий: и

Рис. 6. График кривых переходных действий.

3. техника сохранности

3.1 Техника сохранности при эксплуатации оборудования крана

Электрооборудование мостовых кранов производится и эксплуатируется в согласовании с «Правилами устройства и неопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов». Рабочее напряжение от сети 380 В переменного тока.

Для защиты питающих проводов и электродвигателей от токов КН и значимых перегрузок (выше 225%) на кранах предусматривается наибольшая токовая защита при помощи реле наибольшего тока либо автоматических выключателей. Плавкие предохранители употребляют лишь для защиты цепей управлению. Для предотвращения самозапуска движков, т.е. самопроизвольного запуска их при восстановлении напряжения сети опосля перерыва в электроснабжении, в электронных схемах кранов употребляют вместе с «нулевой» защитой блокировку нулевой позиции контроллеров. Для сохранности обслуживания электрооборудования лючок для выхода из кабины на мост снабжается конечным выключателем, снимающим напряжение со вспомогательных троллеев при открывании лючка. Все токоведущие части в кабине крана на сто процентов ограждаются. Механизмы кранов оснащаются тормозами замкнутого типа с электромагнитами, которые автоматом растормаживают механизм при включении и затормаживают его при выключении мотора.

Металлоконструкции кранов и все железные части электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением из-за порчи изоляции. Должны быть заземлены. соединение с контуром заземления цеха осуществляется через подкрановые пути.

3.2 Заземление мостовых кранов

мост электропривод грузоподъемность движок

Согласно ПУЭ для обеспечения сохранности людей все железные части электрооборудования мостовых кранов, по которым нормально ток не проходит, должны быть заземлены.

При монтаже электрооборудования мостовых кранов заземляются: Корпуса электродвигателей; кожухи всех аппаратов; железные трубы, в каких проложены провода; сетки, ограждающие панели; каркасы пусковых и регулировочных резисторов; кожухи контроллеров и т.д. Корпуса отдельных электроаппаратов и машин, к примеру защитной панели, команда — контроллеров, электродвигателей — с помощью заземляющих проводников присоединяются к магистрали заземления, которая соединяется с металлоконструкциями крана.

Заземление металлоконструкций мостовых кранов производится через подкрановые пути и ходовыми колёсами. Соединения рельсов должны быть надёжно соединены перемычками, сваркой либо этом непрерывную электронную цепь.

Присоединение заземляющего провода к рельсовым путям крана обязано производиться с помощью сварки, а присоединение к корпусам электродвигателей, аппаратов с помощью болтовых соединений, обеспечивающих надёжный контакт.

Перечень литературы

1. Зимин Е.Н. Электрооборудование примышлённых компаний и установок. — М.: Энергоиздат, 1981.

2. Крановое электрооборудование. Справочник под редакцией А.А. Рабиновича. — М.: Энергия, 1979.

3. Справочник по расчётам устройств подъёмно-транспортных машин. Под редакцией Ф.Л. Марон. — А.В. Кузьмина. Минск: Высшая школа, 1977.

4. Яуре А.Г. Электрооборудование кранов. М.: Энергия, 1984.

5. Справочник по проектированию энергосетей и электрооборудования. Под редакцией В.И. Круповича. М.: Энергоиздат, 1981.

6. Справочник по кранам. Под редакцией М.Н. Гохберга. — М.: машиностроение, 1988.

]]>