Эксплуатация, монтаж и обслуживание мостового крана

Содержание: 

Введение

1.Общая  часть

1.1 Краткая  характеристика мостового крана  с описанием основных узлов  и кинематической схемы

1.2 Описание  режима и цикла работы электродвигателя  и привода мостового крана

1.3 Требования к системе электропривода и обоснования выбранного типа

 электропривода.

1.4 Общие требования к электроприводу машин и механизмов

2. Специальная  часть

2.1 Расчет  мощности и выбор электродигателя тележки.

2.2 Расчет мощности и выбор электродигателя моста.

2.3 Расчет мощности и выбор электродигателя механизма подьема и спуска груза.

3. Организачия  и техника безопасности работ.

3.1 Эксплуатация  и монтаж электрооборудования  крана.

3.2 Тежника безопасности при обслуживание и можтаже электорооборудования крана.

Список  использованных источников.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                    ВВЕДЕНИЕ 

      Кранами называются грузоподъемные устройства, служащие для вертикального и  горизонтального перемещения грузов на не большие расстояния. По особенностям конструкции, связанным с назначением и условиями работы, краны разделяются на мостовые, портальные козловые, башенные и д.р. 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. Вид мостового крана в основном определяется спецификой цеха и его технологией, однако многие узлы кранового оборудования, например механизмы подъема и передвижения, выполняется однотипными для различных видов кранов.

      В зависимости от вида транспортируемых грузов на мостовых кранах используют различные грузозахватывающие устройства: крюки, магниты грейферы, клещи и  т.п. 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 то 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 системы электропривода и другие. Так как двигатели обычно имеют угловую скорость, значительно большую чем скорость подъемного барабана или ходовых колес моста, то движение к рабочим органам механизмов крана передается через редукторы. Для механизмов подъема наибольшее применение получили схемы с полиспастом П при помощи которого движение от барабана передается крюку.

      Широко  применяется также схема механизма передвижения моста с раздельным приводом ходовых колес. Каждый двигатель имеет механический тормоз, который устанавливается на механической 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.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

      1.1 Краткая характеристика мостового крана описанием основных узлов и кинематической схемы 

      По  грузоподъемности 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 15т устанавливают два механизма подъема: главный для подъема грузов с малой скоростью и вспомогательный для подъема легких грузов с большей 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, а производительность не высока. 

        Т Р

        Д  
 
 
 

              Б   

            П

      К  
 
 

      Рисунок 1-1: Кинематическая схема подъема мостового крана

     Рисунок1- 2: Кинематическая схема тележки 

      Для механизмов подъема наибольшее применение получили схемы с полиспастом  П на (рис. 1-1) при помощи которого движение от барабана Б передается крюку К. У полиспаста на кинематической схеме передаточное число равно 4. На (рис.1-2) представлена кинематическая схема передвижения моста с общим приводом ходовых колес.

      Вдоль моста проложены рельсы, по которым  на колесах приводимых во вращение электродвигателем через редуктор, перемещается тележка с подъемной лебедкой. Управление работой механизмов крана производится из кабины оператора крановщика, в которой установлены контроллеры органы ручного управления электроприводами механизмов. Здесь же располагаются ящики резисторов.

Рисунок 1-3: Передвижение моста с общим приводом ходовых колес 

      Передача  движения к ходовым колесам концевых балок от двигателя, установленного на мосту, может осуществляться через  редуктор (рис. 1-3), расположенный в средней части моста и обозначенный Р .

      Кривые  зависимости КПД крановых механизмов от загрузки представлены на рисунке 1-4.

        80 80

        70

        60

        40 

        20

        0 20 40 60 80 100%

      Рисунок 1-4: Кривые зависимости КПД крана.

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

      Мостовой  кран (рис.1-5) представляет собой мост, перемещающейся по крановым путям на ходовых колесах, которые установлены на концевых балках. Пути укладываются на подкрановые балки, опирающиеся на выступы верхней части колонны цеха. Механизм передвижения крана установлен на мосту крана. Управление всеми механизмами происходит из кабины прикрепленной к мосту крана. Питание электродвигателей осуществляется по цеховым троллеям. Для подвода электроэнергии применяют токосъемы скользящего типа, прикрепленные к металлоконструкции крана. В современных конструкциях мостовых кранов токопровод осуществляется с помощью гибкого кабеля. Привод ходовых колес осуществляется от электродвигателя через редуктор и трансмиссионный вал.  

      Рисунок 1-5:– Общий вид мостового крана. 

      Любой современный грузоподъемный кран в  соответствии с требованиями безопасности, должен иметь для каждого рабочего движения в трех плоскостях, следующие самостоятельные механизмы: механизм подъема - опускания груза, механизм передвижения крана в горизонтальной плоскости и механизмы обслуживания зоны работы крана (передвижения тележки) 

      1.2 Описание режима и цикла работы электродвигателя и привода мостового крана 

      Нагрузка  кранов, как правило, изменяется в  широких пределах: для механизмов подъема – от 0,12 до 1,0 а для  механизмов передвижения – то 0,5 до 1,0 номинального значения. Характерно для кранов также то, что их механизмы работают в повторно-кратковременном режиме, когда относительно непродолжительные периоды работы, связанные с перемещением грузов, чередуются с небольшими паузами на загрузку или разгрузку и закрепление груза. Постольку на кранах применяется многодвигательный привод, и двигатели через передачи связаны с механизмами подъема или передвижения, то они, как и другие элементы электрооборудования кранов, работают также в повторно-кратковременном режиме при большом числе включений в час.

      Согласно  действующим стандартам все краны  по режимам работы механического  и электрического оборудования делятся  на четыре категории, определяющие степень  их использования, характер нагрузки и  условия работы, С – средний, Т – тяжелый, ВТ – весьма тяжелый.

        Основными показателями по которым судят о режиме работы, является продолжительность включения двигателя механизма ПВ, в %, число включений двигателя в час h, коэффициенты использования механизмов по грузоподъемности , в течении года и в течении суток :

      ПВ = tp * 100/(tp + to)

       = mc/mном

       = А/365

       = В/24

      где t_p – время работы двигателя за цикл; to – суммарное время пауз за цикл; mc – масса груза, перемещаемого за смену; mном – номинальная грузоподъемность; А – число дней работы механизма в году; В – число часов работы механизмов в сутки. 

      При вычислении ПВ время цикла t_ц = t_р + t_о не должно превышать 10 мин.

      Легкому режиму работы соответствует ПВ = 10÷15% и h = 60÷100, среднему ПВ = 15÷25% и h = 120÷200 (краны механических и сборочных цехов машиностроительных заводов), тяжелому ПВ = 25÷40% и h = 300÷400(краны производственных цехов и складов на заводах с крупносерийным производством)

      По  мимо тяжелых условий работы при  большом числе включений в  час электрооборудование мостовых кранов обычно находится в условиях тряски, высокой влажности воздуха, резких колебаний температуры и  запыленности помещений. В связи с этим на кранах применяется специальное электрооборудования, приспособленное к условиям работы кранов и отличающееся повышенной надежностью.

      Основное  крановое электрооборудование: электродвигатели, силовые, магнитные и командные  контролеры, пускорегулировочные резисторы, тормозные электромагниты, конечные выключатели и другие – в значительной степени стандартизировано.

      Рабочее напряжение сети, питающей краны, не должно превышать 500 В. В соответствии с  этим на кранах применяется электрооборудование  на 220 или 440 В постоянного тока и 220 или 380 В переменного тока. На напряжение 440В используется только в силовых цепях кранов большой грузоподъемности.

      Для защиты питающих проводов и электродвигателей  от токов К.З. и значительны перегрузок (свыше 225%) на кранах предусматривается максимальная токовая зашита с помощью реле максимального тока или автоматических выключателей.

      Плавкие предохранители используют только для  защиты цепей управления. Тепловая защита на кранах обычно не применяется, так как в условиях ПВ режима она может приводить к ложным отключениям. Для предотвращения самозапуска двигателей, т.е. самопроизвольного пуска их при восстановления напряжения сети после перерыва в электроснабжении, в электрических схемах кранов используют совместно с «нулевой» защитой блокировку нулевой позиции контроллеров.

      Обязательным  является наличие конечных выключателей для автоматической остановки механизмов при подходе их к крайним положениям. Для безопасности обслуживания электрооборудования  люк для выхода из кабины на мост снабжается конечным выключателем, снимающим напряжение со вспомогательных троллеев при открывании люка.

      Все токоведущи части в кабине крана  полностью заграждаются. Механизмы  крана оснащаются тормозами замкнутого типа с электромагнитами, которые автоматически растормаживают механизм при включении и автоматически растормаживают при отключении двигателя. Металлоконструкции кранов и все металлические части электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением из-за порчи изоляции, должны быть заземлены. Соединение с контуром заземления цеха осуществляется через подкрановые пути.

      Для качественного выполнения подъема, спуска и перемещения грузов электропривод  крановых механизмов должен удовлетворять  следующим основным требованиям:

      а) Регулирование угловой скорости двигателя сравнительно в 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 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.

      б) Обеспечение не обходимой жесткости  механических характеристик привода, особенно регулировочных, с тем чтобы низкие скорости почти не зависели от груза.

      в) 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 условие необходимо для обеспечения высокой производительности крана.

      г) Реверсирование электропривода и обеспечения  его работы как в двигательном, так и в тормозном режиме. Выбор  рода тока для электрооборудования крана имеет важное значение поскольку с ним связаны такие показатели как технические возможности привода, капиталовложения и стоимость эксплутационных расходов, масса и размеры оборудования, его надежность и простота обслуживания.

      Привод  с асинхронным двигателем с К.З. ротором применяется для механизмов кранов небольшой мощности (≤ 10 – 15 кВт), 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 угловой скорости в  цепи ротора.

      Такой привод достаточно прост, надежен, допускает  большое число включений в час и применяется в средних и больших мощностях. С помощью резисторов в цепи ротора можно в широких пределах изменять момент при 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 не экономичен вследствие значительных потерь энергии в пускорегулировочных сопротивлениях; кроме того, имеет место повышенный износ двигателя, электромеханических тормозов и контактной аппаратуры управления.

      При контактном управлении процессы пуска, торможения и реверса автоматизируются, что значительно облегчает условия работы крановщика в напряженных режимах. В ряде случаев на одном кране целесообразно применить как контроллерное управление для механизмов с ранее напряженным режимом работы, так и контактное управление – последнее обычно для механизмов подъема. 

     1.3 Требования к системе электропривода и обоснования выбранного типа электропривода.

     Для выбора системы электропривода необходимо четко представлять себе технологические  требования к приводу того механизма, для которого он выбирается.

     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 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. 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 условие необходимо для обеспечения высокой производительности крана.

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

      1.4 Общие требования к электроприводу машин и механизмов

Основное  влияние на режим работы электропривода и на требования, которые предъявляются  к нему, оказывает характер технологического процесса. По характеру технологического процесса все машины и механизмы разделяются на две большие группы. К первой группе относятся машины и механизмы непрерывного действия, ко второй группе относятся машины и механизмы периодического и циклического действия.

Электроприводы  машин и механизмов непрерывного действия характеризуются редкими  пусками, не требуют реверсирования и точной остановки. Электроприводы машин и механизмов периодического и циклического действия характеризуются частыми пусками, реверсами, требуют обязательного регулирования скорости и точной остановки.

Требования  к электроприводу машин и механизмов формируются отдельно для каждого  из них или для группы идентичных машин и механизмов. Однако есть общие требования, которые предъявляются к электроприводу всех машин и механизмов. К таким требованиям относятся:

1) обеспечение  заданных условий протекания  технологических и производственных  процессов;

2) обеспечение  требуемых условий пуска и  торможения машин и механизмов, а при необходимости – реверсирования и регулирования скорости;

3) ограничение  перегрузок, динамических и ударных  нагрузок;

4) принципы  управления электроприводом (ручное, автоматическое, программное и т.  п.);

5) требования  по надежности, которые, как правило, отражаются в заданном времени наработки на отказ;

6) требования  по конструктивной защищенности  электродвигателей и электрооборудования  (степени защиты оболочек), по  условиям окружающей среды, по  климатическому исполнению;

7) экономические  показатели, к которым следует относить стоимость электропривода и затраты электроэнергии на его работу;

8) экологические  требования, к которым относятся  уровень шума и ограничение  влияния электропривода на питающую  сеть, связанное с искажениями,  вызванными высшими гармониками тока;

9) параметры  электроснабжения (величина напряжения  и частоты, их отклонение от  нормированных значений).

Проектирование  систем электропривода технологических  и производственных машин и механизмов производится в следующей последовательности:

1) разработка  требований, предъявляемых к электроприводу;

2) расчет  статических нагрузок и построение  нагрузочных диаграмм и тахограмм  движения рабочих органов машин  и механизмов;

3) выбор  системы электропривода на основании  предварительного технико-экономического анализа;

4) расчет  динамических нагрузок и построение  нагрузочной диаграммы и тахограммы  электродвигателя;

5) выбор  приводного электродвигателя по  различным признакам;

6) проверка  электродвигателя на нагрев, перегрузочную  способность и по условиям пуска;

7) выбор  и расчет преобразователя для  питания электродвигателя;

8) разработка  функциональной и принципиальной  схем электропривода;

9) составление  структурной схемы и расчет  системы автоматического регулирования  координат электропривода;

10) расчет и моделирование переходных процессов электропривода.

Основной  для выбора электропривода и расчета  его мощности являются нагрузочные  диаграммы и диаграммы скорости (тахограммы). Нагрузочные диаграммы  и тахограммы электропривода рассчитываются на основании нагрузочных диаграмм и тахограмм рабочих органов машин и механизмов.

На  рисунке 2.1, а показан пример построения нагрузочной диаграммы электропривода при постоянной скорости вращения рабочего органа производственного механизма.

При этом режимы пуска и торможения отсутствуют, динамический момент равен нулю и  нагрузочная диаграмма электропривода повторяет нагрузочную диаграмму  рабочего органа производственного механизма с учетом его механических потерь. На рисунке 2.1, б показана нагрузочная диаграмма рабочего органа производственного механизма, в 
соответствии с которой во время паузы происходит его полная остановка, а на интервалах работы его разгон и торможение. В процессе разгона возникает 
положительный динамический момент, в процессе торможения возникает отрицательный динамический момент. Результирующая нагрузочная диаграмма электропривода получается как сумма статических и динамических моментов.

Мощность электродвигателей рассчитывается исходя из трех условий:

1) нагрев  двигателя во время работы  не должен превосходить допустимого  нагрева для данного класса  изоляции;

2) перегрузочная  способность двигателя должна  быть достаточной, чтобы обеспечить  кратковременно максимальные значения момента, определяемые динамическими режимами пуска и торможения;

3) в  случае привода машин и механизмов  с большим моментом инерции  или для машин и механизмов, имеющих большое число включений  в час, пусковые потери в  двигателе 
не должны приводить к его перегреву.

Нагрев  электродвигателей сверх допустимого  значения приводит к ускорению старения изоляции и выходу двигателя из строя. В таблице 1 приведены допустимые температуры нагрева изоляционного  материала, обмоток и превышение температуры электродвигателя для различных классов изоляции.

Таблица 1 – Допустимые температуры нагрева для различных классов изоляции

Для оценки нагрева электродвигателей  используются косвенные методы. Наиболее часто применяются методы эквивалентного тока, эквивалентного момента и эквивалентной 
мощности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 

      Исходными данными проектирования являются физические и геометрические параметры механизма  передвижения моста, а также размеры  помещения цеха, в котором расположен кран. Исходные данные представлены в таблице 2.1: