Основные технические данные

Содержание

Введение 3

1 Описание, принцип действия 4

2 Выбор типов электродвигателя и редуктора

механизма подъема мостового крана 10

3 Выбор аппаратуры управления и защиты

электропривода механизма подъема мостового крана 15

4 Расчет и выбор тормозного устройства 21

Заключение 24 Литература 26

 

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

Введение

Основными направлениями экономического и социального развития являются дальнейшее повышение эффективности металлургии и повышения качества выпускаемой продукции.

Важнейшими задачами в развитии металлургической промышленности является механизация трудовых работ и автоматизация производственных процессов. В решении этих задач значительная роль выпала на подъемно-транспортные механизмы, в первую очередь краны, применяющиеся на металлургических предприятиях.

Следует заметить, что производительность цехов предприятия в значительной мере зависит от надежности работы и производительности кранов.

Работа крана в условиях того или иного цеха специфична и зависит от характера конкретного производственного процесса.

Конструкция крана в основном определяется из его назначения и специфики технологического процесса. Ряд узлов, например, механизм подъема и передвижения выполняются однотипными для кранов различных видов. Поэтому имеется много общего в вопросах выбора и эксплуатации электрооборудования крана. Оборудование крана стандартизовано, поэтому краны, различные по назначению и конструкции, комплектуются серийно-выпускаемым типовым электрооборудованием. Схемы управления отдельными кранами отличаются, это связано со спецификой цехов и назначением крана.

 

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

1 Описание, принцип действия

Проектируемый кран, грузоподъемностью 10 т.с., предназначен для подъема и перемещения грузов в металлургическом производстве крытых помещениях при температуре окружающего воздуха от +400С до -400С.

Кран предназначен для разгрузки железнодорожных составов с анодными блоками и погрузки на внутрицеховой транспорт.

 

Технические характеристики механизмов крана, режимы их работы

 

Проектируемый кран, грузоподъемностью Q=5 т. снабжен тремя основными механизмами:

1. Механизм передвижения моста.

2. Механизм передвижения тележки.

3. Механизм подъема.

Механизм передвижения моста

Привод ходовых колес осуществляется от двух асинхронных двигателей.

 

Основные технические данные

Наименование параметра Значение параметра

Грузоподъемность главного крюка 80 т

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

Скорость подъема главного крюка 4,6 м/мин

Скорость передвижения крана 75 м/мин

Скорость передвижения тележки 30 м/мин

Высота подъема главного крюка 6 м

Вес главного крюка 0,8т

Диаметр барабана лебедки главного крюка 700 мм

Вес тележки 33 т

Длина перемещения моста 66 м

Длина перемещения тележки 22 м

КПД главного подъема под нагрузкой 0,84

КПД главного подъема при холостом ходе 0,42

КПД моста 0,82

КПД тележки 0,79

Режим работы крана средний С

Продолжительность включения крана 40%

 

 

 

Целью расчета является определение статических нагрузок, приведенных к валу электродвигателя, для выбора мощности электродвигателя механизма подъема мостового крана.

Исходными данными являются технические характеристики мостового крана пункта 3.

 

1.1 Статическая мощность на валу электродвигателя подъемной лебедки при подъеме груза, в кВт определяется следующим образом:

Р_{ст.гр.под} = (1)

 

где G=m∙g=80∙10³∙9,8=784000H-вес поднимаемого груза;

m-номинальная грузоподъемность, кг;

g-ускорение свободного падения, м/с²;

G₀=m₀∙g=0,8∙10³∙9,8=7840Н-веспустого захватывающего приспособления;

m₀ - масса пустого захватывающего приспособления, кг;

v_н = 4,6м/мин = 0,07 м/с - скорость подъема груза;

h_нагр = 0,84 - КПД под нагрузкой.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

Р _{ст.гр.под .}= (784000+7840)*0,07*10^-3/0,84= 65,98 кВт.

1.2 Мощность на валу электродвигателя при подъеме пустого захватывающего приспособления, кВт:

 

Р _ст.п.гр.= (2)

 

где h_хх=0,42 - КПД механизма при холостом ходе.

 

Р_{ст.п.гр.}= 7840*0,07*10^-3/0,42=1.3 кВт.

1.3 Мощность на валу электродвигателя обусловленная весом груза, кВт:

Р_гр.=(G+G₀)*v_с*10^-3

(3)

где v_с=v_н=0,07 м/с - скорость спуска.

 

Р_гр=(784000+7840)*0,07*10^-3=55,42кВт.

 

1.3.1 Мощность на валу электродвигателя, обусловленная силой

 

трения, кВт:

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

Р_тр.=( ) * (1 - _нагр.) * v_c * 10^-3 (4)

 

Р_{тр .}=((784000+7840)/0,84) * (1-0,84) * 0,07 * 10^-3 = 8,88кВт.

Так как выполняется условие Р_гр > Р_тр, следовательно, электродвигатель работает в режиме тормозного спуска.

 

1.3.2 Мощность на валу электродвигателя при тормозном спуске, определяется следующим способом, кВт:

 

Р_т.сп.=(G+G₀)*V_с*(2- )*10^-3 (5)

 

Р_ст.сп.=(784000+7840)*0,07*(2-1/0,84)*10^-3=44,8 кВт.

 

1.3.3 Мощность на валу электродвигателя во время спуска порожнего захватывающего приспособления, кВт:

 

Р_с.ст.о.=G₀∙V_с∙ ( -2) ∙10^-3 (6)

 

Р_с.ст.о.=7840∙0,07(1/0,42-2) ∙10^-3=0,2 кВт.

 

1.4 После определения статических нагрузок рассчитаем нагрузочный график механизма подъема мостового крана для наиболее характерного цикла работы (Таблица 1.1)

 

1.4.1 Время подъема груза на высоту Н:

t_р1= H/v_н =6/0,07 =85,7 сек.

где Н-высота подъема груза, м.

 

1.4.2 Время перемещения груза на расстояние L:

t₀₁=L/v_кр=60/1,25 =48 сек.

1.4.3 Время для спуска груза:

t_р2= = H/v_н =6/0,07 =85,7 сек..

1.4.4 Время на зацепление груза и его отцепления:

 

t₀₂= t ₀₄=200 сек.

1.4.5 Время подъема порожнего крюка:

t_р3= H/v_н =6/0,07 =85,7 сек..

 

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

1. 4.6 Время необходимое для возврата крана к месту подъема нового груза:

t₀₃= L/v_кр=60/1,25 =48 сек.

1.4.7 Время спуска порожнего крюка:

t_р4= H/v_н =6/0,07 =39,2 сек..

Таблица1.1- Рабочий цикл механизма подъема.

 

Участки	Подъем груза	Па - уза	Спуск груза	Па - уза	Подъем крюка	Па - уза	Спуск крюка	Па - уза
Рс, (кВт)	65,98		44,8		1,3		0,2
t, (cек)	85,7		85,7		85,7		85,7

 

1.4.8 Суммарное время работы электродвигателя:

 

S t_р=t_р1+ t_р2+ t_р3+ t_р4=4*85,7 = 342,8 сек.

 

1.4.9 Суммарное время пауз:

 

S t₀=t₀₁+t₀₂+t₀₃+t₀₄=48+48+200+200=496сек.

 

1.4.10 Действительная продолжительность включения, %:

 

ПВ_д= ∙ 100% (7)

 

ПВ_д= 342,8/(342,8+496) ∙100%=40,8%.

 

1.4.11 Эквивалентная мощность за суммарное время работы электродвигателя, кВт:

 

Р_экв= (8)

 

Р_экв= (65,9²*85,7+44,8²*85,7+1,3²*85,7+0,2²*85,7)/342,8 =39,8кВт.

 

1.4.12 Эквивалентную мощность пересчитываем на стандартную

 

 

продолжительность включения соответствующего режима работы механизма крана, кВт:

 

Р_эн=Р_экв ∙ (9)

 

Р_эн=39,08∙ 40,8/40 =40,2 кВт.

 

1.4.13 Определяем расчетную мощность электродвигате ля с учетом коэффициента запаса, кВт:

 

Р_дв= (10)

 

где К_з = 1,2 - коэффициент запаса;

h_ред = 0,95 - КПД редуктора.

 

Р_дв= 40,2*1,2/0,95 =50,7 кВт.

 

1.4.14 Угловая скорость лебедки в рад/с и частота вращения лебедки в об/мин, определяется следующим способом:

 

w_л= (11)

 

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

где D - диаметр барабана лебедки, м.

 

w_л = 2*0,07/0,7 = 0,2 рад/с.

 

 

n_л = (12)

n_л = 30*0,2/3,14= 2 об/мин.

 

Полученные значение мощности электродвигателя в пункте (1.13) и значение стандартной продолжительности включения ПВ_ст = 40% , будут являться основными критериями для выбора электродвигателя.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

2 Выбор типов электродвигателя и редуктора механизма подъема мостового крана

 

Целью расчета является выбор приводного электродвигателя по справочнику и проверка его по перегрузочной способности и по условиям осуществимости пуска, а также выбор редуктора для механизма подъема мостового крана.

 

Исходными данными являются исходные данные проектирования пункта 3 и результаты расчетов пункта 4.

 

2.1 Выберем электродвигатель из следующих условий:

 

Р_ном ³ Р_дв (5.1)

Р_ном ³ 50,7 кВт

 

Таблица 2.1 - Технические данные асинхронного электродвигателя с фазным ротором типа МТН512-6

 

Параметры двигателя	Значение параметра
Мощность, Рн	55 кВт
Частота вращения, nн	970 об/мин
Ток статора, I1	99 А
Коэффициент мощности, Соs j	0,76
КПД, hн	89 %
Ток ротора, I2	86 А
Напряжение ротора, U2	340 В
Максимальный момент, Мm	1630 Нм
Маховый момент, GD2	4.10 кг∙м2
Напряжение, U	380 В
Частота, f	50 Гц
Продолжительность включения, ПВст	40 %

 

 

2.2 Проверяем выбранный электродвигатель по допустимой нагрузке и условию осуществимости пуска.

Выбранный электродвигатель должен удовлетворять следующим условиям:

 

2.2.1 Первое условие допустимой нагрузки:

 

М_доп > М_с.max, (5.2)

 

где М_с.max = 9550 ∙ Нм;

Р_с - статическая мощность при подъеме груза, кВт;

n_н - частота вращения вала электродвигателя, об/мин.

 

М_с.max = 9550 ∙ 65,98/970 =649,5 Нм;

М_доп = М_m = 1630 Нм;

 

М_доп=1630 Нм > 649,5 Нм = М_с.max

 

Первое условие выполняется.

 

2.2.2 Второе условие допустимой нагрузки:

М_ср.п ³ 1,5 М_с.max (5.2.2)

 

где М_{ср .п} = - средний пусковой момент, Нм;

М₁ = 0,85 ∙ М_m = 0,85 ∙ 1630 = 1385,5 Нм - максимальный момент двигателя при пуске, Нм;

М₂ = (1,1 - 1,2) ∙ М_н = 1,2 ∙ 649,5 = 779,4 Нм - минимальный момент двигателя, Нм;

М_н = 9550 ∙ = 9550 ∙ 55/970 = 541,4 Нм - номинальный момент двигателя, Нм.

М_ср.п = (1385,5+779,4)/2 = 1082,45 Нм;

1,5 ∙ М_с.max = 1,5 ∙ 649,5 = 974,25 Нм;

 

М_ср.п = 1082,45 Нм > 974,25 Нм = 1,5 ∙ М_с.max

Второе условие выполняется.

2.3.3 Третье условие допустимой нагрузки:

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

1,2 ∙М_с.max = 1,2 ∙ 649,5 = 779,4 Нм.

 

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

М₂ = 779,4 Нм ≥ 779,4 Нм = 1,2 ∙ М_с.max

Третье условие выполняется.

2.3.4 Проверяем двигатель по условию осуществимости пуска:

а_д ³ а

 

где а_д - допустимое линейное ускорение при подъеме или перемещении груза, м/с²;

а_д = (0,2 ÷ 0,3) м/с² - для механизма подъема;

a - наибольшее линейное ускорение при подъеме гру - за, м/с².

а =

где t_п.мин - наименьшее время при пуске с состояния покоя до скорости v с наибольшей загрузкой, сек.

t_п.мин =

 

где GD²_прив = 4 ∙ J_прив, кг∙м²

где J_прив = 1,3 ∙ J_дв + ∙ W_к.мех , кг∙м²

где J_дв = , кг∙м²

W_к.мех = , Дж

М_с.мах = 9550 ∙ , Нм

М_с.мах. = 9550 ∙ =649,5 Нм;

W_к.мех = = 197,96 Дж;

J_дв= = 1,025 кг∙м²;

J_прив = 1,3 ∙ 1,025 + ∙ 197,96 = 1,37 кг∙м²;

GD²_прив = 4 ∙ 1,37 = 5,48 кг∙м²;

t_п.мин = = 0,321 сек;

а = = 0,218 м/с²

 

а_д = 0,3 м/с² > 0,218 м/с² = а

Условие осуществимости пуска выполняется.

 

Так как электродвигатель МТН 512 - 6 удовлетворяет всем условиям выбора, то для привода механизма подъема мостового крана устанавливаем электродвигатель данного типа.

2.4 Выбираем тип редуктора.

Редуктор применяют из - за разногласия скорости вращения барабана лебедки механизма подъема и вала электродвигателя. Редуктор выбирают по мощности, передаточному числу и скорости вращения.

 

2.5 Определяем передаточное число редуктора:

 

i_Р =

 

где D - диаметр барабана лебедки, м;

i_p - передаточное число полиспастной системы.

 

i_Р= 3,14*0,7*970/60*0,07*12 = 42,3

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

По справочнику выбираю тип редуктора Ц2 - 500 со следующими техническими данными:

 

n_р = 970 об/мин;

Р_р = 49 кВт;

i_Р = 50.94

m = 505 кг.

 

 

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист