Рачет портального крана
Вступ
Кранами називаються
вантажопідйомні пристрої, які призначені
для вертикального і
На електричних кранах встановлюють електродвигуни, пускові і регулювальні опори, гальмівні електромагніти, контролери, захисну, пускорегулюючу, сигнальну, блокувальну і освітлювальну апаратуру, кінцеві вимикачі, токос'емникі. Живлення на кран подається або через троллейні провідники, нерухомо закріплені на будівельних конструкціях, і токос'емникі, закріплені на крані, або за допомогою гнучкого шлангового кабелю. Електродвигуни, апарати і електропроводку кранів вмонтовують у виконання, відповідного умовам навколишнього середовища.
Залежно від виду вантажів, що транспортуються, на мостових кранах використовують різні грузозахватні пристрої: крюки, магніти, грейфери, кліщі і тому подібне У зв'язку з цим розрізняють крани крюки, магнітні, грейфери, кліщові і тому подібне. Найбільшого поширення набули крани з підвіскою крюка або з підйомним електромагнітом, призначених для транспортування сталевих листів, стружки і інших феромагнітних матеріалів.
У всіх типів кранів основними механізмами для переміщення вантажів є підйомні лебідки і механізми пересування. По вантажопідйомності мостові крани умовно розділяють на малі (маса вантажу 5-10 т.), середні (10-25 т.) і великі (понад 50 т.).
Переміщення вантажів, зв'язане
с вантажопідйомними
Вантажопідйомні машини
служать для навантажувально- розвантажувальних
робіт, переміщення вантажів в технологічному
ланцюзі виробництва або
Електропривод більшості вантажопідйомних машін характеризується повторно - короткочасному режимом роботи при більшій частоті включення, широкому діапазоні регулювання швидкості і постійно виникаючих значних перевантаженнях при розгоні і гальмуванні механізмів. Особливі умови використання електроприводу у вантажопідйомних машинах з'явилися основою для створення спеціальних серій електричних двигунів і апаратів виконання крана. В даний час електроустаткування крана має в своєму складі серії електродвигунів кранів змінного і постійного струму, серії силових і магнітних контроллерів, командоконтролерів, кнопкових постів, конечних вимикачів, гальмівних електромагнітів і електрогідравлічних штовхачів, пуськотормозних резисторів і ряд інших апаратів, що комплектують різні електроприводи кранів. У електроприводі крана почали досить широко застосовувати різні системи регулювання тиристора і дистанційного керування по радіо каналу або одному дроту.
В даний час вантажопідйомні машини випускаються великим числом заводів. Ці машини використовуються в багатьох галузях народного господарства в металургії, будівництві, при видобутку корисних копалин, машинобудуванні, транспорті, і в інших галузях. Розвиток машинобудування, що займаються виробництвом вантажопідйомних машин, є важливим напрямом розвитку народного господарства країни.
1.1Вантажопідйомні машини та їх класифікація
Вантажопідіймальні машини і механізми призначені для переміщення вантажів різного типу і людей в вертикальній і горизонтальній площинах. По характеру дії вони відносяться до механізмів періодичної дії, які працюють в повторно- короткотривалому режимі. Основним механізмом будь-якої вантажопідіймальної машини є механізм підйому вантажу (МПВ). В залежності від типу машини в її конструкцію можуть входити механізм переміщення, (МПРК), механізм повороту, (МПК), механізм зміни вильоту стріли, (МЗВС), механізм переміщення кранового візка, (МПКВ), механізм повороту башти (МПБ), або стріли баштових або портальних кранів (МПС).
Всі вантажопідйомні машини можна розділити на три групи: прості пристрої для підйому вантажів, підйомники і крани.
До простих пристроїв
для підйому вантажів відносяться
домкрати лебідки і одно рельсові візки. Домкрати
зазвичай застосовують при ремонтних
і монтажних роботах. Привід домкратів
може бути ручним або механічним. Розрізняють:
гвинтові, зубчато-рейкові і гідравлічні
домкрати. Лебідки призначаються для підйому,
опускання або підтягання вантажів, а
також для обслуговування різних навантажувально-
Підйомники - вантажопідйомні машини переривчастої і безперервної дії для підйому вантажів і людей в спеціальних вантажонесущих пристроях (кабінах, клітях, платформах, баддях), рухомих по жорстких вертикальних або таких, що похилим направляють, а також по рейковому шляху. До підйомників відносяться ліфти, скіпові і будівельні підйомники, фунікулери і ескалатори.
Найбільш поширеними вантажопідйомними машинами є:
вантажопідйомні крани - це машини циклічної дії, призначені для підйому і переміщення в просторі вантажу, що утримується вантажозахватним пристроєм. Вантажопідйомні машини виготовляються для різних умов використання по ступеню завантаження, часу роботи, інтенсивності ведення операцій, ступеня відповідальності вантажопідйомних операцій і кліматичних чинників експлуатації.
- Крани та їх класифікація
Підйомний кран - це машина для захоплювання, підйому і переміщення в горизонтальному напрямку штучних і масових вантажів на порівняно невеликі відстані в межах цеху, чи складу. Підйомні крани складають особливу групу вантажопідйомних машин, що характеризується повторно-короткочасним режимом робіт.
Підйомний кран має наступні обов'язкові елементи: металеву несучу конструкцію у виді моста, порталу, вежі, чи щогли стріли, головний піднімальний механізм у виді лебідки, електроталі, штока, рейки з приводом і важелями керування; пристосування і пристрої для захоплювання і підвішування вантажу - гаки, скоби, затиски, грейфери; підтримуючі і направляючі елементи - канатні і ланцюгові блоки, що направляють втулки і планки. Лебідка підйомного крана (у залежності від його типу і призначення) може бути оснащена одним, двома і більш барабанами, що приводяться в дію від одного загального чи від окремих двигунів.
У залежності від призначення, експлуатаційних вимог і конструктивних особливостей піднімальні крани, крім того, можуть мати: механізм для пересування всього підйомного крана, вантажного візка; механізми для допоміжного підйому вантажів (менших, чим номінальний вантаж головної підйомної лебідки); аварійні гальма, буфери, упори і т.ін..
Підйомні крани можна класифікувати:
- по конструктивному виконанню - на крани мостового типу (мостові,
- козлові, напівкозлові і брукі
вки перевантажувачі), стрілового типу (консольні) і крани-штабелери; - по можливості пересування - на пересувні (усі типи кранів) і стаціонарні (консольні поворотні) крани;
- по способу пересування - із привісними ходовими колесами і з не приводними ходовими колесами;
- по конструкції ходового пристрою - рейкові (усі крани пересуваються по рейковому крановому шляху);
- по способу установки - на опорні (що спираються зверху на рейковий крановий шлях) і підвісні (прикріплені до кранового шляху знизу);
- по роду приводу механізмів - ручні і машинні. До ручного приводу відносять підвісні бруківки-крани і кран-балки малої вантажопідйомності, механізмом підйому вантажу в який служить ручна таль. Пересування моста крана уздовж прольоту цеху і вантажного візка крана по мосту також здійснюють вручну. Випускають також ручні стаціонарні консольні поворотні крани. Всі інші крани оснащені електричними (машинними) приводом;
- по можливості і ступеню повороту стріли ( чи консолі колони) - неповоротні і неполноповоротні (кут повороту стріли вплані менш я рад) консольні пересувні чи крани повноповоротні крани - штабелери;
- по конструкції вантажозахватного органа - на крюкові, призначені для роботи з різними штучними вантажами, магнітні - для транспортування сталевих і чавунних вантажів, грейферні - для роботи із сипучими матеріалами, кліщові - для роботи з затаренними в шухляди, чи бочки мішки вантажів, траверсні - оснащені траверсами зі зйомними вантажозахватними пристроями, наприклад вакуумні захоплення, виделкові, штирьові, торцеві й інші автоматичні захоплення (спредери для транспортування контейнерів, захвати у маніпуляторів і роботів);
- по способу керування - на керовані з кабіни, з підлоги (за допомогою підвісної кнопкової чи станції ручного приводу), дистанційно (для кранів, що
працюють у середовищі, що містить пари кислот, лугу, пилі інші шкідливі для людини речовини) і автоматично (по заданій чи програмі за допомогою
комп'ютера, наприклад крани - штабелери;
- по призначенню - на крани
загального призначення,
1.3. Мостові крани, їх призначення і особливості.
Мостові крани є основним видом вантажопідйомних машин промислових підприємств, за допомогою яких здійснюється підйом і опускання важких заготівок, деталей і вузлів машин, а також їх переміщення уздовж і поперек цеху. Мостовий кран (рисі) являє собою міст 8, що переміщається по кранових шляхах 11 на ходових колесах 12, що встановлені на кінцевих балках 13.
Рис. 1.1 Мостовий кран загального призначення
Шляхи 11 укладають на підкранові балки,
що спираються на виступи верхньої
частини колон цеху. Відстань між
осями підкранових рейок
По верхньому поясі балок моста в поперечному напрямку що до прольоту цеху пересувається крановий візок 5, оснащена механізмом 4 підйому вантажу. У залежності від призначення крана на візку розміщають один чи два механізми підйому. При наявності двох механізмів підйому один з них є головним, а другий меншої вантажопідйомності - допоміжним 3.
Головний механізм служить для підйому важких вантажів з малою швидкістю, допоміжний - для підйому легких вантажів з великою швидкістю. Викликано це тим, що піднімати вантажі малої ваги важким гаком не вигідно, тому що витрачається зайва електроенергія, а продуктивність не висока.
Механізм пересування крана 10 установлений на мосту крана, механізм пересування візка 9 - безпосередньо на візку. Керування всіма механізмами здійснюють з кабіни 1, прикріпленої до моста крана. У кабіні керування встановлюється панель захисту з апаратами керування електродвигунами.
Живлення електродвигунів
По вантажопідйомності мостові крани розділяють на малі (маса вантажу 5 - 10т.), середні (10 - 25т) і великі (25 - 50т і вище). На візках мостових кранів вантажопідйомністю понад 15т звичайно встановлюють два механізми підйому. Вантажопідйомність таких кранів позначають дробом, у чисельнику указують вантажопідйомність головного, а в знаменнику вантажопідйомність допоміжного механізму (15/3; 20/5 і т.ін.)
Прольоти кранів складають 7.5...34.5м. Найбільше часто застосовують крани з прольотами 16,5; 22.5 і 28.5м.
Для мостових кранів вантажопідйомністю 5... 16т передбачена висота підйому 8, 10, 12.5 і 16м; для кранів вантажопідйомністю 20...50т - висота підйому 8,10 і 12.5м. Швидкість підйому вантажу 0.004...0.32м/с.
На механізмах підйому і пересування
передбачена установка
Кранові механізми повинні бути оснащені гальмами закритого типу, що діють при знятті напруги.
На кранових установках допускається застосування робочої напруги до 500В. Тому кранові механізми постачають електроустаткуванням на напругу 220, 380 і 500В перемінного струму і 220, 480В постійного струму. У схемі керування передбачають максимальний захист, що відключає двигун при перевантаженнях і к.з. Нульовий захист самозапуск двигунів при подачі напруги після перерви в електропостачанні. Для безпечного обслуговування устаткування, що знаходиться на фермі моста, установлюють блокувальні контакти на люку і
дверях кабіни. При відкриванні чи люка чи дверей напруга з електроустаткування крана знімається.
Електричне устаткування, особливо комутаційна апаратура, що підводить напругу до головних контактних проводів і живильним шинам крана, повинне розташовуватися в зручних для обслуговування і легкодоступних місцях. Монтаж сполучних проводів на металоконструкції з метою виключення механічного ушкодження виконується броньованим кабелем чи проводом, перетином не менше 2,5мм , протягнених у металевих трубах. Для попередження про небезпеку враження струмом відкриті струмоведучі частини зафарбовують у яскраві кольори, а корпуса електричних апаратів і машин з'єднують з контуром, що заземлює, через металеву ферму і підкранові колії.
1.4. Кінематичні схеми основних механізмів.
Роботу основних механізмів крана розглядають по кінематичних схемах. Оскільки двигуни зазвичай мають кутову швидкість, значно більшу, ніж швидкість підйомного барабана або ходових коліс моста або візка, той рух до робочих органів механізмів крана передається через редуктори
Для механізмів підйому найбільше застосування отримали схеми з поліспастом, за допомогою якого рух від барабана передається крюку.
На малюнку 1.3 представлена схема механізму візка, який зазвичай має чотири ходові колеса, два з яких, сполучені валом, приводяться в рух через редуктор від двигуна.
Рис. 1.2 Кінематична схема підйомного механізму
Рис. 1.3 Кінематична схема візка
2 Розрахункова частина
2.1 Розрахунок механізму пересування візка мостового крана
Початкові данні для проектування електропривода механізму пересування візка мостового крана
|
номінальна вантажопідйомність переміщення, кг……….…. |
10000 |
|
|
маса візка, кг…………………………………………………… |
4200 |
|
лінійна швидкість пересування візка, м/хв…………………. |
37,5 |
|
діаметр ходового колеса, мм…………………………………. |
350 |
|
діаметр цапфи ходового колеса, мм…………………………. |
70 |
|
передаточне число механізму………………………………… |
20 |
|
ККД механізму………………………………………………… |
0,85 |
|
довжина шляху що проходить візок, м……………………… |
16 |
Розрахунок потужності та вибір приводного електродвигуна механізму пересування візка
Швидкість лінійного переміщення
Швидкість обертання колеса знаходимо за формулою
Тоді:
Для знаходження ККД передачі приймемо:
ККД муфти ;
ККД зубчатої передачі ;
ККД черв’ячної передачі ;
ККД редуктора .
ККД передачі буде знайдено за формулою:
Визначення моментів
опору горизонтального переміще
Визначення моментів
опору горизонтального переміще
Середнє значення моменту
Для вибору двигуна приймемо коефіцієнт, що враховує необхідність подолання динамічних навантажень , тоді
Потужність двигуна
Вибiр виду двигуна
При виборi системи керування вiдповiдно на пiдставi заданого дiапазону регулювання, значения та характеру статичного навантаження вибираеться тип кранового двигуна. На пiдставi розрахунків вибираємо двигун:
Двигун типу 4А112МЧ/2 потужністю 4,2 кВт; ; ; ; ; В; ; ; ; Ом; Ом; Ом; Ом; .
Користуючись паспортними
де f - частота струму живлячо~ мережi, Гц;
р - кiлькiсть пар полюсiв двигуна.
Номiнальна кутова швидкiсть двигуна
де - номiнальна частота обертання двигуна, об/хв.
Номiнальний момент електродвигуна
Визначимо критичний момент двигуна за паспортними даними двигуна
Задаючись значенням ковзання, знаходимо вiдповiднi йому значения моменту та кутової швидкостi з рiвняння
Механічна характеристика двигуна приведена на рис. 2.1
Рис. 2.1 Механічна характеристика двигуна
Розрахунок пуску
Вибираємо значення максимального й мінімального пускових моментів
Для розрахунку пускових
опорів побудуємо механічні
Рис.2.2 Механічні характеристики пуску двигуна
З пропорціональних залежностей між ковзанням та опором ланцюга ротора слідує, що для моменту пуску будемо мати
звідки
Після шунтування першого пускового ступеня
звідки
Аналогічно, опір другого ступеня
Графічний метод розрахунку перехідних процесів
Механічні перехідні
процеси мають місце в
Незважаючи на те, що графічні і графоаналітичні методи являються наближеними, не дозволяють робити загальних висновків і дають лише приватні рішення, вони широко застосовуються.
Найбільш розповсюджений є метод кінцевих різниць, який полягає в тому, що весь процес розбивають на окремі ділянки і дійсні криві замінюють ступінчастими. На кожній дільниці (ступені) алгебраїчну суму вказаних моментів приймають постійною і рівною середньому значенню для даної ділянки. Окремо для кожної ділянки проводять розрахунок перехідного процесу на підставі рівняння руху привода.
В роботі розрахуємо перехідний процес методом площин. Цей метод застосовується для розрахунку перехідних процесів при опірному пуску асинхронного двигуна. Цей метод графоаналітичний, тому що відрізки часу визначаються не за допомогою креслення, а за допомогою розрахунку по формулі
Розрахуємо данні для побудови перехідних процесів асинхронного двигуна й занесемо їх в табл. 1
Параметри |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
10 |
20 |
40 |
16 |
25 |
11 |
24 | |
29 |
26 |
20 |
28 |
21 |
26 |
24 | |
0,058 |
0,130 |
0,340 |
0,097 |
0,202 |
0,071 |
0,317 |
Загальний час пуску на усіх ступенях буде
Перевiрка вибраного двигуна на вiдповiднiсть заданому режиму роботи
Конкретно потужнiсть двигуна з вибраного типу електродвигунiв визначасться двома факторами: розрахунковою потужнiстю, яка вiдповiдас еквiвалентному навантаженню, вiднесеному до номiнальної тривалостi включения ПВ, i можливiстю впевненого пуску при максимальному моментi статичного навантаження.
Номiнальна потужнiсть вибраного двигуна, кВт, при номiнальнiй ПВ повинна бути рiвна або бiльше розрахункової потужностi двигуна.
де - визначається з формули (1.3), кВт;
- коефiцiент динамiчних втрат;
- коефiцiент режиму роботи;
- коефiцiент регулювання, визначається;
- зведений момент iнерцiї двигуна, ;
- коефiцiент використання двигуна ( = 1, для механiзмiв, якi мають високу виробнiсть, для асинхронних двигунiв 0,85);
n - частота обертання, яка вiдповiдас номiнальнiй швидкостi механiзму, об/хв. (середньоквадратично за цикл роботи);
- розрахункова ТВ електродвигуна,
де - частота обертання двигуна при пересуваннi вiзка з вантажем, об/хв.;
- частота обертання двигуна при пересуваннi порожнього вiзка, об/хв.;
, - час пересування. вiзка з вантажем i порожнього вiзка вiдповiдно, с.
Якщо значення в квадратних дужках буде рiвним нулю або вiд’ємним, значить двигун з прийнятою системою регулювання взагалi не придатний.
Визначення розрахункової тривалостi включения двигуна
Пересування вiзка з вантажем. Зведений момент iнерцiї визначається за формулою
де - момент iнерцiї двигуна;
- швидкiсть пересування вiзка, м/с;
-кутова швидкiсть двигуна, 1/с (визначасться з механічної характеристики),
Динамiчний момент при розгонi двигуна
де - пусковий момент двигуна, Нм. Для двигуна з фазним ротором можна прийняти ;
- усталене значения моменту при пересуваннi вiзка з вантажем,
Час розгону двигуна при пересуваннi вiзка з вантажем
де - синхронна кутова швидкiсть двигуна, 1/с
Час гальмування двигуна при пересуваннi вiзка з вантажем
де
де
де
де - коефiцiент, враховуючий тертя колiс об рейки (К=2);
- коефiцiент тертя в
- коефiцiснт тертя ходового колеса ( =0,001),
Пересування вiзка без вантажу:
Час розгону двигуна при пересуваннi вiзка без вантажу
де
де - швидкiсть двигуна визначається з механiчної характеристики за відомим моментом на валу двигуна при пересуваннi вiзка без вантажу ( ) ( =102,5 1/c)
де - к.к.д. двигуна при частковому навантаженi,
З графіку залежності , вiдносно кривої , знаходимо значення
Час гальмування двигуна без вантажу
де = 64, 1/с - швидкiсть визначасться з механiчної характеристики за відомим динамiчним моментом при гальмуваннi ( )
Визначення часу усталеного руху візка:
Час усталеного руху вiзка з вантажем
де - довжина шляху, який проходить вiзок в усталеному режимi з вантажем
де - довжина шляху, який проходить вiзок при розгонi, м;
- довжина шляху , який проходить вiзок при гальмуваннi, м;
