Подъемный кран

       

 

Содержание

Введение……………..................................................................................................................3

1 Общая часть..............................................................................................................................4

1.1 Краткая характеристика  электрооборудования……………………………...…….……..4

1.2 Исходные данные для  расчета…………………………………………….……………….6

2 Расчетно-техническая часть………………………………………………………..….……..7

2.1 Расчет мощности электродвигателя  механизма подъёма………………………………...7

2.1.2 Построение нагрузочной диаграммы механизма спуска-подъёма………..…...........…8

2.1.3 Определение относительной продолжительности включения механизма…....………9

2.2 Расчет и построение  механической характеристики электродвигателя……………………………………..……………………………….….........10

2.3  Расчет и выбор аппаратов управления и защиты………………………………………..13

2.3.1 Выбор контакторов……………………….……………………………………………...13

2.3.2 Расчет катушек   электрических аппаратов…………………………………...…………13

2.3.3 Расчет и выбор автоматических  выключателей………………………………………..15

2.3.4 Расчет и выбор питающих кабелей ………………………………..………….………...15

2.3.5 Расчет и выбор пусковых  резисторов…………………....……………………….……..16

2.4 Расчет освещения цеха……….……………………………………………………...……..16

2.5 Составление технологической карты эксплуатации и ремонта асинхронного двигателя с фазным ротором…………………..………………………………………………..…..……..19

2.5.1 Технологическая карта эксплуатации асинхронного двигателя с фазным ротором………………………………………………………………………………………….19

2.5.2 Технологическая карта  ремонта асинхронного двигателя  с фазным ротором…….…20

2.6 Правила техники безопасности…………………………………………………...……….22

Используемая литература………………………………………………………...………...….24

 

 

 

 

 

 

 

 

             Введение

 

Ежегодно в нашей стране реконструируется многие старые предприятия, и везде устанавливаются тысячи подъемно-транспортных механизмов: электрические  краны являются наиболее распространенным видом подъемно-транспортного оборудования.

Подъемный кран – это  машина для захватывания, подъема  и перемещения в горизонтальном направлении штучных и массовых грузов на сравнительно небольшие расстояния в пределах цеха или склада. Подъемные  краны составляют особую группу грузоподъемных машин, характеризующуюся повторно-кратковременным  режимом работы.

Подъемные краны можно  классифицировать по области применения, роду привода основных механизмов, типу грузозахватного органа, конструктивным особенностям.

По области применения подъемные краны делятся в  основном на цеховые, транспортные, палубные и строительные.

Цеховые подъемные краны  устанавливают в помещениях производственных цехов или складов. Они предназначены  для погрузочно-разгрузочных работ, проводимых в соответствии с технологическим  процессом. К основным типам цеховых  кранов принадлежат консольные, велосипедные и мостовые.

Мостовые подъемные краны  состоят из моста, перекрывающего весь пролет цеха, грузовой тележки с  механизмом подъема и передвижения. Мост передвигается по крановым рельсам, установленным на подкрановых балках цеховых зданий, а грузовая тележка  – по рельсам моста крана.

Краны этого типа обслуживают  всю площадь цеха или склада и  могут перемещать грузы в любом  направлении соответственно технологическому процессу. Они выполняются как  с ручным, так и с электрическим  приводом механизма подъема и  передвижения. Питание моста и  тележки крана электроэнергией  производится от токоподводящих троллеев. Управление осуществляется с помощью  контроллеров и командоконтроллеров  из кабины размещенной на мосту.

 

 

1. Общая часть

1.1 Краткая характеристика  электрооборудования

Мостовые раны широко применяются  в промышленных предприятиях.

Основные части крана  – это мост и грузовая тележка  с механизмом подъема и передвижения.

Мост крана представляет собой металлоконструкцию, служащую для передвижения по ней тележки  для подъема груза. В самом  простом случае мост состоит из четырех  стальных балок; двух главных, по которым  движется тележка и двух вспомогательных, скрепляющих главные балки. Все  четыре балки соединены между  собой с помощью сварки или  заклепками и образуют жесткую прямоугольную  конструкцию.

Мост крана передвигается  на ходовых колесах, приводимых в  движение электродвигателем, установленным  на мосту. Движение на колеса  передается через редуктор и трансмиссионный  вал. Число ходовых колес моста  зависит от грузоподъемности крана  и пролета моста.

Мост движется по крановым путям, проложенным по всей длине  цеха на выступах стен или стальных колонах.

На мосту монтируют  кабину управления. Она обычно находится  ниже моста, в одном из его концов, как правило, противоположном тому, у которого проходят троллейные провода.

В современном краностроении  применяют чаще всего электрооборудование  трехфазного переменного тока, это  объясняется их преимуществами: меньшая  масса, габариты, стоимость, выше КПД; проще  в обслуживании, долговечнее и  надежнее двигателей постоянного тока.

Мостовые электрические  краны передвигаются вместе с  электродвигателями и аппаратурой  управления относительно источника  питания и, чтобы обеспечить надежный токопровод к кранам, необходимы специальные  устройства. На мостовых кранах чаще всего  применяют троллейный токопровод, но в некоторых случаях и кабельный.

Для осуществления кабельного токопровода не требуется больших  капитальных затрат и применения громоздких сооружений. При кабельном  токопроводе обеспечивается достаточная  маневренность кранов и безопасность работы, отсутствует необходимость  в специальных защитных устройствах, предохраняющих обслуживающий персонал от поражения электротоком при случайном  прикосновении к кабелю.

Конструкция кабельного токопровода.

Вдоль подкранового пути прокладывается стальной угольник для подвески гибкого  кабеля. Горизонтальная полка угольника  крепится к опорам, а по вертикальной полке движутся ролики кареток с  прикрепленными к ним зажимами. Для  уменьшения трения ролики устанавливают  на подшипниках качения. В зажимах  закрепляют необходимое количество гибких кабелей. Кабели на каретках закрепляют через 2-3м. Одни концы этих кабелей  прикрепляют неподвижно в точке, где подводится к ним ток, а  другие концы к подводку, установленному на кабине крана. При удалении крана  от места подвода тока, каретки  раздвигаются и растягивают кабели. Для защиты кабелей от механических напряжений, отдельные каретки соединяются  между собой тросом. Длина троса  несколько меньше расстояния между  точками крепления кабелей к  кареткам. При обратном движении крана, каретки под действием поводка  сближаются и кабели складываются в  виде гирлянд.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Исходные данные  для расчета

 

Размеры цеха, м, а×b×h	60×35×8
Коэффициент отражения , %, ρп ×ρс×ρр	50×30×10
Норма освещенности, Лк	300
Грузоподъемность, тонн	25
Вес моста, тонн	52
Вес крюка, тонн	0,85
Вес тележки, тонн	1,3
Высота подъема, м	6,5
Скорость подъема, м/с	0,25
КПД механического подъема	0,78
Кратность полиспаста	3
Число циклов в час	6
Скорость передвижения моста, м/с	1,47
Скорость передвижения тележки, м/с	0,52
Путь моста, м	50
Путь тележки, м	25
КПД моста	0,7
Диаметр ходового колеса тележки, м	0,3
Диаметр шейки оси, м	0,1

Скорость подъёма, м/с                                                                                                           0,25 

Расчет ЭО механизма                                                                                                            п-с

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчетно-техническая  часть

 

2.1.  Расчёт  мощности электродвигателя механизма  подъёма

 

 

2.1.1. Статическая мощность  на валу электродвигателя при  подъёме груза определяется по  формуле 1.

 

P_1=^-3                            (1)                                

 

где G – сила тяжести поднимаемого груза, н;

      G₀ – сила тяжести грузозахватывающего устройства , н;

      V_n – скорость подъёма, м/с;

 

 

P₁= ^-3=83 〔кВт〕                           

 

 

в) Статическая мощность электродвигателя при подъёме пустого  грузозахватывающего устройства определяется   по формуле

 

Р₂=^-3      〔кВт〕                        (2)                                   

 

где η₀ – КПД механизма при подъёме пустого крюка, значение которого можно найти, зная η_м и отношение по графику 〔3〕

 

Р₂= ^-3=5,3  〔кВт〕

 

с) Статическая мощность на валу электродвигателя при опускании  груза определяется по формуле 

 

Р₃=(G + G₀)_{с 10}^-3 (3)

где V_c=V_п -  скорость спуска, м/с

 

Р₃=(8500+250000) )=46,3 кВт

 

d) Статическая мощность на валу при опускании пустого крюка определяется по формуле (4).

 

 

 

P₄=G_0c10^-3    〔кВт〕                         (4)      

 

Р₄=85001,06 кВт

 

2.1.2. Построение нагрузочной диаграммы механизма спуска-подъёма

 

 

Для построения нагрузочной  диаграммы необходимо определить время  работы t_p во время паузы t_o, если принять, что V_n=V_o, тогда t_p(n)=t_p(c)=t_p(co)=t_p(no)  t_p=c; где t_p(n)=t_p(c)=t_p(co)=t_p(no) время работы механизма подъёма на соответствующей рабочей операции (с).

 

t_p== 26 м/с

 

H – высота подъёма груза, м

V – скорость подъёма (спуска) груза или грузозахватного          устройства, м/с

 

Определение длительности цикла:

 

Т_ц=; с   

                                                                 

Где  N_ц – число циклов работы в час.

 

Т_ц = = 600 с.

 

Определить суммарное  время пауз

 

∑t₀ = T_ц – 4t_p; с

 

∑t₀ = 600 - 4

 

Тогда время паузы между  рабочими операциями, t₀

 

t₀= = = 124 c                                (5)

 

На основании полученных данных строим нагрузочную диаграмму

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 . – Нагрузочная  диаграмма механизма подъёма  – спуска

 

 

2.1.3. Определение  относительной продолжительности  включения механизма.

 

ПВ =                                        (6)

так как t_p(n)=t_p(c)=t_p(co)=t_p(no), то ПВ

 

 ПВ= ,  для определения ПВ в процентах нужно ПВ умножить на 100

ПВ= = 17

 

 

Расчет эквивалентной  статической мощности

 

Определим эквивалентную  статическую мощность

 

 

Р_сэ=                                      (7)

 

P_сэ== 47,6 кВт

 

 

Выбираем стандартную  ПВ_ст и пересчитываем эквивалентную мощность на стандартную ПВ

 

 

Р_сэст = Р _сэ ; кВт (8)

 

Р_сэст = 47,6 = 39,03 кВт

 

По справочнику выбираем двигатель с учетом выбранной  из условия ПВ_ст

Р_{дв Кз Рсэст}, кВт

Где К_з – коэффициент запаса, учитывая дополнительную загрузку двигателя в периоды пуска и электрического торможения К_з=1,11,2

 

1,239,03 = 46,8 кВт

 

Выбираем двигатель МТН512-6

Р =65 кВт

ПВ – 25

n_n = 955 об/мин

I_ст = 137 А

Cos = 0,82

КПД = 88

U_кол = 340 В

М_макс = 1630 Н/м

М_{маховой} = 4,1 кг/м

 

 

2.2 Расчёт и  построение механической характеристики  электродвигателя.

 

 

Определяем номинальный  момент электродвигателя по формуле

М_ном = 9550                                                (9)

где Р_ном- номинальная мощность эл.двигателя;

      n_ном – номинальные обороты эл.двигателя, об/мин

М_ном = 9550 = 650 кВт

Определяем максимальный (критический) момент электродвигателя по формуле

М_макс = _ном, Н                                                             (10)

где * =   - перегрузочная способность двигателя.

* = = 2,5

Определяем номинальное  скольжение по формуле

S_ном=                                                                            (11)

Где n_синхр- скорость  вращения магнитного поля статора, равная скорости вращения ротора, об/мин.

S_ном= =0,04

Определяем критическое  скольжение по формуле

S_кр=S_ном                                                                                (12)

S_кр=0,042

Определяем пиковый момент и момент переключения:

момент пиковый равен  М₁=1,8….2,5М_ном;

момент переключения М₂= 1,1…..1,2М_ном,

М₁=1,8

М₂=1,1

Где М_ст=9550 - нагрузочный момент электродвигателя, момент в данном случае равный номинальному моменту М_ст = М_ном.

Задаваясь значениями скольжения от 0 до 1, определяем значение момента  и оборотов электродвигателя по формулам:

М =                                                                               (13)

n = n₀                                                                                                             (14)

М = =0

М = =162,6

М = =322,7

М = =626,9

М = =1304

М = =1630

М = =1304

М = =978

М = = 626,9

n₁=1000

n₂=1000 – 0,01) = 990

n₃=1000 (1 – 0,02) = 980

n₄= 1000

n₅=1000

n₆=1000

n₇=1000

n₈=1000

n₉=1000

Рассчитанные данные заносим  в таблицу 1.

Таблица 1. – расчетные  данные для построения механической характеристики.

S			М, Н	n, об/мин
S1=0	0	0	0	1000
S2=0,01	0,05	20	162,6	990
S3=0,02	0,1	10	322,7	980
Sном=0,04	0,2	5	626,9	960
S4=0,1	0,5	2	1304	900
Sкр=0,2	1	1	1630	800
S5=0,4	2	0,5	1304	600
S6=0,6	3	0,33	978	400
Sпуск=1	5	0,2	0	0

 

По данным таблицы 1 строим механическую характеристику электродвигателя заданного механизма n=f(M)

 

 

 

Рисунок 2 – Рабочая характеристика электродвигателя.

 

 

2.3 Расчет и выбор аппаратов управления и защиты

 

2.3.1 Выбор контакторов

Выбор контакторов нужно  производить при следующих условиях:

U_н U_с, I_нIн.дв.,   I_вкл I_п.дв.,

     где U_н – номинальное напряжение, на которое выпущен аппарат;

U_с - напряжение питающей сети;

I_н – номинальный длительный ток, на который выпущен аппарат;

I_н.дв. – номинальный ток двигателя;

I_вкл. – номинальный ток включения контактора;

I_п.дв. – пусковой ток двигателя.

По справочнику  из таблицы 9.2.1.〔2〕 выбираем контактор типа КТ6000

Номинальное напряжение, В                                                            380

Номинальный ток, А                                                                          400

Число полюсов                                                                                       3

Частота включений в час                                                                  1200

 

2.3.2 Расчет катушек электрических аппаратов

Основной частью многих аппаратов, например контакторов, магнитных пускателей, реле, тормозных электромагнитов и т.д., является втягивающая катушка. При прохождении тока по катушке создаётся магнитное поле, под действием которого стальной сердечник катушки намагничивает и притягивает якорь. Якорь включает или выключает соответствующие контакты электромагнитного аппарата.

Пересчитаем катушку со стандартного ПВ_ст на расчетный ПВ_р. Катушка электромагнита постоянного тока на 220 В, ПВ_ст=25%, диаметр провода d₁=0,95 мм, количество витков = 6560, марка ПЭЛ.

Диаметр провода d₂ при ПВ= 17% определяем по формуле

d₂= d₁ , мм                                                                           (15)

где d₁ – диаметр провода катушки при ПВ_ст;

ПВ_р – расчетный повторно-кратковременный номинальный режим работы;

ПВ_ст – стандартный повторно-кратковременный номинальный режим работы.

d₂ = 0,95 = 0,86 мм.

Выбираем по таблице 1〔6〕 провод ПЭЛ, d₂ =0,9 мм.

Число витков при ПВ_р = 17% составит

 

=7380.

 

2.3.3 Расчёт и выбор автоматических выключателей

При выборе автоматических выключателей необходимо соблюдать следующие условия:

1. номинальный ток электромагнитного или комбинированного расцепителя, автоматического выключателя должен быть больше или равен длительному току линии: I_э I_дл.;
2. ток срабатывания отсечки электромагнитного или комбинированного расцепителя I_ср.э., должен быть проверен по максимальному кратковременному току линии

I_ср.э. 1,25 I_кр , А                                                                (16)

для одиночного электродвигателя принимается I_кр = I_п.дв.

I_п.дв. = (2,5 – 3) I_н (17)

I_п.дв. = 3 137 = 411 А

I_ср.э. 1,25 = 513,75 А

По справочнику из таблицы 9.1.2 〔2〕выбираем автоматический выключатель типа А3740Б

Номинальный ток, А                                                                                    160 – 630

Номинальное напряжение, В                                                                                380

Число полюсов                                                                                                          3

Ток уставки, А                                                                                                 250 - 600       

Предельный ток отключения, кА                                                                      40 – 60

2.3.4 Расчет и выбор питающих кабелей

Сечения питающих кабелей  напряжением до 1000 В по условию  нагрева выбирается в зависимости  от длительно допустимой токовой  нагрузки.

Выбор сечения производим :

1. по условию нагрева длительным расчетным током

 

I_н.доп. , А (18)

 

       *₂ – поправочный коэффициент на число работающих кабелей, лежащих рядом в земле, трубах или без труб.

По таблицам 32, 32〔6〕принимаем *₁ = 1, *₂ = 1.

Рабочий ток определяем по формуле:

 

I_р = ,А (19)

где Р_н – номинальная мощность двигателя;

U – линейное напряжение;

Η – КПД двигателя;

Cos_н – номинальный коэффициент мощности.

 

I_р = = 137 А

что соответствует паспортным данным двигателя.

I_н.доп. =137 А

2. по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защиты

I_н.доп.

где *₃ – коэффициент защиты или кратность защиты, по таблице 31 〔6〕находим *₃ = 1;

Iз - номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата.

I_з = I_{ср.э .}= 513,75 А

I_н.доп. = 513,75 А

По таблице 4.3.2 〔2〕выбираем кабель при прокладке в воздухе, сечение жилы 240 мм²: ВРГ - 3 240

 

2.3.5 Расчет и выбор пусковых резисторов

Рассчитываем  резисторы  аналитическим способом

 

R_р.н.= = =1,51 (20)

r_р= =                                                       (21)                   

r₃ = r_{p1) = 0,08} (22)

r₂ = r_30,082,32 = 0,18 (23)

r₁ = r₂ = 0,18 2,32 = 0,42 (24)

Выбираем резисторы ЛФ-269

 

2.4 Расчет освещения цеха

 

В соответствии с санитарными нормами  и правилами, для освещения помещений, как правило, следует предусматривать  газоразрядные лампы низкого  и высокого давления (люминесцентные, ДРЛ, ДРИ, металлогенные, натриевые, ксеноновые). В случае невозможности или технико-экономической  нецелесообразности применения газоразрядных  источников света допускается использование  ламп накаливания.

         Для расчета  общего равномерного освещения  при горизонтальной рабочей поверхности  основным методом является «Метод  коэффициента использования»,учитывающий  световой поток лампы, при использовании ламп накаливания или световой поток группы ламп светильника при использовании люминесцентных ламп.

Определим расчетную высоту светильников над рабочей поверхностью

 

                                               

                                            (25)

 

где Н – высота цеха;

      h_р – высота рабочей поверхности;

      h_с – расстояние светильника от потолка.

Принимая h_c = 0,5 м, h_р = 0 м, находим

 

 

Определяем расстояние между светильниками, принимая наивыгоднейшее отношение  (по таблице 1.7[8]); тогда расстояние между светильниками

 

 

Расположение светильников – девятирядное, так как наибольшая ширина полосы освещаемой одним рядом, по той же таблице составляет или 6 м. Расстояние до стен принимаем равным В соответствии с указанными размерами цеха и полученными расстояниями размещаем светильники по цеху, устанавливая тем самым число светильников n = 60.

Согласно исходным данным норма  освещенности для рассчитываемого цеха 300 Лк, создаваемая светильниками общего освещения, 30 Лк, что составляет 10% от нормируемой освещенности.

Выбираем по таблице 3 [10] коэффициенты минимальной освещенности и запаса z = 1,3; k_з = 1,3.

Определяем показатель помещения

 

                                                   

                                                    (26)

где а – длина цеха;

      b – ширина цеха;

 

По таблице 5-9 [9] находим коэффициент  использования светового потока k_и = 0,57, считая коэффициент отражения стен и потолка равным соответственно 30 и 50%.

Находим расчетный световой поток  одной лампы

 

                                             

                                             (27)

 

 

Выбираем по таблице 11.5.3 [2] ближайшую  по световому потоку лампу ДРЛ125 мощностью 125 Вт, дающую световой поток  F_л = 3700 Лм при напряжении 220 В.

Пересчитываем фактическую освещенность при выбранной мощности лампы

                                                    

                                                  (28)

 

где Е_н – нормируемая освещенность для одного светильника;

       F_л – световой поток создаваемый одной лампой;

       F_р – расчетный световой поток;

что удовлетворяет нормам.

Определяем удельную мощность

 

                                               

                                               (29)

 

 

что соответствует укрупненным  показателям для цеха.

 

2.5 Составление технологической карты эксплуатации и ремонта асинхронного двигателя с фазным ротором

2.5.1 Технологическая карта эксплуатации асинхронного двигателя с фазным ротором

Таблица 1 - Технологическая карта эксплуатации электрооборудования 

№ п/п	Неисправности	Причины	Способ устранения
1	Электродвигатель при пуске не разворачивается, гудит	Отсутствие напряжения на одной фазе	Прозвонить цепи двигателя, найти  место разрыва цепи и устранить  его.
2	При вращении электродвигатель гудит  и перегревается	Межвитковые замыкания. Короткое замыкание  между фазами.	Заменить секцию обмотки.
3	Пониженное сопротивление изоляции	Загрязнение или отсыревание обмоток	Разобрать электродвигатель, прочистить, продуть и просушить обмотку
Продолжение таблицы 1
4	Перегрев электродвигателя	Электродвигатель перегружен, повышено или понижено напряжение сети	Разгрузить двигатель, проверить  напряжение сети и отрегулировать его.
5	Стук в подшипнике	Повреждение подшипника	Заменить подшипник
6	Повышенный нагрев подшипников	Неправильная центровка электродвигателя с приводным механизмом	Проверить и при необходимости  произвести центровку валов
		Слишком много или слишком мало смазки в подшипниках	Проверить количество смазки. Заполнить  подшипник необходимым количеством  смазки
7	Пуск электродвигателя сопровождается сильным механическим шумом	Под кожух вентилятора попали посторонние  предметы, погнут кожух	Выправить кожух, удалить посторонние  предметы
8	Повышенная вибрация электродвигателя	Недостаточная жесткость фундамента	Усилить фундамент
		Носоосность вала электродвигателя с  валом приводного механизма	Отцентровать валы
9	Остановка работающего электродвигателя	Прекращение подачи питания. Перегрузка или заклинивание электродвигателя исполнительным механизмом	Восстановить питание электродвигателя, прокрутить исполнительный механизм вручную