Расчет электрического привода механизма подъема башенного крана

| |

|Украинская государственная строительная корпорация |

|"Укрстрой" |

|николаевский строительный колледж |

|Специальность 7090214 |

| |

|"Эксплуатация и ремонт |

|подъёмно – транспортных, |

|строительных, дорожных |

|машин и оборудования." |

| |

|КУРСОВАЯ РАБОТА |

|По предмету: "Электротехника, электроника и |

|микропроцессорная техника". |

|На тему: " Расчет электрического привода механизма |

|подъема башенного крана". |

| |

|Выполнил: студент гр.КСМ-46 |

|Пигарёв С.Н. |

|Руководитель: |

|Жилин В.Н. |

| |

|Николаев 1998 г. |

| |

|Содержание. Cтр. |

|Выбор типа электродвигателя. |

|2 |

|Предварительный выбор типа электродвигателя. 3 |

|Определение приведённого момента электропривода. 4 |

|Определение приведённого момента сопротивления рабочей 5 |

|машины. |

|Определние времени пуска и торможения привода. 6 |

|Определение пути, пройденного рабочим органом за время 7 |

|пуска и торможения. |

|Определение пути, пройденного рабочим органом с |

|8 |

|установившейся скоростью. |

|Определение времени равномерного хода рабочей машины. 9 |

|Определение времени паузы (исходя из условий технологического 9 |

|процесса. |

|Определение продолжительности включения. 10 |

|Построение нагрузочной диаграммы. |

|11 |

|Определение мощности двигателя из условий нагрева. 12 |

|Проверка выбранного электродвигателя на перегрузочную 13 |

|способность и по пусковому моменту. |

|Выбор данных двигателя по каталогу. |

|14 |

|Построение механической характеристики двигателя. 15 |

|Расчёт пускового реостата. |

|18 |

|Выбор схемы управления и защиты двигателя. 21 |

|Вычерчивание схемы управления и описание её работы 23 |

|(подбор аппаратуры управления по каталогу). |

| |

| | | | | | |

|Из|Лис|№ Докум.|Подпи|Дат| |

|м |т | |сь |а | |

| | | | | | | |ов |

|. | | | | | | | |1 | |

| | | | | | НСК|

| | | | | | |

| | | | | |КСМ-46 |

| | | | | | |

Введение.

Рабочие механизмы грузоподъемных кранов обеспечивают перемещение

грузов в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Подъем груза

осуществляется механизмом подъема.

На кранах может быть установлено до трех механизмов подъема различной

грузоподъемности.

Перемещение груза по горизонтали на мостовых и козловых кранах

осуществляется с помощью грузовой тележки и самого крана, а на стреловых

кранах – с помощью механизмов поворота, изменения вылета стрелы или

грузовой тележкой стрелы. Всеми механизмами кранов управляют из одного

места – кабины или поста управления.

Конструкции башенных кранов постоянно усовершенствуют, что позволяет

расширить область их применения. Например, первые краны имели

грузоподъемность 0.5…1.5 т., грузовой момент до 30 т*м., высоту подъема

20…30 м., сейчас работают краны грузоподъемностью до 50 т., грузовым

моментом до 1000 т*м., высотой подъема до 150 м.

Для повышения производительности кранов на новых машинах увеличены

скорости рабочих движений, а также повышена мобильность кранов.

1. Выбор типа электродвигателя.

На кранах применяют главным образом трехфазные асинхронные двигатели

перемен-ного тока.

По способу выполнения обмотки ротора эти двигатели разделяют на

электродвигатели с короткозамкнутым и с фазным роторами.

Двигатели с короткозамкнутым ротором применяются в электроприводе,

где не требует-

ся регулировать частоту вращения, или в качестве второго (вспомогательного)

двигателя для получения пониженных скоростей механизмов крана. Недостатком

электродвигателей с корот-

козамкнутым ротором является большой пусковой ток, в 5…7 раз превышающий

ток двигателя

при работе с номинальной нагрузкой.

Двигатели с фазным ротором используются в приводе, где требуется

регулировать частоту вращения. Включение в цепь ротора пускорегулирующего

реостата позволяет уменьшить пусковой ток, увеличить пусковой момент и

изменить механическую характеристику двигателя.

Они имеют значительные преимущества перед двигателями других типов:

возможности выбора мощности в широком диапазоне, получения значительного

диапазона частот вращения с плавным регулированием и осуществления

автоматизации производственного процесса простыми средствами; быстрота

пуска и остановки; большой срок службы; простота ремонта и эксплуатации;

легкость подвода энергии.

Двигатели постоянного тока тяжелее, дороже и сложнее устроены, чем

одинаковые по мощности трехфазные асинхронные. Достоинства двигателей

постоянного тока является возможность плавного и глубокого регулирования

частоты вращения, поэтому такие двигатели применяют в специальных схемах

электропривода кранов для высотного строительства.

Крановые двигатели предназначены для работы, как в помещении, так и на

открытом воздухе, поэтому их выполняют закрытыми с самовентиляцией

(асинхронные двигатели) или с независимой вентиляцией (двигатели

постоянного тока) и с влагостойкой изоляцией.

Так как двигатели рассчитаны на тяжелые условия работы, их изготовляют

повышенной прочности. Двигатели допускают кратковременные перегрузки и

имеют большие пусковые и максимальные моменты, которые повышают номинальные

моменты в 2.3…3.0 раза; имеют относительно небольшие пусковые токи и малое

время разгона; рассчитаны на кратковременные режимы работы.

Исходя из всего вышеизложенного, для механизма подъема крана наиболее

подходит трехфазный асинхронный двигатель переменного тока с фазным ротором

в закрытом исполнении и рассчитанный на повторно-кратковременный режим

работы.

2. Предварительный выбор мощности двигателя.

Предварительный выбор мощности двигателя для механизма подъёма

башенного крана осуществляется по формуле:

[pic]

где Q – вес поднимаемого груза (кг.)

Q0 – вес грузозахватного приспособления,

[pic] кг;

V – скорость подъёма груза [pic];

[pic];

( - коэффициент полезного действия механизма подъёма.

[pic] кВт.

По каталогу находим ближайшее значение мощности к полученному:

Рн = 22 кВт

Исходя из расчётной мощности двигателя, выбираю для механизма подъёма

башенного крана асинхронный двигатель с фазным ротором серии МТ 51 – 8 с

напряжением 380 В.

3. Определение приведённого момента электропривода.

Маховой момент системы электропривода, приведённый к валу двигателя

из уравнения:

[pic][pic]

где: ( - коэффициент, учитывающий маховые массы редуктора (находится по

каталогу).

Обычно он лежит в пределах от 1.1 до 1.15.

В данном случае принимаем ( = 1.1.

GD2дв – маховый момент предварительно выбранного двигателя [pic];

GD2дв = 4.4 [pic].

GD2тш – маховый момент тормозного шкива (если таковой имеется)

[pic];

GD2тш = 3.88 ([pic]).

GD2м – маховый момент соединительной муфты [pic];

GD2м = 1[pic].

GD2рм – максимальный момент рабочей машины (барабана) [pic];

GD2рм = [pic]

где m – масса барабана, m = 334 кг;

R – радиус барабана, R = 0.2 м.

следовательно, GD2рм = 334[pic] [pic].

G – сила сопротивления поступательно движущегося элемента (Н);

[pic]

где Q+Q0 – вес поднимаемого груза с крюком (кг.);

g – ускорение свободного падения (постоянная величина), g = 9.8

м/с2 ;

[pic] H.

nдв- номинальная скорость вращения двигателя (об/мин) ;

nдв= 723 об/мин.

i – передаточное отношение

[pic]

где nрм – скорость вращения рабочей машины (барабана)

[pic]

где m – число полиспастов (m=2);

Dб – диаметр барабана (Dб=0.4 м)

( = 3.14

V – скорость поступательно движущегося элемента

[pic] об/мин;

[pic]

4. Определение приведенного момента сопротивления рабочей машины.

При подъеме груза величина момента сопротивления, когда поток энергии идет

от двигателя к рабочей машине, находится из уравнения:

[pic]

где i – передаточное отношение (i = 25.22);

( - к.п.д. передачи ((= 0.84)

Мрм = момент сопротивления на валу рабочей машины [pic]

[pic]

где Q+Q0 – вес груза с крюком (кг) (Q+Q0 = 5775 кг)

Dб – диаметр барабана (Dб = 0.4 м)

m – число полиспастов (m = 2)

( - кпд электропривода (( = 0.84)

[pic] [pic]

5. Определение времени пуска и торможения привода.

Время пуска и торможения двигателя определяется по формулам:

[pic]

где GD2 – маховый момент системы электропривода (GD2 = 12.84 [pic]);

nдв – частота вращения двигателя (nдв = 723 [pic]);

Мj – динамический момент электропривода

[pic]

Знак плюс у момента Мg берётся в том случае, когда двигатель

работает в двигательном режиме, а знак минус – при тормозном режиме.

Знак плюс у момента сопротивления выбирается в том случае, когда

рабочая машина по-

могает движению системы (при опускании груза), а знак минус, если рабочая

машина мешает движению системы.

Величина момента двигателя находится из уравнения:

Мg = (Мн

где ( - коэффициент, зависящий от типа двигателя и условия пуска.

Для двигателя постоянного тока и асинхронных двигателей с фазным

ротором

( = 1.4 (

1.6.

Для данного двигателя ( = 1.6.

[pic]

где Мн – номинальный момент двигателя

Рн – номинальная мощность двигателя (Рн = 22 кВт);

nдв – частота вращения двигателя (nдв = 723[pic])

[pic] [pic]

Мj1 = Мg – Мс = 47.47 – 32.45 = 15.02

[pic]

Мj2 = - Мg – Мс = - 47.47 – 32.45 = - 79.92

[pic]

Время пуска

[pic] с;

Время торможения

[pic] с.

В дальнейших расчётах знак минус, стоящий у времени торможения, не

учитывается.

6. Определение пути, пройденного рабочим органом за время пуска и

торможения.

Путь, пройденный рабочим органом за время пуска и торможения, вычисляется

по формулам:

[pic]

где tn – время пуска привода (tn = 1.64 с);

tm – время торможения привода (tm = 0.31 с);

V – скорость поступательно движущегося элемента (V = 0.3 м/сек).

[pic] м;

[pic] м.

7. Определение пути, пройденного рабочим органом

с установившейся скоростью.

Путь, пройденный рабочим органом, с установившейся скоростью

вычисляется по формуле:

[pic]

где Н – высота подъёма башенного крана – расстояние по вертикали от

уровня стоянки крана до грузозахватного органа, находящегося в верхнем

рабочем положении. Под уровнем стоянки поднимается горизонтальная

поверхность основания (например, поверхность головок рельсов для рельсовых

кранов, путь перемещения гусеничных и пневмоколёсных кранов, нижняя опора

самоподъёмного крана), на которую опирается неповоротная часть крана.

(Принимаем Н =16 м)

Sn – путь, пройденный рабочим органом за время пуска (Sn = 0.25 м)

Sm – путь, пройденный рабочим органом за время торможения (Sm = 0.05

м)

Sp = H – (Sn + Sm) = 16 – (0.25 + 0.05) = 15.7 м.

8. Определение времени равномерного хода рабочей машины.

Время равномерного хода рабочей машины можно определить по формуле:

[pic]

где Sp – путь, пройденный рабочим органом с установившейся скоростью (Sp

= 15.7 м);

V – скорость поступательно движущегося элемента (V = 0.3 [pic]).

[pic] сек.

9. Определение времени паузы (исходя из условий

технологического процесса).

Исходя из условий технологического процесса принимаем время паузы

равным:

t0 = 210c = 3.5

мин

что удовлетворяет техническим требованиям выбранного двигателя.

10. Определение продолжительности включения.

Время одного включения двигателя, его работы и последующей остановки,

называется рабочим циклом. Продолжительность цикла обычно не более 10 мин.

Промышленность выпускает крановые электродвигатели, рассчитанные на 15, 25,

40 и 60% - ную относительную продолжительность включения.

Величина ПВ показывает, сколько времени двигатель находится включенным

в течение цикла:

[pic][pic]

Обычно крановые двигатели рассчитаны на работу при 25% ПВ, но один и

тот же двигатель может работать и при 15 % ПВ, и при 40% ПВ, но при этом

должна соответственно изменяться его нагрузка.

В данном случае

[pic]

11. Построение нагрузочной диаграммы.

Нагрузочной диаграммой называется зависимость силы тока, момента,

мощности в функции времени.

Для выбранного двигателя по полученным данным строим нагрузочную

диаграмму М =((t) учитывая реальные времена протекания переходных

процессов и величины пусковых и тормозных моментов, а также реальные

значения пауз между временами работы двигателя.

где tn- время пуска;

tp- время работы;

tm- время торможения;

Страницы: 1, 2

МЕНЮ

Расчет электрического привода механизма подъема башенного крана

Расчет электрического привода механизма подъема башенного крана

ИНТЕРЕСНОЕ