Содержание лист Введение -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 1. Общая часть 1.1 Требования к электроприводу производственного механиз·ма _____________________________________________________________________________________________________________________ 8 1.2 Выбор системы электропривода ____________________________________________________________________________ l О 1.3 Выбор рода тока и величины питающего напряжения __________________________________11 2. Технологическая часть 2 .1 Технологический процесс и роль проектируемого оборудования _______________________________________________________________________________________________________________13 3. Расчетная часть 3.1 Расчет мощности и выбор электродвигателей __________________________________________________1 4 3.2 Выбор систем управления ________________________________________________________________________________________34 3.3 Разработка схем силовых и оперативных цепей управления электроприводами крана __________________________________________________________________3 6 3.4.Расчет и выбор аппаратов управления и защиты _____________________________________________3 7 3. 5 Описание работы схемы управления ---------------------------------------------------------------------42 4. Специальная часть Расчет токоведущих устройств -------------------------------------------------------------------------------------43 5. Мероприятия по технике безопасности 5.1 Техника безопасности и мероприятия по охране труда при монтаже (эксплуатации) электрооборудования _____________________________________4 5 6. Краткий вывод --------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 7 Списо•� использу ем ой литературы --------------------------------------------------------------------------4 8 Приложение 1. Спецификация на проектируемое электрооборудование Приложение 2. Графическая часть на одном листе формата Al. 24.КП.000 000.05.10.ПЗ J,Jзм. Лист Разраб. Пров. № докум. Подп. Дата Харькова Бобков 1-----------1-----1-- -- Н.контр Утв. Электрооборудование мостового электрического крана Пояснительная записка Лит. .1 vl. 1 1 Лист Листов 50 КРВУЗ �IЭПС 101 1111 з Введение Электрические подъёмные краны это устройства служащие для вертикального и горизонтального перемещения грузов. Подвижная металлическая конструкция с расположенной на ней подъемной лебёдкой являются основными элементами подъёмного крана. Механизм подъемной лебёдки приводится в действие электрическим двигателем. Подъемный кран представляет собой грузоподъемную машину циклического действия, предназначенную для подъема и перемещения груза, удерживаемого грузозахватным устройством (крюк, грейфер). Он является наиболее распространенной грузоподъемной машиной, имеющей весьма разнообразное конструктивное исполнение и назначение. Мостовой кран (рис.1) 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 1.1 - Общий вид мостового крана. Любой современный грузоподъемный кран в соответствии с требованиями безопасности, может 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). По заданию проекта необходимо спроектировать электрооборудавание и электропривод для механизма подъема. 24 КП.000 000.05.10. ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 4 Типичная кинематическая схема механизма подъема крана приведена на рисунке 1.2. Грузоподъемные машины изготовляют для различных условий использования по степени загрузки, времени работы, интенсивности ведения операций, степени ответственности грузоподъемных операций и климатических факторов эксплуатации. Эти условия обеспечиваются основными параметрами грузоподъемных машин. К основным параметрам механизма подъёма относятся: грузоподъемность, скорость подъема крюка, режим работы, высота подъема грузозахватного устройства. гj 1 3 l \:, Iх � I 1 / ,r\/ х 1 х: I /\ \ I J 1 - тормоз; 2 - двигатель; 3 - редуктор; 4 - барабан; 5 - полиспаст Рис. 1.1. Кинематическая схема механизма подъема. Номинальная грузоподъемность - масса номинального груза на крюке или захватном устройстве, поднимаемого грузоподъемной машиной. Скорость подъема крюка выбирают в зависимости от требований технологического процесса, в котором участвует данная грузоподъемная машина, характера работы, типа машины и ее производительности. Режим работы грузоподъемных машин цикличен. Цикл состоит из перемещения груза по заданной траектории и возврата в исходное положение для нового цикла. Все многообразие грузоподъемных кранов охвачено восемью режимными группами 1К-8К. Классификация механизмов по группам режимов работы осуществляется по параметрам суммарного времени работы механизмов за срок службы и степени усредненного нагружения крана. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 5 1 - тормоз; 2 - двигатель; 3 - вал; 4-6 - муфта; 5 - редуктор; 7 - ходовое колесо Рис. 1.3. Кинематическая схема механизма передвижения моста с раздельным приводом 1 4 1 - двигатель; 2 - редуктор; 3 - вал; 4 - ходовое колесо Рис. 1.3. Кинематическая схема механизма передвижения тележки 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 6 Условия работы и общая техническая характеристика электрооборудования механизма подъема мостового крана. Повышенная опасность работ при транспортировке поднятых грузов требует при проектировании и эксплуатации соблюдение обязательных правил по устройству и эксплуатации подъемно-транспортных машин. На механизмах подъема и передвижения правилами по устройству и эксплуатации предусмотрена установка ограничителей хода, которые воздействуют на электрическую схему управления. Конечные выключатели механизма подъема ограничивают ход грузозахватного приспособления вверх, а выключатели механизмов передвижения моста и тележки ограничивают ход механизмов в обе стороны. Предусматривается также установка конечных выключателей, предотвращающих наезд механизмов в случае работы двух и более кранов на одном мосту. Исключение составляют установки со скоростью движения до 30 м/мин. Крановые механизмы должны быть снабжены тормозами закрытого типа. Действующими при снятии напряжения. На крановых установках допускается применять рабочее напряжение до500 В, поэтому крановые механизмы снабжают электрооборудованием на напряжения 220, 380, 500 В переменного тока и 220, 440 В постоянного тока. В схеме управления предусматривают максимальную защиту, отключающую двигатель при перегрузке и коротком замыкании. Нулевая защита исключает самозапуск двигателей при подаче напряжения после перерыва в электроснабжении. Для безопасного обслуживания электрооборудования, находящегося на ферме моста, устанавливают, блокировочные контакты на люке и двери кабины. При открывании люка или двери напряжение с электрооборудования снимается. При работе крана происходит постоянное чередование направления движения крана, тележки и крюка. Так, работа механизма подъема состоит из процессов подъема и опускания груза и процессов передвижения пустого крюка. Для увеличения производительности крана используют совмещение операций: Время пауз, в течение которого двигатель не включен и механизм не работает, используется для навешивания груза на крюк и освобождение крюка, для подготовки к следующему процессу работы механизма. Каждый процесс движения может быть разделен на периоды неустановившегося движения (разгон, замедление) и период движения с установившейся скоростью. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 7 1.Общая часть 1.1 Требования к электроприводу производственного механизма В промышленности и на транспорте важная роль отводится погрузочно­ разгрузочным машинам, среди которых одно из первых мест занимают электрические краны. Эффективность работы крана во многом зависит от надежности и качества работы их электрооборудования. Современное крановое электрооборудование специально приспособлено для работы в тяжелых условиях при большой частоте включений, высокой влажности воздуха, резких изменениях температуры, широком диапазоне нагрузок, наличии постоянных толчков, сотрясений и вибраций. Кроме того, к электрооборудованию, установленному на передвижных перегрузочных машинах, предъявляются весьма жесткие требований в смысле безопасности обслуживания, простоты эксплуатации и надежности в работе. Все крановые электроприводы должны иметь надежную максимальную защиту от коротких замыканий и перегрузок, причем эта защита должна обеспечиваться надежными электромагнитными токовыми реле с дублированием их плавкими предохранителями. Применять тепловые реле для защиты крановых электроприводов не разрешается. Крановое электрооборудование должно обеспечивать надежную, безопасную работу механизмов крана при любых температурных и метеорологических условиях, при наличии влаги, пыли, сильной вибрации, в широком диапазоне нагрузок. Все крановые двигатели работают в повторно-кратковременном режиме. Двигательные механизмы крана должны работать в двух направлениях, как в прямом, так и в обратном, то есть все электроприводы должны иметь реверс. Исходя из технологического процесса и режима работы крана, для двигателей не требуется большой диапазон регулирования. Электрическая схема управления электродвигателями крана должна исключить: - самозапуск электродвигателей после восстановления напряжения в сети, питающей кран; - пуск электродвигателя контактами предохранительных устройств (концевых выключателей). Особые требования предъявляются к монтажу кранового электрооборудования, от качества которого зависит безопасность обслуживания. В частности, рубильники, автоматические выключатели, защитные панели и панели управления рекомендуется устанавливать в закрытых шкафах. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 8 Монтаж проводов на кране следует производить бронированным кабелем. Производительность крановых механизмов в немалой степени зависит также от свойств и качеств приводных электродвигателей. Форма характеристик, регулировочные и перегрузочные способности крановых электродвигателей должны отвечать всем требованиям, которые предъявляются к ним приводными механизмами. При перегрузке громоздких штучных грузов те же электроприводы должны при необходимости обеспечить низкие скорости как при подъеме, так и при спуске. Циклический характер работы крана требует от всех его электроприводов быстрого разгона и торможения, минимальных затрат времени на реверсе, широкого диапазона скоростей при перегрузке разнообразных грузов. Для выбора системы электропривода необходимо четко представлять себе технологические требования к приводу того механизма, для которого он выбирается. Установление таких требований облегчает выбор оптимальной системы электропривода, т. е. такой, которая наиболее проста и дешева из всех систем, обеспечивающих желаемые эксплуатационные показатели механизма. 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 1 О: 1 и более) в связи с тем, что тяжелые грузы целесообразно перемешать с меньшей скоростью, а пустой крюк или ненагруженную тележку - с большей скоростью для увеличения произ­ водительности крана. Пониженные скорости необходимы также для осуществления точной остановки транспортируемых грузов с целью ограничения ударов при их по­ садке и облегчают работу оператора, так как 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 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 ме­ ханизмов передвижения; второе условие необходимо для обеспечения высокой производительности крана. 4. Реверсирование электропривода и обеспечение его работы, как в двигательном, так и в тормозном режиме. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 9 1.2 Выбор системы электропривода. Выбор системы электропривода определяется основными факторами: грузоподъемностью крана, скоростью передвижения, требуемым диапазоном регулирования скорости и жесткостью механических характеристик, числом включений в час. Из систем электроприводов кранов на 3-х фазном токе наиболее распространены приводы от асинхронных электродвигателей с фазным ротором и регулированием скорости вращения в цепи ротора с диапазоном регулирования скорости вращения 1 :3, что мы и предусматриваем в данном курсовом проекте. Такие двигатели характеризуются повышенной перегрузочной способностью, большими пусковыми моментами при сравнительно небольших пусковых токах; малым временем разгона (от 0,3 до 5,2 с), допустимое число включений в час равно 120, продолжительность рабочего цикла при продолжительности включений равной 40%, равна 1 О минутам. Механическая характеристика этих двигателей в рабочей части жесткая. Что приводит к весьма малому изменению частоты вращения при значительном изменении момента нагрузки. Поэтому на проектируемый мостовой кран устанавливаем электропривод с асинхронными электродвигателями с фазным ротором при легком режиме работы. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 10 1.3 Выбор рода тока и величины питающего напряжения Электрооборудавание кранов может быть выполнено как на переменном, так и на постоянном токе. Достоинства питания на переменном токе: 1. Относительно меньшая стоимость асинхронных двигателей по сравнению с двигателями на постоянном токе. 2. Меньшая масса двигателей (в 2-3 раза). 3. Простота обслуживания и ремонта асинхронных двигателей. 4. Меньше эксплуатационные расходы. Недостатки питания на переменном токе: 1. Невозможность широкого и плавного регулирования скорости при подъеме и особенно при отсутствии груза на малых скоростях. 2. Электрооборудование на переменном токе чаще выходит из строя в результате однофазных замыканий на землю. Достоинства питания на постоянном токе: 1. Возможность получения жестких характеристик при опускании груза, что требуется для высокой точности работы. 2. Для питания электроустановок требуется две троллеи, а не три, как на переменном токе. Недостатки питания на постоянном токе: 1. Применение дорогостоящих выпрямительных устройств. Но при всех преимуществах постоянного тока, решающим при выборе рода тока фактором является экономичность и простота в обслуживании, поэтому для питания электроустановок, находящихся на крановых механизмах мостового крана принимаем переменный ток. После выбора рода тока необходимо выбрать величину питающего напряжения (660/380; 380/220; 220/127 В). При выборе величины напряжения следует принимать во внимание, что чем выше напряжение, тем меньше тока потребляет двигатель при той же мощности З Р,-1 = ✓ иHIн · cos rp · 77н Применение напряжения 660/380 В, ухудшает условия техники безопасности, а также приводит к более частым пробоям изоляции, а следовательно к снижению надежности. Для освещения требуется понижающий трансформатор. Применение напряжения 220/127 В, весьма благоприятно, но требует увеличения сечений проводов. Рациональнее всего является питание 380/220 В, так как оно позволяет подключить электродвигатель на 380 В при соединении фаз звездой, и на 220 В при соединении фаз в треугольник. Позволяет питать осветительные установки непосредственно от силовой сети. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 11 Питание электроустановок, находящихся на кране должно осуществляться переменным трехфазным напряжением 380/220В. Таким образом, для механизмов крана наиболее подходят электродвигатели переменного тока с фазным ротором, так как они удовлетворяют требованиям к электроприводу. Из вышеизложенного видно, что питание электроустановок, находящихся на кране должно осуществляться переменным током, промышленной частоты 50 Гц питающим напряжением (380/220 В). 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 12 2. Технологичес1�ая часть 2.1 Технологичес1�ий процесс и роль прое1�тируемого оборудования Прокатное производство является завершающей стадией металлургического производства выпускающей конечную продукцию в виде проката различного сортамента и назначения. Проектируемый мостовой кран расположен в цехе непрерывного заготовочного стана. В состав цеха входят становой пролёт, машинный зал и склады заготовок. Стан состоит из трёх групп клетей, расположенных в одну линию прокатки. В первой группе две клети, которые предназначены для блюмов увеличенного сечения. Вторая группа клетей выдаёт блюмы меньшего сечения, которые следуют по рольгану прямо в третью группу клетей для получения заготовок меньшего сечения или отводятся в сторону и направляются на склад где их и разгружает проектируемый мостовой кран. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 13 3. Расчетная часть. 3.1. Расчет мощности и выбор электродвигателя механизма подъема 3.1.1 Рассчитываем максимальную статическую мощность двигателя механизма подъема необходимую для подъема номинального груза: Ре где где = (Gг + Go) *V п 1000* Гl м к Вт (1) Gг = 9,81* т г =9,81*10000 = 98100 Н -вес поднимаемого груза; т г = 10000 кг - масса груза; 0 0 = 9,81* т 0 = 9,81*490 = 4806,9 Н - Вес грузозахватного устройства; т 0 =490 кг - масса грузозахватного устройства; V = 0.2 м/с -скорость подъема; Тl м = О, 7 - коэффициент полезного действия механизма подъема; рс _ 98100 + 4 806,9 * 0,2 _ - 1 ООО* О' 7 - 29' 4 кВ т 3.1.2 Рассчитываем предварительную мощность двигателя механизма подъема: р'nРЕд где (2) = К * Р с кВт К = 0,8 - коэффициент учитывающий цикличность работы механизма подъёма Р� rЕд = [1] 0,8* 29, 4 = 23,52 кВт 3.1.3 Рассчитываем скорость вращения двигателя механизма подъёма: OJo = где 2V. п * i* k Dб п (3) рад/сек V п = 0,2 м/с - скорость подъёма груза; i = 41 - передаточное число редуктора; kп = 2 - кратность полиспаста; D 6 = 0,52 м - диаметр барабана; OJ o = 2*0·2* 4 1* 2= 6308 рад/сек 0.52 со = n/9,55 63,08*9,55 = 602,41 об/мин 3.1.4 Определяем время цикла механизма подъёма: 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 14 3600 tn = Nц где N ц = 1 О - число циклов в час; tц = (4) 3600 = 360 с 10 3.1.5 Определяем время одной операции: t,,= Нп V (5) п где Н п = 5, 8 м - высота подъёма; V =0.2 м/с - скорость подъёма; t Р = 5, 3 О' 2 = 29 с 3.1.6 Определяем ориентировочную продолжительность включения: где * ПВО/'%= K, t,,*100 tl[ К, = 4 - количество операций в течении одного цикла; (6) 4 * 29 ПВ ог % = 360 * 100 = 32,22 % 3 .1.7 Рассчитываем предварительную мощность двигателя механизма подъёма при каталожной продолжительности включения: р р, ПР!:)( р ПРЕЛ ПРЦl\j V = П В m, пв (7) /{АТ 23, 52� = 21,17 кВт 3.1.8 Производим предварительный выбор двигателя механизма подъёма по каталогу по следующим условиям: р >р н - ПРГ:)_( OJ н ;::; OJ дв кВт-' рад/с Выбираем по ( [2] табл.4 стр.13 ) асинхронный электродвигатель с фазным ротором (380 В, частотой 50 Гц и ПВ = 40%) серии МТН511-8, Рн = 28 кВт, nн =705 об/мин со дв = 2 * п* n = 60 2* 3 14 * 705 = 7 3,7 9 рад/сек; ' 60 28 > 21,17 кВт 63,08 � 73,79 рад/сек Технические данные двигателя приведены в таблице 3.1. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 15 Таблица 3.1 Тип двигателя Рн, кВт О) рад/сек Iст, I ото а р р МТН511-8 28 73,79 71 64 А Мном COS<p 1000 0,72 Нм 1,07 85 3.1.9 Определяем статический момент, приведённый к валу двигателя при подъёме груза: = (G г +G o)*D6 Н *.1 * Г] н *2 М ( 98100 + 480 6,9)* 0,5 = 765,68 Нм М пг = 2*24* 0 ' 7 *2 М ПГ к (8) 11 3.1.1О Рассчитываем статический момент, приведённый к валу электродвигателя при опускании груза: Мет= (Gг +Go)*D б *r; н Нм Кп * i*2 ( 98 100 + 480 6,9)* 0,5 * 0,7 =375,18 Мсг = 2*24*2 (9) 3.1.11 Рассчитываем статический момент, приведённый к валу электродвигателя при подъёме груза: М по = Gо *Dб Нм К * i * Г] о *2 (1 О) 11 где 11о - коэффициент полезного действия при минимальной загрузке 110 = f (Кз) где К3 - коэффициент загрузки 3.1.12 Рассчитываем коэффициент загрузки: Go К = з Go + Gг 480 6, 9 К = = О,О5 з 4806,9 + 98 100 М = 480 6, 9 * 0,5 = 35 77 Нм по 2*24* О ' 7 *2 (11) 3.1.13 Рассчитываем статический момент приведённый к валу двигателя при опускании грузозахватного устройства: Изм. Лист №Документа Подпись 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Дата Лист 16 - Go*Dб *(2 llo -1) Нм М со Кп * i * 2 0 6 9 * О,52 ( 0 - 1) = 8 '84 Нм * 2 ' 79 М со = 48 ' 2 * 41 * 2 (12) 3.1.14 Рассчитываем среднеквадратичный момент: М в= с.к . \ м с.кв = М�г + М�г + М�о + М�о Нм (13) 4 765,68 2 2 2 2 +375, 18 +35,77 +8 ,84 4 =426,73 нм 3.1 .15 Производим проверку выбранного двигателя по условию: :н =1-1,2 СР.КВ. где Мн =� ffiнд (14) (15) Нм М = 28 ооо =379 '46 Нм н 7 3 ' 79 Мн = 379,46 = О'8 9 Мс.кв 426,73 rJ Это соотношение удовлетворяет нашему условию. 3.1.16 Для определения величины приведённого к валу двигателя динамического момента пользуемся уравнением: Мдин где dw = Jэ -Нм, (16) dt 2 dw - - ускорение или замедление ротора двигателя, рад/с ; dt 2 Jэ - приведённый к валу двигателя момент инерции системы, кгм 3.1.17 Определяем эквивалентный момент инерции: (17) Jэ=Jд +J/1{ +J\I +J pcr) +Jr, +J,,_д где Jr) - момент инерции двигателя (по каталогу); 1 11 момент инерции тормозного шкива; J момент инерции муфты и быстроходного вала редуктора; теля; J Р"'' - момент инерции редуктора, приведённый к валу двига lr, - момент инерции барабана, приведенный к валу двигателя; нтов системы, J 11.д. - момент инерции поступательно-движущихся элеме , - 11 - приведённые в валу двигателя. Лист 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата 17 3.1.18 Определяем момент инерции при перемещении груза: (G1 + Go)*V = 2 J пд 9.81*си 2 (98100 + 4806, 9)*0, 22 =0 1 1 кг/м2 J пд = 2 9.81*63,08 0 8) 3 .1.19 Определяем момент инерции при перемещении грузозахватного устройства: J 2 G *V (19) --�о пд - __ 9.81* о/ 6,9*О, 2 2 =О 005 кг/м2 J пд = 4980 2 .81*63,08 ' 3.1.20 Т.к. момент инерции редуктора и барабана в каталогах не приведены то эквивалентный момент при перемещении груза определяем по формуле: J эг = где к * (J +J +J J+Jпд д (20) 1lt К = l,15-коэффициент учитывающий приближённо момент инерции редуктора и грузового барабана J =0 3*J J =0.3*1 07=О 3 2 кг*м2 J =0.15*J J =0.15*1,07=0,16 кг*м2 J 31. =1,15*(1,07 +О,3 2+0,16)+0,3 1 = 2,09 кг*м2 • /ll {) ' lll ) д ,\1 (21) (22) 11 3.1.21 Определяем эквивалентный момент инерции при перемещении грузозахватного устройства: J ЭО = К *(Jд + J 11, + JJ+ J пдо J 30 =1,15*(1,07+О,32+0,16)+0,31 = 2,09 кг*м2 (23) 3.1.22 Определяем предельно допустимое значение ускорения двигателя: (24) где 2 =0.09 м/сек по [2 с.49,рис.1O] - моментально допустимое значение ускорения груза. al'\/ax 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 18 dw dt 0 -= 82*2*0,09 2 = 8, 38 рад/сек2 0,52 3.1.23 Определяем средний пусковой момент развиваемый двигателем при подъёме груза: (25) где определяем динамический момент системы при подъёме груза мдин =Jэг 2'* К *аР.11ах Dr, 2 М =2.09 *41*2*0·09=59.32 НМ )(ИН 0.52 М СРП =765.68 + 59.32=825 Н м l П (26) 3.1.24 Определяем время разгона при подъёме груза: =J t !'ПГ t /'П/' ЭГ й) /(ОН - й) НА'! (27) Мип-Мm =2 09 73,79 - О =2 6 с ' ' 825-765' 68 3.1.25 Определяем время разгона при опускании груза: t =J !'СГ ЭГ -2 ' 09 t!'СГ - й) КОН - й) НАЧ (28) Мсг 73 79 О , - - О ' 41 С 375,18 3.1.26 Определяем средний пусковой момент при подъёме и опускании грузозахватного устройства: м = l,2* СР П м (29) Н М>,,п=1,2*379,46= 455,35 Нм 3.1.2 7 Определяем время разгона при подъёме грузозахватного устройства: t = J * й) [(ОН ЭО !'ПО м С!'П - м й) НАЧ (30) ПО = 2 09* 73,79 - О = 1 9 с ' t!'ПО 825-35' 77 О ' 3.1.28 Определяем время разгона при опускании грузозахватного устройства: 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 19 t . = J ЭО * О) !ШН - О) НА'! !'СО (31) Мu'п + Мсо - ' t Pco -2 9 09 * 73, - О - О, 1 9 С 825+8,84 3.1.29 Рассчитываем момент тормозного устройства: Мт где = К1* Мп (32) Кт = 1,5 - коэффициент запаса для лёгкого режима работы М7 = 1,5*375,18 562,77 Нм = 3.1.3 О Определяем время торможения при подъёме груза: t !ПГ = J ЭГ * О) НА'! - О) КОН М1 + (33) Ми 73, 79- О tтг = 2' 09 * 562 77+375 ' , 18 = О 16 ' С 3.1.31 Определяем время торможения при опускании груза: t !('Г =J Э (34) *OJHA'I-OJ!{OH м7- Мсг /' 73,79- О - 09 * - О 82 ln·i·-2 562,77-375,18 ' ' С 3.1.32 Определяем время торможения при подъёме грузозахватного устройства: t !ПО =J эо * t !СО 2' 0 9 * - м (35) OJHA'f-OJ[{OH 7 +М по 73,79 -О - О 25 562,77+35,77 ' С 3.1.33 Определяем время торможения при опускании грузозахватного устройства: t п·о. = J эо * О) НАЧ - О) К (36) ОН М1-Мпо t -2' 09 * !ПО - 73,79- О - О 29 562, 77-35,77 - , С 3.1.34 Определяем путь прохождения груза при подъёме: 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 20 н н РПГ = �Л * t РП/ (37) = ; * 2 , б = о, 2 6 м 0 2 РЛ! (38) 3.1.35 Определяем путь прохождения груза при его опуск ании: Н н н н _Vп* -т t !'С! (39) 0 2 = ; * 0, 4 1 = 0, 04 М PCI' _Vп* тс1· - -2TCI' РС!' t тп· О, 2 = *,08 2 = 0,08 2 (40) М 3.1.36 Определяем путь прохождения гр зозахватно о т ой ва г ус р ст при его одъёме: у п н Н Н Н !'ПО РЛО Vп* =т = tl'ПO ;2 * О, 19 = О, 0 (41) 02 м _Vп* t то 1по-т то = (42) О, 2 * О, 2 5 = О, 0 3 м 2 3.1.37 Определяем путь прохождения гр зозахватного трой тва ус при его оп ка у с ус нии: _Vп* t !'СО !'СО - - (43) 2 Н !'со = 0 2 * о, 19 = о, 0 2 н ; Н н Изм. Лист _Vп* тсл--2- fпо ТС'О (44) 0 2 = ; * 0, 2 5 = 0, 03 М №Документа Подпись Дата 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Лист 21 3.1.3 8 Определяем путь прохождения груза при его подъёме с установившейся скоростью: Нуш=Н п-fl,,m·- Hm, (45) Н уш =5,8-0,26-о,02 =5,52 м 3.1.39 Определяем путь прохождения груза при его опускании с установившейся скоростью: н УС/ н н /'(/ -н = 17 - (46) !С/ flУСТ =5,8-О,04 -О,08 =5, 68 м 3.1.40 Определяем путь прохождения грузозахватного устройства при его подъёме с установившейся скоростью: Н Уп о=Н 17- Нгпо-Hmo Н Упо= 5,8-О,02-О,03=5,75 (47) М 3.1.41 Определяем путь прохождения грузозахватного устройства при его опускании с установившейся скоростью: н н УСО УСО = н н П - /'СО - н (48) ТСО =5,8-0,02-0,03=5,75 М 3.1.42 Определяем время работы с установившейся скоростью при подъёме груза: t = Н уш (49) Vп УП!' 5.52 27.6 f ·vпг· =--= 0.2 С 3.1.43 Определяем время работы с установившейся скоростью при опускании груза: t УСТ t· V('/ = НУс1· (50) Vп - 5.68 - 28 4 0.2 - • С 3.1.44 Определяем время работы с установившейся скоростью при подъёме грузозахватного устройства: 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 22 fупо = Нуп о (51) Vп 5. 75 = - 28 . 75 С f ·vпo= 0.2 3.1.45 Определяем время работы с установившейся скоростью при опускании грузозахватного устройства: t УСО = н (52) УСО V п 5. 75 f .vco = 0_ 2 = 28 . 75 С 3.1.46 Рассчитываем фактическую продолжительность включения: пв ф % = t !'ПГ +tY/71' + t пв % = Г !'(' + f.vcг ; t РПО +fупо+t!'СО+fyco * 100 (53) 1/ 2 , 6+27 , 6+0, 41+28, 4+0, 19+28, 75+0, 02 +28, 75 360 Ф * 1 00 = 3 2 ' 42 % 3.1.4 7 Определяем расчётный эквивалентный момент: _ МЭР - \ 2 * 2 * м с2 1· * f J'CJ +м 2 * f.vп + м с1' +м 171' fупг + п f 1'171' f Р/71' * + f y/71' +f гсг +f .vn· * u· + * * МС/'п f 1,по + М по fуп о + м стп f !'СО + м со fyco +f Р п о + fупо + f !'СО +f.vco 2 + М Э Р= 1 2 2073 43, 62 \ +2073 43, 62 = 2 2 (54) * 2, 6+586265, 86 * 27, 6+140, 76 * 0, 41+140, 76 * 28, 4 + 2 , 6+27, 6+0, 41+28, 4 + * О, 19+1279, 49 * 28, 75+207343, 62 * О, 19 +78, 15 * 28, 75 = +О, 19 +28 , 75+ О, 19 +28, 75 1683 9867' 92 116' 8 9 = 1144065' 94 = 379 ' 6 Нм \/ 3.1.48 Рассчитываем эквивалентный момент соответствующий продолжительности включения выбранного двигателя: Мэ = ПВФ % Мэр� П В (55) 1<% М э = 379 , 6�34 1, 64 Нм 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 23 3.1.49 Производим проверку двигателя на нагрев по условию: Мэ�Мн 341,64 � 379,46 3.1.50 Производим проверку двигателя на перегрузочную способность по условию: (О,8 + О,85) * М МА!(("}(Н ?: l,3М МАКС НАГ!' О,85* М МА/(СЩЗ ?: l,3М МА!(С'НАГ!' м М МА/(С)[Н = м (56) Н максимальный момент из нагрузочных диаграмм рис.3.1; 1,3- коэффициент, учитывающий возможные пики момента при реостатном пуске; 0,85*1 ООО?:1,3* 893,46 850 � 1161,5 выбранный двигатель не проходит по условию О,82 * М МА/(с.лн?: 1,3М мА�(с.нАгР поэтому выбираем по ( [2] табл.4 стр.13 ) двигатель МТН512-8. Технические данные двигателя приведены в таблице 3.2. Таблица 3.2 м Тип со Iст, Iр отор а lд в COS<p Рн, Т]н Мно 2 двигателя кВт к А % А Нм к гм рад/се МТН512-8 мAi(cнAi'f' - 38 73,79 89 77 1,42 1370 0,74 85 О,85*1370?:1161,5 1164,5 > 1161,5 Так как все условия удовлетворяют допустимым значениям, то принимаем к установке выбранный асинхронный электродвигатель МТН512-8 для механизма подъёма. Изм. Лист №Документа Подпись Дата 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Лист 24 Нагрузочная диаграмма электропривода механизма подъёма. Рисунок 3.1 .....,u" ::, 1\ � 1 11 ..3 -------- 11 1 OJ4 1 1\ о u о u с � -------- . J -------- \,' 1', 0Jd1' 1\ 1 OUl� о /\ 1 11 о t:: t:: ;;,, � ., � � OUd� ·� i•, 11 ,'', _.;4 -------- 11 1::11. � 1', 11 1\ '-' -------- _...,Е;:, 1 1�(1 1 11 11 11 ..... ,::: -------- 11 JU4 r.... ,..., t:: �-� �· � ,. .....,� \_:, � � � -------- tl Р-.. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата 1 r.... t:: � ..-, \ JUdi 1 IV '1 Лист 25 3.1.2Расчет мощности и выбор электродвигателя механизма передвижения моста 3.1.2.1Определяем максимальную статическую мощность двигателя, необходимую для перемещения номинального груза: р Fк*Vк 1000* 7J н ' /J(G,r+G 1 )* ( = F,r 2 /*10- 2 D,r (57) ) d 1-( ,Н +µDк (58) G ,r= 9.81* М /(= 9 ,81* 22500=220725 н F ,r - тяговое усилие на обода ходового колеса, Н Где � =2,4 - коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления движению вызываемые неизбежными перекосами крана по [1, с.40, табл.6] ll = 5 '· при /1( к= (! _,_ !) * L · к=_!_* 22=44· ,, 5 8 '' 5 22 ' =5 44 µ=0,015 - коэффициент трения в опорах осей ходовых колёс для шариковых и роликовых подшипников по [1 с.38 табл.5] f=0.06- коэффициент трения качения колеса по рельсу с выпуклой головкой КР, по [1 с.40, табл.5] р =2.4* ( 22 072 5+ 9 8100)*( /( 2* °· 12 = . *10- 2 О Об + 0.015 ] 765180* 0.0075= 0.4 0.4 =5738, 9 Н р = 5738, 9 *1.6= 9182, 24=1093 кВт 1000*0.84 с 840 3.1.2.2Oпределяем время цикла для механизма передвижения моста: t 1( = 3600 t п= 10 =360 с 3600 N ; /( 3.1.2.ЗОпределяем время одной операции: L t =-vк '. t !' к 83 =-=51.88 с 1.6 !' 3.1.2.4Oпределяем ориентировочную продолжительность включения: 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 26 3.1.2.5 Рассчитываем предварительную мощность двигателя механизма передвижения моста: Р�пщ =К* Ре; где К = О,85 коэффициент учитывающий цикличность работы механизма P�Pl:11 = 0, 8 5 *10, 9 3 = 9 , 29 кВт 3.1.2.бРассчитываем предварительную мощность при каталожной продолжительности включения: , ПВ о,, % . = о/с ' р ПРf,Л р ПPEJl\i V пв !{АУ о Р пr�,л = 9, 29 ✓ 2:;8 = 7, 88 кВт 3.1.2.7Рассчитываем скорость вращения двигателя: V!{ *i*2 • D /{ ' 16*10* 2 = 80 рад/с wл = ' 0,4 л= (59) й} Переводим угловую скорость вращения в об/мин OJ = п*9.55 ; 80*9,55=764 об/мин 3.1.2.8Производим предварительный выбор электродвигателя по каталогу исходя из следующих условий: р н � р шr,;д кВт OJ н � OJ дв рад/с Выбираем по ( [2J табл.4 t'Ip.13) асинхронный электродвигатель с фазным ротором (380 В, частотой 50 Гц и ПВ = 40%) серии MTF312- 8, Рн = 11 кВт, nн =705 об/мин 11 > 7,88 кВт 80;:::; 73,8 рад/сек Технические данные двигателя приведены таблице 3.2 Таблица 3.'4 Тип двигателя Рн, кВт со рад/сек Iст, lротора А кгм MTFl 12-8 11 73,8 30,5 43 0,312 А lдв 2 Мном COS(j) 422 0,71 Нм 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата 77 Лист 27 В связи с тем, что привод механизма моста мы приняли раздельный, то принимаем два двигателя с таким расчетом, что если один двигатель выйдет из строя, то второй должен взять на себя всю нагрузку. 3.1.2.9 Определяем статические моменты приведённые к валу двигателя: при передвижении крана с грузом: *D к М = Fк 2 * i * 77 (60) С/' ми"- Н 2 170,8*0,4 2 *1О* О 84 ' _ 8 6 8,32 =51 69 Н м ' 16 ' 8 при передвижении крана без груза: мсо =/J *G /( ( 1D*102 2 + к !f,_д_ Dк µ D к )* 2 * t * 77 о (61) 77 0 - коэффициент полезного действия механизма при данной нагрузке. Определяется по кривым 77 0 = f (К 3), [1 рис.23] Где кз К 3 с:: Gк (62) G /( +G г = 22072 5 22 072 5 +9 8 100 По [1, ..с..тр.54 рис23] мсо = ' * 2 4 =О' 7 77 0 =0,78 22 072 5[ 2 * О Об * , 2 О,4 lО- +О 015 О ' 12 * =101'9 Нм ' ) О' 4 О' 4 2*1О* О ' 7 8 3.1.2.10 При наличии продольного уклона подкрановых путей, учитывается также статический момент, обусловленный тангенциальной составляющей силы от веса крана и груза. Рассчитываем приведённый к валу двигателя статический момент от этой силы: 3.1.2.10.1 при движении крана с грузом Mcar = ( G г + G /( ) * а * D 1< Нм 2 *"* l Т/,, (63) Где а= О,001- уклон подкрановых путей. Для путей с железобетонным фундаментом на металлических балках. Mcar = (9 8100 + 22 072 5) * 0,001* О,4 =7,6 Нм 2 *10* 0,84 при движении крана без груза: Мсао = G /( *а* D 1< Нм 2 *'* l Т/о Мсао =22072 5* 0,001* (64) О,4 =5,7 Нм 2 *10* О,7 8 3.1.2.11 Приведенный к валу двигателя полный статический момент определяется как алгебраическая сумма отдельных составляющих При передвижении с грузом: 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 28 I-Мсг = Мсг + Мсаг Нм (65) I-Мсг = 51, 5 9 + 7, 6 = 5 9, 5 Нм при передвижении без груза: I-Mco = Мсо + Мсао Нм I-Mco = 1 01, 9 + 5 , 7 = 1 0 7, 6 Нм (66) 3.1.2.12 Определяем среднеквадратичный момент: (67) м ср.1,:в. = 11 5 77, 8+3540 , 3 1 0 7, 62+ 59, 52 = = 86 ' 9 Нм 2 2 3.1.2.13 Производим проверку выбранного двигателя на среднеквадратичный момент Мн 2:: Мер.кв· 422 > 86.9 Следовательно, выбранный в пункте 3.2.7 двигатель MTFI 12-8 удовлетворяет всем условиям и может быть принят к установке в электроприводе механизма передвижения тележки разрабатываемого крана. Изм. Лист №Документа Подпись Дата 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Лист 29 3.1.3 Расчет мощности и выбор электродвигателя механизма передвижения тележки 3.1.3.1 Рассчитываем тяговое усилие на ободе каждого колеса (68) где- � = 2,4 коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление движению, при отношении 1 / k = 5 и использовании цилиндрических подшипников качения. [ 1. с. 38 ] f = 0,06 коэффициент трения качения колеса по рельсу. [ 1. с. 40] µ = 0,015 коэффициент трения в опорах оси ходового колеса.[ 1.с.38] Gт - вес тележки рассчитываем по формуле, Н; Gт = 9,81 * 9100 = 89271 Н 2 0 , l2 2 * 0 06 * l0 = , + ) 71 F !( 2 ' 4(892 98100 *( О' 32 +О' 0 15 О' 32 )=7925' 8 Н. 3.1.3.2 Рассчитываем ориентировочную статическую мощность двигателя. р. = F к* V кВт с 10 00 * rJ н р = 7925, 8 * О, 4 = 3 9 (69) i 1000 * О' 81 с кВт 3.1.3.3 Рассчитываем ориентировочную продолжительность включения. пв ОР %= к * t *1 0 % · 1 !' 0 tl{ ' ' где-Кl = 2 количество операций в течении цикла. tp = Lт / Vт , с; tp = 22 / 0,4 = 55 с tц = 3600 / Nц ,с ; tц = 3600 / 12 = 300 с пв ОР 2 * 55 %=-*100 =36 ' 7% 300 3.1.3.4 Рассчитываем статическую мощность двигателя р П Р( Р ) = к *р С К=О,95 - коэффициент учитывающий цикличность работы механического передвижения р'пп.л = О, 95 * 3, 9 = 3, 7 кВт 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 30 3.1.3.5 Рассчитываем предварительную мощность двигателя при каталожной продолжительности включения. _ р ПРЕД - 1 ' . р ПРЕД\,� ПВоР % пв o/i /(АТ о В . (70) К Т, Р пР�,л =3, 7 � =3, 5 кВт 3.13.5.lРассчитываем предварительную скорость вращения двигателя. 2*Vт*i (71) m д= -�- рад/с, D /( 4*38 = 9 5 рад / с. ',, 0,.) 2 n = 9.55 * 95 = 907,25 об/мин йJ д = 2* 0 Предварительно выбираем двигатель MTF011-6 для механизма передвижения тележки Технические данные двигателя приведены таблице 3 .3 Таблица 3.3 Тип двигателя Рн, кВт со рад/сек MTF012-6 3,5 93,7 Iст, Iротора 10,4 15 А А Мном COS<p Т)н % 85 0,73 70 Нм 0,049 Wрасч::::::Nн Рн 2:: Рпред, Квт 907,25:::::: 895 3,5 = 3,5 Квт 3.1.3.6 Рассчитываем статический момент, приведенный к валу двигателя, при передвижении тележки с грузом 2 D, 2 /-10( Ми = /3 · G,. + Gт )( + р, Нм . Dт 2 · z · r;,, Dт d,,) 2 2 О Об - lО - + О 01 5 O, l2 ) О,32 = 3 7 05 Нм Мu.. = 2 4-(98100 + 8927 1)( · , ' ' 032 2 -38- 0, 9 032 ' , , 3.1.3.7 Рассчитываем статический момент, приведенный к валу двигателя, при передвижении тележки без груза -10-2 d11) Dк = Мсо /З·Gт +р. , Нм D 1( D1( 2· l · 'f'/ (2/ 0 2 Мсо=2 4-8927 1 ( 2 · 0, 05 · l0- + О 015 ° ' 12 ) · О,32 =18 06 Нм ' ' 0,32 2 -38- 0, 78 где Т1 о = 0,78 КПД механизма на холостом ходу. Определяется по графику [6, рис.23] Т) 0 =f (Кз); 0,3 2 ' 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 31 К= з К= з Gк т� 0 О,78 ::::; Gг + G,. 220 725 98100 + 220 725 = О 69 3.1.3.8 Рассчитываем статический момент приведенный к валу двигателя, при передвижении тележки с грузом, с учетом наклона подкрановых путей D Мсаг = ( G111 + G,, ) · а · Нм 2 · l. · 7J 111 " , где а = 0,001 коэффициент учитывающий уклон подкрановых путей с железобетонным фундаментом на металлических балках [6, с.46]. 32 Мсаг =(892 71+98100 )-0,00 1· О, = 0,96 Нм 2 - 3 8-0,81 3.1.3.9 Рассчитываем статический момент приведенный к валу двигателя, при передвижении тележки без груза, с учетом наклона подкрановых путей Dm м саО = Gm . а. 2 · l. · 7Jo ' Нм 32 = 0 46Нм 001· О, , , О 2- 3 8-0,81 3.1.3.1 О Определяем полный статический момент, приведенный к валу двигателя при передвижении с грузом Iмс,, =Мс,, +Мсш ' Нм Iмс? = 3 7,05+0,96= 3 8,0 1Нм 3.1.3.11 Определяем полный статический момент, приведенный к валу двигателя при передвижении без груза Iм с О = Мсо + мсаО ' Нм Iм сО = 18,06 + 0,46=18,52 Нм 3.1.3.12 Определяем среднеквадратичный момент: Мсао = 89271- МCp.kYi. = 18,52 2 + 3 8,012 =29,89 Нм 2 3.1.3.13. Производим проверку выбранного двигателя на среднеквадратичный момент 85 > 29,89 Следовательно, выбранный в пункте 3.1.3.1 О. двигатель MTF012-6 удовлетворяет всем условиям и может быть принят к установке в электроприводе механизма передвижения тележки разрабатываемого крана. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 33 3.2.2. Расчет и выбор защитной панели 3.2.2.1. Рассчитываем суммарный ток электродвигателей (72) Lfn = Jcnl +2Jc112 + Jc113' А IIд = 89 + 2-30,5 + 10,4 = 160,4 А 3.2.2.2. Производим выбор панели по следующему условию Iс.н.дв. � Iд 260 >160,4 Выбираем защитную панель ПЗКБ-160 с номинальным напряжением 3 80В, номинальным током продолжительного включения 160А, суммарным номинальным током электродвигателей 260А. На данной панели установлено 8 реле максимального тока РЭО-401. Каталожный номер панели 3.ТД.660.046.3. Выбор производим по [7, табл.20]. Данная панель удовлетворяет предъявляемым требованиям и может быть принята к установке. L 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 35 3.3. Разработка схем силовых и оперативных цепей управления электроприводами крана В ходе расчета курсового проекта в силовых и оперативных цепях управления крана было установлено следующее оборудование: - для управления двигателем механизма подъема, мощностью 38 кВт был принят магнитный контроллер типа ККТ68А, который при тяжелом режиме работы и номинальным напряжением 380В, способен обеспечивать управление электродвигателем мощностью до 53 кВт. для управления двумя двигателями механизма передвижения моста, мощностью по 11 кВт каждый, был принят к установке магнитный контроллер типа ККТ62А, который при тяжелом режиме работы, и номинальном напряжении 380В обеспечивает управление двумя двигателями мощностью по 22 кВт. - для управления двигателем механизма передвижения тележки мощностью 5 кВт был выбран силовой контроллер типа ККТб 1А способный, при работе в тяжелом режиме, осуществлять управление двигателем мощностью до 30 кВт. - для защиты кранового электрооборудавания была выбрана защитная крановая панель типа ПЗКБ-160 с каталожным номером 3.ТД.660.046.3. Данная панель рассчитана на номинальное напряжение 380В и суммарный номинальный ток электродвигателей 260А. На данной панели установлено 8 реле максимального тока РЭО-401. Основными элементами защитной панели являются: линейный контактор, максимальные реле, рубильник и предохранители цепи управления. Схема управления предусматривает наличие нулевой блокировки, которая позволяет включить линейный контактор лишь при установленных в нулевое положение рукоятках контроллеров. Также в крайних точках на пути передвижения моста и тележки, механизме подъема и люке кабины и двери кабины установлены конечные выключатели. Они предназначены для ограничения подъема грузозахватного устройства, ограничения хода механизма тележки и моста, блокировки открывания двери и люка для входа на мост крана. Питание электрооборудования крана осуществляется с помощью кранового токоподвода, включающего в себя, кабельный участок - от ТП до главных троллеев, главные троллеи, вспомогательные троллеи и крановые проводки. В курсовом проекте были выбраны троллеи из уголковой стали 75х75х8 сечением 1150 мм2• Кабельный участок выполнен трехжильным кабелем типа АВРГ сечением 4х95 мм2 с алюминиевыми жилами с прокладкой в металлической трубе. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 36 3.4 Расчет и выбор аппаратов управления и защиты 3.4.1. Расчет и выбор токовых реле 3.4.1.1. Расчет максимального токового реле для двигателя подъема 3.4.1.1.1.Выбираем по [7, табл. 30] реле типа РЭО-401 с допустимым током катушки при ПВ = 40% равным 95А, пределами регулирования тока 82 + 252, с каталожным номером бТД.237.004.4. Выбор производим по условию 1 ат. >- Iс.1 . 1 к 95 > 89 3.4.1.1.2. Рассчитываем ток уставки срабатывания реле /уст.ер = 2, /с,, 'А 5 fycmcp (73) =2,5·89=222,5 А 3.4.1.1.3. Производим проверку выбранного реле по крайним токам диапазона !уст. min < ]уст. < ]уст. max 82 < 222,5 < 252 Данное реле удовлетворяет условиям выбора и может быть принято к установке для защиты двигателя механизма подъема. 3.4.1.2. Расчет максимального токового реле двигателей механизма передвижения моста 3.4.1.2.1.Выбираем по [7, табл.30 ] реле типа РЭО-401 с допустимым током катушки при ПВ = 40% равным 95А, пределами регулирования тока 82 + 252, с каталожным номером бТД.237.004.7. Выбор производим по условию 95 >61 3.4.1.2.2. Рассчитываем ток уставки срабатывания реле Iуст.ер. = 2 ' 51с. . ' А (74) fуспир =2,5 · 61=152,5 А 3.4.1.2.3. Производим проверку выбранного реле по крайним токам диапазона !уст. min < !уст. < !уст. max 11 82 < 152,5 < 252 Данное реле удовлетворяет условиям выбора и может быть принято к установке для защиты двигателей механизма передвижения моста. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 37 3.4.1.3. Расчет максимального токового реле двигателей механизма передвижения тележки 3.4.1.3.1.Выбираем по [7, табл. 30] реле типа РЭО-401 с допустимым током катушки при ПВ = 40% равным 15А, пределами регулирования тока 13 ..,..40, с каталожным номером 6ТД.237.004.9. Выбор производим по условию 15>10,4 3.4.1.3.2. Рассчитываем ток уставки срабатывания реле ,А ]устср.=2, (.. н. fycmcp = 2,5 · 10,4= 26 А 3.4.1.3.3. Производим проверку выбранного реле по крайним токам диапазона !уст. min < !уст. < !уст. max 13<26<40 Данное реле удовлетворяет условиям выбора и может быть принято к установке для защиты двигателей механизма передвижения тележки. 5 3.4.1.4. Выбор общего максимального реле 3.4.1.4.1.Выбираем по [7, табл. 30] реле типа РЭО-401 с допустимым током катушки при ПВ = 40% равным 240А, пределами регулирования тока 21 О ..,.. 640, с каталожным номером 6ТД.237.004.3. Выбор производим по условию 240>160,4 3.4.1.4.2. Рассчитываем ток уставки срабатывания реле (75) Jycmер =2, 5/с нl + 2Jc112 + Jс.н3 ' А =2,5-89+2-30,5+10,4=293,9 А 3.4.1.4.3. Производим проверку выбранного реле по крайним токам диапазона !уст. min < !уст. < !уст. max 210<293,9<640 Реле РЭО-401, с каталожным номером 6ТД.237.004.3. удовлетворяет предъявляемым требованиям и может быть установлено в качестве общего реле максимального тока. I!'CIIIC[i 3.4.2. Расчет и выбор общего рубильника 3.4.2.1. Определяем ток двигателей при ПВ = 100% " " --, ПЕР А �Iд ' = �Iд, V1 ПВ,·ат 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата (76) Лист 38 IIд ' = 160,4 {4о = 101,45 А �100 3.4.2.2.Выбираем по [7, таб.1-38] один вводной трехполюсный рубильник типа РБ-32 с боковым приводом и номинальным током 250А. Выбор производим по условию 250 > 101,45 Рубильник типа РБ-32 удовлетворяет условиям и может быть принят к установке. 3.4.3. Расчет и выбор линейного контактора 3.4.3.1. По [3, с.34] выбираем трехполюсный линейный контактор типа КТ6033 3 величины с номинальным напряжением 380В, номинальным током главной цепи 250А, мощностью, потребляемой катушкой при включении 1700 БА. 3.4.3.2. Выбор линейного контактора производим исходя из следующего условия !,," �IIr) 250> 160,4 3.4.3.3. Рассчитываем ток катушки контактора при включении I,·.111а.х = s""'"'' А И,,_ ·COS ф ' (77) 1700 Iк.тах = 380·0 ' 6 = 7 ' 4 А Выбранный линейный контактор типа КТ6033 удовлетворяет предъявляемым требованиям и может быть принят к установке. 3.4.4. Расчет выбор I(онечных выключателей 3.4.4.1. Выбор конечного выключателя механизма подъема. При выборе конечных выключателей механизма подъема, скорость подъема неограниченна. По [3, с.32] принимаем к установке конечный выключатель типа КУ703А с самовозвратом под действием груза и числом цепей равным двум. 3.4.4.2. Выбор конечных выключателей механизма передвижения моста 3.4.4.2.1. Для механизма передвижения моста выбираем по [7, табл. 11.1] рычажные конечные выключатели типа КУ70 lA с самовозвратом. Максимально допустимая скорость движения механизма конечных выключателей данного типа 2,5 м/с, число цепей выключателя - 2. 3.4.4.3.2. Выбор конечных выключателей механизма передвижения тележки производим исходя из условия >Vт. V1-·.в. - 2,5 м/с > 0,4 м/с 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 39 Конечные выключатели типа КУ701А удовлетворяют условиям выбора и могут быть установлены для механизма передвижения тележки. 3.4.5. Расчет и выбор предохранителя 3.4.5.1. Для защиты от коротких замыканий в цепи катушки линейного контактора включен предохранитель. По [3, табл. 1-39] выбираем предохранитель типа ПР-1 с номинальным током предохранителя 60А, номинальным током плавкой вставки 1 ОА и номинальным напряжением 380В. 3.4.5.2. Выбор предохранителя осуществляем исходя из следующих условий 2 10 > 9,25 ]плвст � 1, 5 ·(.шах 380 = 380 UIIP = и,·ат 3.4.6. Расчет и выбор тормозных устройств 3.4.6.1. Выбор тормозного устройства для механизма подъема 3.4.6.1.1. Рассчитываем тормозной момент М р ,,, = R"' ·Мп,• , Нм (78 ) где Rm = 2 - коэффициент запаса, при тяжелом режиме работы [8, табл.1-3]; М пг - момент на валу двигателя при подъеме груза. Мр,,, =2-7 6 5, 6 8=153 1,36 Нм 3.4.6.1.2. Для механизма подъема применим из [1, табл. 4.13] тормозное устройство типа ТКГ 500 с электрогидротолкателем типа ТГМ 80, обеспечивающее тормозной момент величиной М,,, =2500 Нм. Выбор тормозного устройства производим по условию мр.т. ::;м/11 1531,35<2500 Выбранное тормозное устройство типа ТКГ500 удовлетворяет условию и может быть применено для механизма подъема. 3.4.6.2. Выбор тормозного устройства для механизма передвижения моста 3.4.6.2.1. Рассчитываем тормозной момент - G"-D" · _µ·dц +2f -10-2 · ] 17,, ' Нм (79) [ М . i m . o fiщ О" 2. lf/ D" где G к - вес крана , Н; а = 0,5 - коэффициент сцепного веса; \jf = 0,2 - коэффициент сцепления с рельсом. 2 М 220725-0, 4 015 · 0,12+2 ·0, 06 - 10- · О , = о' 2 ) 0, 84 =255, 86 Нм m. n fiщ. о , 5. 2 · 1 о -( о, 4 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 40 3.4.6.2.2. Так как на механизме передвижения моста задействовано два тормозных устройства, то рассчитаем необходимый тормозной момент от каждого из них м = мт. nщ. Нм п 2 [! ' (80) М = 255' 86 =12 7 9 3 Нм ' [! 2 3.4.6.2.3. По [3, табл.4.6.] выбираем два тормозных устройства типа ТКГ500 с электрогидротокателем ТГМ 80, обеспечивающие тормозной момент величиной 2500Нм каждое. 3.4.6.2.4. Выбор тормозного устройства производим по условию м111 .�мr 2500 Нм> 1531,36 Нм Следовательно, тормозные устройства типа ТКГ 500 удовлетворяют условию и могут быть применены для механизма передвижения моста. 3.4.6.3. Выбор тормозного устройства для механизма передвижения тележки 3.4.6.3.1. Рассчитываем тормозной момент М М . = nl.[!G<Ч. 111 .[!GСЧ. 2 µ · d + 2 / ·1 0= G ·D ( . i lf 111 (У. 8 9 2 71- 0, 32 о ' 5 •2• 38 2 -( о 111 • - ,, D, J • 77,,' Н м - О, 015 -О, 15+2 ·0, 05 -1 0 :·О 81=122 б Нм о' 4 ' ' ' 2 2 где Gт - вес тележки , Н; а = 0,5 - коэффициент сцепного веса; \jf = 0,2 - коэффициент сцепления с рельсом. 3.4.6.3.2. Для механизма передвижения тележки применим из [1, табл. 4.5] тормозное устройство типа ТКГ 200 с электрогидротолкателем типа ТЭ 25, обеспечивающее тормозной момент величиной М111 =300 Нм. Выбор тормозного устройства производим по условию М р.т. sMт. 122,6 < 300 Выбранное тормозное устройство типа ТКГ 200удовлетворяет условию и может быть применено для механизма передвижения тележки. 3.4.7. Выбор пускорегулирующих сопротивлений 3.4. 7.1. Выбор пускорегулирующих сопротивлений для двигателя подъема панелью управления ТСД. Принимаем к установке из (1,табл. 7.12] комплект резисторов с типом блоков Б6 количеством блоков 3. Каталожным номером резисторов ИРАК 434332. 004 - 09 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 41 3.5. Описания работы схемы управления Для включения электрооборудования крана необходимо включить рубильник QS1. При этом питания подается на защитную панель. Для включения линейного контактора КL1 необходимо чтобы рукоятки всех контроллеров находились в нулевом положении, а также крышка люка кабины. При соблюдении всех этих условий можно произвести включения линейного контактора с помощью выключателя SB 1. Реверсирование двигателя панели ТСД осуществляется контакторами KMlB и КМ2В, динамическое торможен е контактором КМ2, механически сблокированным с силовым контактором КМ1. Подпитка двигателя в режиме динамического торможения осуществляется от сети через контакт контактора КМ2, параллельный KMl, две фазы двигателя, контакт КМ2 цепи подключения выпрямителя UZ 1, реле контроля КЛ2, диод, резистор. Регулирование скорости осуществляется контакторами КМ1V-КМ4V. При подъеме и спуске предусматривается автоматический пуск под контролем реле времени KTl-КТЗ. Режим динамического торможения реализуется на всех положениях спуска, кроме последнего, на котором двигатель работает от сети с минимальным невыключаемым сопротивлением в роторе. При остановке привода со спуска в течение времени выдержки реле КТ4 остается включенным контактор КМ2 и осуществляется динамическое торможение, что необходимо для облегчения работы тормоза УА. В схемах самовозбуждаемых двигателей контур динамического торможения в нулевом положении не отключается при торможении с подъема,тормоз накладывается сразу. Вся защита вынесена непосредственно на панель управления. Защита является типовой и включает в себя: нулевую защиту - контактор КМ4, максимальное реле КА1, конечный выключатель SQ l-SQ2, от пробоя диодов реле KHl. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 42 4. Специальная часть. 4.1. Расчет главных троллеев 4.1.1. Рассчитываем расчетную мощность электродвигателей крана. Рр=К 11 -"'Р+с-Рз ' кВт L, (81) Рр = 0,18-38 + 0,6-22 =20,4 кВт где Ки и с - коэффициент использования [2, табл. 33] 4.1.1.1. Определяем расчетный ток I р сч =' рр-10 -vг;; 3 • И • cos а • п 2 4 I =' =79 57 А О ОО расч l ' 73-380-0 ' 5-0 ' 7 8 а 11 (82) '/11 где cosa = 0,5 усредненное значения кранов небольшой грузоподъемностью; r;,, - усредненное значения коэффициента полезного действия. 4.1.1.2. Определяем сечения троллеев по условию 520 > 79,57 Выбираем стальной уголок [2, табл.36] размером 75х75х8 мм, сечением 1150мм 2 /доп =520А. 4.1.1.3. Определяем максимальный ток на троллеях (83) f,nax = fр + ( К"ус - 1) · / 1 , А CII fmax =79,57 + (2,5-1)-89 =213,07 А где Кпус =2.5 пусковой коэффициент для двигателя с фазным ротором 4.1.1.4. Определяем удельную потерю напряжения на одном метре троллеев По номограмме из [2, рис. 28] потеря напряжения на одном метре длина участка составляет ЛИ= 0.54 В/м 4.1.1.5. Определяем потерею напряжения на главных троллеев ЛИ? =ЛИ-L, В (84) лиг =0,54-83=44,82 В или 11,8 % где L =83 длина троллеев Рекомендуется чтобы при пуске полная потеря напряжения была ЛU06щ � 10%. Так как значения потери напряжения на троллеев, превышает нормированное значения полной потери напряжения ( в главных троллеях, крановых троллеях, и кабельной линии), то питания главных троллеев подключаем в средней точке. ЛИ,, =ЛИ· L В (85) 2 ' 83 ЛИ,= . 0,54 · =22,4 В или 5,8 % 2 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 43 4.1.1.6. Определяем потерю напряжения на вспомогательных троллеях и на электрооборудовании тележки ЛUв =0,25-ЛИг , В (86) лив =0,2 5-22,4= 5 ,6 В или 1,47% 4.1.2. Расчет кабельной линии 4.1.2.1. Выбираем сечения кабеля ]доп� ]расч. 200 > 79 57 Выбираем четырехжильный кабель из [9, табл. 14] типа АВРГ сечением 4 х 95 мм 2 , !доп =200 А проложенный в стальной трубе. 4.1.2.2 Определяем потерю напряжения в кабеле ЛИ .%= 173·1тах ·Lkcosa , у·S·И" 17 3-213,07 -40-О, 5 =О ли%= ' 64% или 2 ' 43 В 32•9 5•380 (87) h 4.1.2.3. Определяем общее падения напряжения ЛUобщ =ЛИ? +ЛU6 +ЛИ,,% (88) ЛUобщ =5,8+1,47+0,64=7,91 % Так как общее падение напряжения составляет 7,91 %, то выбранные токоведущие устройства принимаем к установке. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 44 5. Мероприятия по технин.:е безопасности Техника безопасности и мероприятия по охране труда при монтаже (эксплуатации)электрооборудования Монтаж электрооборудования является одним из сложных видов работ. Он включает различные электромонтажные работы, выполняемые в пролетах действующих кранов и на высоте, электросварочные работы, с применением ручных машин в стесненных условиях, на заземленных металлоконструкциях. При монтаже электрооборудования краны затормаживают противоугонными устройствами, на расстоянии 1,5 м от концов подкранового пути установлены тупиковые упоры, а рельсовый путь надежно заземляют. При монтаже крана в средней части пролета цеха (в котором работают другие краны) цеховые троллеи в пределах рабочего места закрываются прочной деревянной обшивкой. Поднимают на подкрановые балки и мостовой кран по специальным лестницам и переходным галереям. При их отсутствии допускается пользоваться временными монтажными лестницами, установленными в непосредственной близости от места работы и надежно закрепленными к строительным конструкциям. Проход по подкрановым путям осуществляется при прикреплении карабином или цепью предохранительного пояса к предварительно натянутому стальному канату диаметром не 8 мм. При подъеме по лестнице руки должны быть свободны. Персонал, обслуживающий электрооборудование грузоподъемных устройств, должен соблюдать осторожность и строго выполнять все требования техники безопасности (пользоваться проверенными защитными диэлектрическими перчатками и галошами, изолирующими подставками и ковриками, инструментом, снабженным изолирующими ручками). Перед тем как приступить к измерению величин сопротивления изоляции, проверяемую часть электроустановки отключают. Отсутствие напряжения на отключенных частях электроустановки проверяют индикатором напряжения. Выполнение работ на частях грузоподъемных устройств, находящихся на ходу, представляет собой большую опасность. К числу операций, которые при работе грузоподъемных устройств категорически запрещены, относятся закрепление оборудования и аппаратов, регулировочные работы, зачистка коллекторов и контактных колец. Ремонт электрооборудования грузоподъемных устройств по условиям безопасности выполняют два человека, один из них - руководитель, имеющий необходимый опыт и квалификацию и отвечающий за безопасную организацию 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 45 работ. Без разрешения ответственного лица запрещается подача питания к грузоподъемному устройству для проверки и регулировки механизмов после окончания ремонтных работ. Разрешение ответственного лица требуется также для ввода в эксплуатацию отремонтированного крана или лифта. Ремонтируют электрические краны в специально предусмотренных для этой цели «ремонтных загонах». Для обеспечения безопасности производства работ крановые троллеи, находящиеся в пределах «ремонтных загонов», на время ремонта разъединяют с остальной частью троллеев и заземляют. Перед началом ремонтных работ проверяют положение разъединяющего рубильника надежность заземления крановых троллеев и в «ремонтных загонах». При осмотрах и ремонтах лифтов предварительно убеждаются в отсутствии людей в лифте или около него, После этого на всех дверях шахты вывешивают плакаты с надписью «Лифт не работает - ремонт». При осмотрах машинного и блочного помещений рубильник предварительно отключают и запирают. В место «запирания» рубильника между его подвижными и неподвижными контактами помещают изолирующую прокладку, а на рукоятке рубильника вывешивают плакат с надписью «Не включать работают люди». Электрооборудование в шахте проверяют с кабины крыши и только после остановки кабины. При ремонте электрооборудования лифта необходимо отключить питающий рубильник, машинное помещение запереть на замок. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 46 6. Краткий вывод 4 Целью данного курсового проекта являлся расчет и выбор электрообору­ дования мостового электрического крана установленного на складе привозных концентратов медеплавильного завода. В ходе курсового проекта были рассмотрены следующие вопросы: 1. Выбор системы электропривода. В этом пункте был произведен выбор систем электропривода механизмов проектируемого крана. Для механизма передвижения моста был выбран раздельная система электропривода, для механизма передвижения тележки был выбран групповой электропривод. 2. Выбор рода тока и величины питающего напряжения. В данном пункте был произведен выбор рода тока и величины питающего напряжения для проектируемого крана. В результате произведенного выбора была принята трехфазная сеть переменного тока напряжением 380В и частотой 50 Гц. 3. Технологический процесс и роль прое1�тируемого оборудования. В данном пункте был описан технологический процесс транспортного оборудования медеплавильного цеха и участие в нем проектируемого крана. 4. Расчет мощности и выбор электродвигателей. В этом пункте был произведен расчет и выбор типа и мощности электродвигателей для электроприводов проектируемого крана. В результате были приняты к установке: для механизма подъема двигатель МТН512-8 мощностью 38 кВт, для механизма передвижения моста два двигателя MTF112-8 мощностью по 11 кВт каждый и для механизма передвижения тележки двигатель МТFО12-бмощностью 3,5 кВт. 5. Выбор системы управления. В данном пункте был произведен выбор системы управления механизмами крана. Для управления механизмом подъема был принят силовой кулачковый контроллер ККТ68 А, для механизма передвижения моста силовой кулачковый контроллер ККТ62 А и для механизма передвижения тележки силовой кулачковый контроллер ККТб1 А. 6. Расчет и выбор аппаратов управления и защиты. В этом пункте производился выбор аппаратуры управления и защиты, в частности были выбраны: максимальные токовые реле для каждого двигателя, общее максимальное реле (РЭО-401), рубильник типа РБ-32, линейный контактор типа КТ6033, конечные выключатели, тормозные устройства (для механиз­ ма подъема- ТКГ500, для механизма передвижения моста - ТКГ500, для механизма передвижения тележки- ТКГ200), а также пускорегулирующие сопротивления. 7. Расчет т01�оведущих устройств. В данном пункте был произведен выбор кабельного участка и главных троллеев. Был выбран кабель типа АВРГ сечением 4х95 мм2 и троллеи из уголковой стали 75х75х8 8. Техника безопасности и мероприятия по охране труда. В этом пункте были рассмотрены правила техники безопасности при монтаже и эксплуатации электрооборудования кранов. 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 47 Список используемой литературы 1. Яуре А.В. - крановый электропривод справочник Москва. Энергоматиздат 1988г. 2.Рапутов Б.М. - электрооборудования металлургических кранов Москва. Металлургия 1988г. 3. Бальшамов Я.М. - справочник по проектированию электропривода и силовых осветительных установок. Москва Энергия. 4. Бунич Я.М.; Гласков А.Н. - электрооборудование промышленных предприятий и электроустановок. Москва Стройиздат 1981, 1986г. 5.Фотиев М.М. электрооборудование предприятий черной металлургии. Москва Металлургия 1988г. 6.Методические указания по выполнению курсового проектирование по дисциплине «Система управления электроприводами» 7.Справочные материалы для выполнения курсового проекта по дисциплине «Система управления электроприводами » 24 КП.000 000.05.10 ПЗ Изм. Лист №Документа Подпись Дата Лист 48 Приложение 1. Спецификация на проектируемое электрооборудования Таблица 3 Обозн ачени е � Примечание 2 1 Ml,M2 Электродвигатель типа MTF112-8 3 2 4 Рн = 11 кВт М3 Электродвигатель типа МТН512-8 1 Рн = 38 кВт М4 1 Рн =3,5 кВт 3 Мт = 2500 Нм 1 Мт = 300 Нм SAl Электродвигатель типа MTF012-6 Электрогидровличческий толкатель ТМГ-80 с тормозом ТКГ- 500 Электрогидровличческий толкатель ТЭ-25 с тормозом ТКГ- 200 Силовой контроллер типа ККТ2А 1 Рн = 2 х 22кВт SA2 Силовой контроллер типа ККТб1А 1 Рн = 30 кВт SA3 KAl,K А2 КА3,К А4,КА 5 КАб КА7,К А8 Силовой контроллер типа ККТ68А 1 Рн = 53 кВт Максимальное токовое реле типа РЭО 401 4 Iдоп = 95 А Максимальное токовое реле типа РЭО 401 3 Iдоп = 95 А Максимальное токовое реле типа РЭО 401 1 Iдоп = 15 А Максимальное токовое реле типа РЭО 401 2 Iдоп = 240 А Линейный контактор типа КТ6033 1 Предохранители типа ПР1 2 Конечные выключатели типа КУ 701 А 4 Конечные выключатели типа КУ 703 А 2 М5 Мб КLl FUб,F U7 SQI, SQ2, SQ3, SQ4 SQ5, SQб QSl Наименование ' -� Общий рубильник типа РБ - 32 Iн = 250 А Sн = 1700 БА Iпл. Став. = 1 О А Uн = 380 В V кат = 2,5 м/с Iн.р. = 250 А Uн = 380 В