Розрахунок кранового електроприводу механізму підйому
Аналіз вимог, які пред'являються крановим електроприводам. Розрахунок потужності, перевірка електродвигуна. Вибір резисторів. Визначення тривалості пуску двигуна, додаткового опору ланцюга якоря. Розробка схеми електроприводу механізму підйому.
Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
Розміщено на http://www.allbest.ru/
Міністерство транспорту України.
Федеральне агентство морського та річкового транспорту.
Якутський інститут водного транспорту (філія) ФБОУ ВПО.
«Новосибірська академія водного транспорту»
Тема: Розрахунок кранового електроприводу механізму підйому.
Виконав: Борисов Р.А.
Перевірив: Лісових О.С.
У багаторухових приводах спрацьовування захисту одного з електродвигунів має призводити до автоматичного відключення інших.
Системи управління повинні мати нульове блокування та мінімальний захист, що виключають можливість мимовільного пуску електроприводів після надмірного зниження або зникнення напруги мережі живлення.
Усі механізми, крім механізму повороту, повинні бути обладнані механічними гальмами закритого типу. У разі застосування гальма закритого типу в механізмі повороту повинен бути передбачений пристрій, що забезпечує уповільнену роботу перед накладенням гальма. При зникненні напруги мережі живлення всі механізми, за винятком механізму повороту, повинні автоматично загальмовуватися.
У системах управління має бути передбачена можливість перевірки та контролю роботи елементів електроприводів при відключених силовихланцюгах та загальмованих механізмах.
- Системи управління повинні бути стійкими до впливу зовнішніх перешкод, спотворень форми кривої струму та змін напруги мережі живлення. У системах управління повинні бути передбачені пристрої для придушення власних перешкод, що викликають спотворення форми кривої струму мереж, що живлять, для забезпечення якості електроенергії за ГОСТ 13109-67.
- Управління електродвигунами всіх механізмів повинно виконуватися двома комбінованими командоапаратами, причому один з них призначений для виконання операцій повороту та зміни вильоту стріли, а інший - підйому та спуску вантажів, а також для закриття та розкриття грейфера. Для електроприводів механізмів повороту та зміни вильоту напрямку руху (нахилу) рукоятки командоапарата повинні відповідати напрямку переміщення вантажу.
При встановленні рукоятки командоапарата електроприводів вантажної лебідки у положення, що відповідають комбінаціям - закриття та підйом, закриття та спуск, в першу чергу повинні виконуватись операції закриття та розкриття грейфера.
Система управління електроприводом механізму підйому повинна забезпечувати обмеження кінцевих полонень щелеп грейфера (закритий, розкритий), а також автоматичне регулювання електроприводів замикаючої та підтримуючої лебідок, нормального заповнення грейфера матеріалом, що перевантажується, і обмеження статичних і динамічних навантажень у системі при переході від переходу від завантаження. Закриття і розкриття грейфера при нерухомо висить грейфер повинен виконуватися електроприводом замикаючої лебідки, при спуску і підйомі - загальмовуванням однієї з лебідок і безупинної роботі електроприводу іншої лебідки в попередньому напрямку.
Зачерпування має здійснюватися так, щобзабезпечувалося примусове вибирання слабини каната підтримуючої лебідки із зусиллям, що не перешкоджає нормальному заповненню грейфера матеріалом, що перевантажується.
У разі подачі комбінації команд "зачерпування та підйом" повинен здійснюватися плавний перехід від однієї операції до іншої та вирівнювання зусиль у замикаючому та підтримуючому канатах на початку підйому завантаженого грейфера.
Системи керування електроприводами вантажних лебідок та механізмів зміни вильоту стріли повинні забезпечувати короткочасне переведення електроприводів у режим електричного гальмування при встановленні рукоятки відповідних командоапаратів із робітників у нульові положення, з наступним накладенням механічних гальм.
Системи керування електроприводами механізмів повороту за умови встановлення рукояток командоапарата в нульове положення долини забезпечувати:
- вільний вибіг механізму за відпущеної педалі гальма;
- режим електричного гальмування при натиснутій педалі гальма;
- нульове блокування положення педалі гальма.
Системи керування електроприводами вантажних лебідок повинні гарантувати отримання стійких знижених швидкостей руху номінального вантажу в межах: підйом 0,3-0,5 м/с, при спуску 0,15-0,25 м/с.
При пусках та електричному гальмуванні електроприводів вантажних лебідок середні прискорення руху вантажу не повинні перевищувати значень:
для кранів вантажопідйомністю 3-5т 0,7-I,О м/с 2;.
для кранів вантажністю 10т і вище 0,4-0,6 м/с 2 .
При пусках та електричному гальмуванні електроприводів механізмів повороту та зміни вильоту стріли амплітуди кутів відхилення канатів з вантажем від вертикалі (для середньостатистичних умов роботи) не повинні перевищувати значень: для механізму повороту0,09 рад (5), для механізму вильоту стріли 0,05-0,06 рад (3-3,5).
Розрахунок потужності електродвигуна механізму підйому повинен проводитися на відносну тривалість 60%, механізму повороту та зміни вильоту стріли 60% або 40%, а механізму пересування портального крана – з умов роботи у короткочасному режимі (S 2).
Місце встановлення колійного вимикача має вибиратися з урахуванням забезпечення безпечного ви6ега механізму l (М):
для механізму підйому - l = (0,5. 0,7) v 2;
для механізму вильоту стріли - l = (0,6. 0,8) v 2;
для механізму пересування - l = (4,0. 6,0) v 2;
де v - максимальна лінійна швидкість, м/с
Механізм підйому повинен мати обмежувач вантажопідйомності, що спрацьовує при 110% номінального вантажу (GН), при цьому повинні бути виключені можливі помилкові спрацьовування, що викликаються короткочасними динамічними навантаженнями.
Для запобігання сходження канатів з струмків барабанів вантажних лебідок механізм підйому повинен бути обладнаний пристроєм, що автоматично відключає електродвигуни при ослабленні канатів.
Для ненаголошеного вибирання зазорів у передачах системи управління електроприводами механізмів повороту та зміни вильоту стріли повинні забезпечити попередній момент двигуна 0,2МС.РАСЦ при тривалості дії 0,4-0,5с. Початковий пусковий момент електродвигуна механізму пересування портального крана повинен визначатися за умов відсутності пробуксовування приводних коліс.
При виборі роду струму магнітного контролера і комутаційних апаратів слід орієнтуватися режим роботи проектованого електроприводу, див./I/, стор. I3-I6.
Конструкція та розміщення пристроїв керування на кранах повинні забезпечувати захист обслуговуючого персоналу від випадковихдотиків до струмоведучих частин, захист встановленого електроустаткування від попадання на них атмосферних опадів; зручність обслуговування, а також легке виявлення та швидку заміну несправних елементів. Для забезпечення безпечної роботи електроприводи кранових механізмів повинні мати ступінь захисту IP44 згідно з ГОСТом I4254-80.
2. Розрахунок навантажень механізму електроприводу
Попереднє розрахункове значення потужності електродвигуна, що відповідає навантаженню приводу, знаходиться з виразу:
-номінальна вантажопідйомність крана;
g=9,8м/с 2 - прискорення вільного падіння;
m=5000кг-маса номінального вантажу;
-швидкість підйому номінального вантажу, мс -1;
-номінальний к.п.д. механізму;
3. Вибір системи електроприводу
Попередній вибір типу приводу здійснюється, виходячи з:
- Завдання на курсовий проект (типу механізму, діапазону регулювання, режиму роботи);
- Розрахункове навантаження електроприводу;
- вимог, що пред'являються до кранових електроприводів/1/;
На підставі цієї методики та даних таблиці 3.1. /1/ , були обрані 3 можливі варіанти електроприводів:
Тип електродвигуна та системи управління
Діапазон потужності, кВт
Діапазон регул-я вниз
Діапазон регул-я вгору
Можливість безвідмовної роботи
Електродвигун постійного струму-генератор з МУ як збудник (Г-Д)
Асинхронний електродвигун із к.з. ротором-перетворювач частоти з безпосереднім зв'язком (АДК-ПЧН)
Електродвигун постійного тока-тиристорний регулятор напруги (ДП-ТРН)
Остаточний вибір електроприводу виконується за узагальненим критерієм оптимальності:
де техніко-економічна характеристика (приватний критерій);
ваговий коефіцієнт i-го приватного критерію.
Визначаємо приватні критерії за такою методикою/1/.
Економічний показник характеризується наведеними витратами. Абсолютні наведені витрати:
де -сумарні щорічні відрахування від капітальних вкладень для j-того варіанту двигуна і системи управління(для електродвигунів потужністю до 100 кВт при двозмінній роботі Е = 0,26, для систем управління двигунами -Е = 0,27);
kjД та kjС.У. -Основні капітальні витрати по j-тому варіанту на двигун і систему управління (вибираються по / 2 /);
k1Д=(у ДПТ)·(варт. ДПТ за кВт)·Рпод+ (варт. АТ за кВт)·Рпод =2·28·61,5+25·61,5=3444+1537,5=4981 ,5руб.- вартість системи Г-Д взята для розрахункової потужності;
k1С.У.=(стоїм. СУ для ГД за кВт)·Рпод=32·61,5=1968руб.- вартість СУ для Г-Д взята для розрахункової потужності;
k2Д=(варт. АДК за кВт)·Рпод=25·61,5=1537,5руб.- вартість АДК-ПЧН взята для розрахункової потужності;
k2С.У.=(стоїм. СУ для АДК-ПЧН за кВт)·Рпод=65·61,5=3997,5руб.- вартість СУ для АДК-ПЧН взята для розрахункової потужності;
k3Д=(стоїм. ДПТ за кВт)·Рпод=28·61,5=1722руб.- вартість ДПТ взята для розрахункової потужності;
k3С.У.=(стоїм. СУ для ДПТ за кВт)·Рпод=50·61,5=3075руб.- вартість СУ для ДПТ взята для розрахункової потужності;
Рпод - попереднє розрахункове значення потужності електродвигуна;
СjП.Е.- вартість споживаної електроенергії, руб/рік.
де P-розрахункова потужність, кВт
- к.п.д. електроприводу =0,8-0,86;
k-відношення середньої потужності, що споживається за цикл, до розрахункової (для механізмів підйому k = 0,6-0,65);
t-час роботи крана протягом року, t=4500час;
CЕ-вартість електроенергії (4 коп.), руб/кВтч
Знаходимо абсолютнінаведені витрати для електроприводу №1 (Г-Д):
для електроприводу №2 (АДК-ПЧН):
для електроприводу №3 (ДП-ТРН):
Знаходимо відносні значення показника для різних варіантів електроприводу:
Значення критерію відповідно до вимог до кранового електроприводу встановлюється наступним чином. Для приводів, що мають діапазон регулювання 41 і вище, =1. Відповідно до цих даних можна зробити висновок, що:
Значення критерію, що визначається за діапазоном регулювання надлишкового моменту, для кранових електроприводів дискретної дії дорівнює нулю, у той час як для електроприводів безперервної дії зі зворотними зв'язками по струму та струмовими відсіченнями.
Критерій характеризується коефіцієнтом плавності-kпл. При безперервному регулюванні kпл = 1. Отже:
Значення критерію приймаються відповідно до величини ймовірності безвідмовної роботи електроприводу P(t) за навігацію за даними табл. 3.1,/1/.
Значення критерію стандартизації та уніфікації для електроприводів, виконаних на комплектних зразках, що випускаються промисловістю, слід приймати . Це означає, що:
Ергономічний критерій кількісно визначається залежно від рівня автоматизації електроприводу. Для ручного керування з автоматичним регулюванням за електричними та технологічними параметрами. Отже:
Для остаточного вибору розрахуємо узагальнений критерій оптимальності для кожного електроприводу:
Електропривод із максимальним узагальненим критерієм є найбільш оптимальним. В даному випадку це електропривід постійного струму з регулятором тиристорним напруги (ДП-ТРН).
4. Розрахунок та побудова циклограми
Циклограма відбиваєпослідовність та тривалість операцій, що входять до циклу роботи крана. Вона є графіком зміни швидкості переміщення вантажу в часі.
середня висота підйому;
Попереднє значення сумарної тривалості розгону (пуску) електроприводу механізму підйому, незалежно від характеру операції, що виконується, приймається постійним і його мінімальне значення визначається виходячи з допустимих прискорень:
де v-установилася швидкість переміщення вантажу, м/с;
aср-середнє допустиме прискорення механізму, м/с 2 (береться з вимог, що висуваються до кранових електроприводів,/1/);
Значення тривалості гальмування tт всіх електроприводів приймаються рівними тривалості розгону:
Тривалість режимів роботи електроприводу механізму підйому крана:
- Коефіцієнт використання паспортної швидкості (для механізмів підйому =1);
де G – вантажопідйомність крана;
Q – продуктивність крана;
Відносна тривалість включення електродвигуна:
5. Розрахунок потужності, вибір та перевірка електродвигуна
Попередній вибір електродвигуна.
Необхідна потужність електродвигуна:
де z-число приводних двигунів механізму підйому (гаковий кран z=1);
Розраховане значення потужності наводимо до стандартного ПВст=60%:
За раніше обраним типом двигуна і знайденою потужністю Pрасч для ПВст=60% з каталогу /5/ попередньо вибираємо електродвигун найближчої більшої потужності. Але слід врахувати, що при виборі двигуна, що живиться від тиристорного перетворювача, потрібно мати запас за потужністю (3-5%).