Реферат: Конструкция мостового крана
Название: Конструкция мостового крана Раздел: Рефераты по строительству Тип: реферат | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Конструкция мостового крана 1.1 Основные механические узлы крана Электрооборудование крана состоит из электродвигателей, пускорегулирующей и защитной аппаратуры, конечных выключателей, гибкого токоподвода для питания механизмов подъема (опускания) грузов и передвижения тележки, кабелей и проводов, возможно наличие осветительной и сигнальной аппаратуры. На кране устанавливаются приборы и устройства безопасности, в том числе: конечные выключатели (ограничивают движение механизмов подъема, передвижения крана и крановой тележки), нулевая защита. Пускатели, автоматы и другая аппаратура устанавливаются в электрошкафах. Используются асинхронные электродвигатели импортного производства (Германия, Дания, Болгария) со встроенным дисковым или конусным тормозом. Данные электродвигатели обеспечивают более высокое число и периодичность включений, что приводит к более надежной работе крана, простоте обслуживания и снижению потребляемой мощности крана. Грузовая тележка Рама грузовой тележки представляет собой сварную конструкцию, на которой размещены механизмы подъема и передвижения. Грузовая тележка смонтирована на четырех одно-(двух-)ребордных колесах, прирепленных к раме при помощи букс. Механизм передвижения тележки имеет два (или один) привода, установленных на валах приводных колес. В качестве механизма передвижения крана используются мотор-редукторы известных европейских производителей (Германия, Испания, Дания, Болгария). Крутящий момент от мотор - редуктора передается непосредственно на вал приводного колеса. Применение данного типа привода повышает надежность крана, уменьшает расходы на техническое обслуживание. Концевые балки Кран передвигается на концевых балках, каждая из которых имеет пару катков, один приводной и один холостой. Большинство заводов изготавливают металлоконструкцию концевой балки из двух полумостов, таким образом, при монтаже возникают сложности со сборкой крана, так как очень сложно соблюсти соосность колес перемещения крана, вследствие чего возникают дополнительные осевые нагрузки на колеса передвижения крана, что приводит к износу крановых колес и их подшипников. Данную проблему конструкторы других предприятий решали за счет увеличения диаметра колеса передвижения крана. Технология работы мостового крана. Первый мостовой кран , полностью сконструированный из дерева, увидел свет в Париже, в начале 19 века. Для того, чтобы привести его в действие требовалась значительная мускульная сила, поскольку кран был оснащен ручным приводом. В 1880 году немецкие инженеры сконструировали мостовой кран электрический с одним электродвигателем, а уже 9 лет спустя американцы ввели в использование аналогичный кран с тремя электроприводами. Кран мостовой представляет собой грузоподъемную конструкцию, состоящую из моста, который перекрывает весь пролет цеха и грузовой тележки, оснащенной механизмом подъема и передвижения. Мост передвигается при помощи крановых рельсов, которые установлены на подкрановых балках, а тележка- по рельсам моста крана. Грузозахватную функцию выполняют крюки, электромагниты, грейферы,захваты и т.д. По своему назначению кран мостовой электрический может быть общим, специальным и металлургическим. В зависимости от различий конструкции кран мостовой подразделяется на одно- и двубалочные разновидности. Способ опирания на крановый путь определяет разделение крана мостового электрического на опорные и подвесные типы. Скорость подъема грузозахватного устройства крана мостового электрического может варьироваться от 2 до 40 м/мин, скорость передвижения тележки от 40 до 60 м/мин, скорость движения моста может достигать 125 м/мин. Кран мостовой может применяться для грузоподъемных работ как на закрытых, так и на открытых площадках и складах для подъема и перемещения сыпучих веществ и металла. Грузоподъемность крана мостового электрического может достигать 500 тонн при высоте подъема до 50 метров. Срок службы крана мостового электрического определяется нагрузками и интенсивностью использования и, как правило, превышает 10 лет. Использовать кран мостовой можно при температуре от -20 до +40 градусов, при этом, в воздухе не должно быть паров щелочи или кислоты, а также взрыво- или пожароопасных веществ. 1.2 Кинематическая схема привода механизма перемещения моста. Для привода моста применяются одно- или двухдвигательные схемы. Если пролёт моста Lм = 18 м.применяется двухдвигательный привод. Двухдвигательный привод моста. Раздел 2. Требования к электрооборудованию крана. 2.1 Электроснабжение и основные защиты крана. 2.2 Режимы работы электрооборудования крана. Расчет продолжительности включения ПВ= 15,25,40,60% Для расчета времени цикла работы крана и продолжительности включения электрооборудования строится временная диаграмма работы привода подъема тележки и моста. Рассчитываем время работы привода подъема тележки и моста, в сек. tр.п = ; tр.т. = ; tp .м. = ; где: Н – высота подъема, м. Lм – пролет моста , м. Lп.п. – длинна подкрановых путей ,м. Vп,Vт,Vм – скорости передвижений подъема , тележки, моста , м/с. tр.п = =200 tр.т. ==42 tp .м. ==42 Время цикла работы крана Тцикла = 4 tр.п + 2 tр.т + 2 tp .м. +2 tс. =4*200+2*42+2*42+2*120=800+84+84+240=1208 сек. Продолжительность включения электроприводов крана : ПВп = *100% ; ПВт = *100% ; ПВм = *100% ; ПВп = *100% =66% ПВт = *100% = 7% ПВм = *100% =7% Исходя расчета ПВ задается стандартной продолжительностью ПВст. =15,25,40,60% и определяем режим работы электрооборудования. Стандартная продолжительность ПВ ст. = 25% ;режим работы –средний. Раздел 3. Расчет мощности двигателя перемещения моста. 3.1 расчет статических нагрузок и предварительный выбор мощности двигателя. Статическая нагрузка на двигатель горизонтального перемещения создается силой трения между приводными колесами и направляющими. Данная сила создает реактивный момент сопротивления, всегда противодействующий движению моста крана. Статическая мощность двигателя моста при перемещении с грузом: Рг.м. = kтр * 10-3 кВт, где: kтр – коэффициент трения ходовых колес о рельсы ( 2-2,5); μ- коэффициент трения в опорах ходовых колес ( К трения скольжения =0,02 ); f – Коэффициент трения качения (0,007); R – радиус катков моста, м.; r – радиус цапфы колеса , м.; G – сила тяжести груза ,Н ; G0 – сила тяжести моста, Н; n – КПД механизма моста(0,75) G = m * g где: m – грузоподъемность, кг; g – ускорение свободного падения(9,8 м/с2 ) G0 = mм * g где: mм – вес моста, кг. Рг.м. = 2 * 10-3 =61 кВт. Статическая мощность при перемещении без груза. Рм.о. = kтр * 10-3 кВт, где: no – КПД механизма подъема без груза no = Кзагр.=; Кзагр.==0,4 no = =0,6 Рм.о. = 2 * 10-3 =31 кВт. Эквивалентная мощность двигателя: Рэкв.= = кВт ; Рэкв. = = 196644/3360=25,6кВт. Номинальная мощность двигателя выбирается по условию: Рном Кзап. * Рэкв. где: Кзап. – коэффициент запаса (1,1); Если пролет моста >18 м.,для привода выбираем 2 двигателя по условию: Рном Рном =14 кВт. По номинальной мощности выбираем двигатель: Двигатель:МНТ512-8 Мощность-45кВт; n – 700 об/мин.; КПД-80% Ммах.-569; Момент инерции-0,537 кг*м; I2ном -59 А; Е2ном – 206 В. Для выбранного двигателя рассчитываем передаточное число редуктора Ip = где: П-3,14; n-номинальное число оборотов двигателя, об/мин.; Dкм-диаметр катков моста, м. Ip = =10 По справочнику подбираем редуктор с ближайшим стандартным передаточным числом. Выбираем одноступенчатый редуктор со стандартным передаточным числом 10. 3.2 проверка двигателя на нагрев, перезагрузочную способность и пусковую способность. Двигатели выбранной мощности должен перемещать нагрузку не перегреваясь выше допустимого уровня. Кроме того двигатель должен привести в движение максимально нагруженный кран. Проверка двигателя на нагрев, пусковую способность, рассчитываем нагрузки на валу двигателя. Статический момент перемещения груза: Мст г.= * 10-3 , Н*м Мст о.= * 10-3 , Н*м Мст г.= * 10-3 = 1708 Мст о.= * 10-3 = 868 По рассчитанным нагрузкам двигатель проверяется на перегрузочную способность по условию: 0,86* Мм ≥ Мст.п.г где: Мм – максимальный момент выбранного двигателя (так как данное условие не выполняется, выбираем двигатель с больше перегрузочной способностью) Двигатель: МНТ512-8; Мощность-475кВт; n-695 об/мин; КПД-83%; Ммах-1370 Момент инерции-1,43 I2ном – 94 А; Е2ном – 305 В 0,86*2*1370≤1708 2356≤1708 Условие удовлетворяется. Определяем полный момент инерции при работе с грузом: J = 1,05 J +(m+m0 )()2 где: m-масса в кг; J - момент инерции двигателя кг*м2 ω- угловая скорость вращения двигателя, с-1 ω = , с-1 n-число оборотов двигателя, об/мин. ω = = 72 J = 1,05 *1,43 +(50000+1700)()2 =1,5+51700*0,0001=6,6 Момент инерции механизма без груза: J = 1,05 J +m0 ()2 J = 1,05 1700 +m0 ()2 = 1,6 Время пуска двигателя МНТ512-8 при перемещении моста с грузом: tпуск = J где: Мпуск – момент пуска = 0,852 *Ммах Мпуск=0,852 *1370*2=1979 tпуск = 10 2сек. tпуск = 6,6 =16 сек. tпуск0 = 1,6 =1 сек. Если время пуска загруженного привода <5 сек, то необходимо ограничить пусковой момент исходя из допустимого времени пуска. Рассчитываем эквивалентный момент нагрузки: Мэкв.= ; где: tуст =; tуст =6,25 Мэкв.= = 232,56 Если Мном ≥ Мэкв, то двигатель по нагреву проходит. Мном= Мном==618 618 ≥ 232 Двигатель по нагреву проходит. Раздел 4. Расчет и выбор тормозных устройств крана. В мостовых кранах должны применяться только стопорные тормоза, которые обеспечивают остановку механизмов и удерживают их в неподвижном состоянии. Такими тормозами являются колодочные или дисково-колодочные, имеющие автоматическое пружинное замыкание; их размыкание осуществляется электромагнитами, электрогидравлическими или электромеханическими толкателями или гидравлическими управляемыми устройствами. Для управления тормозами применяют однофазные магниты типа МО, которые изготовляют для напряжения 220, 380 и 500 В. Момент магнитов при ПВ 40% составляет : МО-100Б 55 кгс-см и МО-200Б 400 кгс-см, а масса магнитов соответственно 3,5 и 23 кг. Магнитопровод магнитов состоит из двух частей — ярма и якоря, которые набираются из листов электротехнической стали. На ярме закреплена катушка, а якорь может свободно поворачиваться на оси, закрепленной в стойках ярма. Усилие электромагнита передается перемычкой, расположенной между боковинами якоря. Собственное время втягивания якоря составляет около 0,03 с, а время отпадания — около 0,015 с. Число включений магнитов допускается не более 300 в час при ПВ 40%. Пружинные тормоза с короткоходовыми электромагнитами просты по конструкции и весьма компактны. Однако закрепление электромагнита на одном из рычагов создает большую разницу в моментах инерции рычагов. Поэтому при резком замыкании тормоза динамическая неуравновешенность тормозных рычагов вызывает неравномерное движение последних и резкие удары колодок о тормозной шкив. Это приводит к появлению кратковременно действующих (в течение сотых долей секунды) радиальных динамически нагрузок, которые в 2—3 раза превышают соответствующие статические силы давления колодок на тормозной шкив. Поэтому большее распространение получают тормоза с электрогидравлическими толкателями, обладающие рядом преимуществ по сравнению с электромагнитными. К ним относятся практически неограниченное число включений, возможность работы толкателя при любом режиме, повышенная долговечность, меньшая электрическая мощность и в 12—20 раз меньший пусковой ток. Его шток также шарнирно соединен с большим плечом двуплечего рычага, установленного на тормозном рычаге. С меньшим плечом рычага соединена тяга, прикрепленная гайками к тормозному рычагу. Замыкание тормоза осуществляется усилием вертикальных пружин. При движении штока толкателя вверх рычаг поворачивается, сжимая пружины, а рычаг вместе с тормозной колодкой отходит от шкива до тех пор, пока упор не дойдет до основания. Затем отходит от колодки рычаг. В электрогидравлических толкателях — одноштоковых и двухштоковых— используется принцип создания гидравлического давления под поршнем; шток поршня получает при этом прямолинейное движение. Корпус толкателя заполнен рабочей жидкостью — маслом АМГ-10 ГОСТ 6794—75 (при температуре окружающего воздуха +50° ч- +15°С), жидкостью ПГ-271А или ПМС-20 (при температуре окружающего воздуха +20°С — 60°С). Внутри корпуса закреплен цилиндр, в котором перемещается поршень со штоком, и электродвигатель. На валу последнего закреплено роторное колесо с односторонним всасыванием. Корпус и шток имеют проушины для присоединения соответственно к основанию и к двуплечему рычагу тормоза. При работающем электродвигателе роторное колесо создает давление рабочей жидкости, которая перемещает поршень вместе со штоком вверх и удерживает его в этом положении в течение всего времени работы электродвигателя. Рабочая жидкость в это время перетекает из пространства над поршнем по каналам между цилиндром и корпусом к нижней части колеса. При выключении электродвигателя давление рабочей жидкости падает, и поршень под действием собственного веса и усилия со стороны тормоза опускается вниз. К недостаткам электрогидравлических толкателей относятся существенное уменьшение усилия на штоке при отклонении геометрической оси толкателя от вертикали, большее по сравнению с электромагнитным приводом время срабатывания и изменение его величины в зависимости от температуры окружающего воздуха. Выбор тормоза производится исходя из средней допускаемой мощности торможения N за наиболее напряженный (15-минутный) период работы механизма с учетом коэффициента фактического использования механизма за рассматриваемый период работы. Тормозные диски в большинстве случаев для лучшего охлаждения выполняют центробежно-вентиляторными, т. е. с радиально расположенными сквозными отверстиями. При вращении диска с их периферийной стороны выбрасывается воздух, забираемый со стороны ступицы. Это улучшает условия работы диска и повышает его долговечность (в 3 раза по сравнению с долговечностью сплошного диска). Расчет необходимого тормозного момента на валу двигателя. Мт= , где: Wу – сила действия на уклоне, Н Wу= β( G+G0 ) где: β=0,002 Wт.р. – сила трения, Н Wт.р.= ( G+G0 ) Wу= 0,002( 49000+343000)=1666 Wт.р.= ( 49000+343000) =2499 Мт= = -84 Момент инерции. Ми= Jг * Ми= 6,6 *=237 300≥ 1,8 (-84+237) 300≥275,4 Тип ТКТТ 200м; диаметр шкива- 200 мм; тормозной момент – 300 Н*м; тип электромагнита - ТЕГ 25м. Раздел 5. расчет и выбор контролера мостового крана. Выбор типа контролера осуществляется по номинальному току двигателя Iном≥Iр При этом учитывается режим работы крана и назначение механизма. По току ротора Iр=94 ,для режима работы С, механизма перемещения выбираем контролер ДК-160 с защитой. Iном=160А Номинальное напряжение сопротивления цепи ротора. Rном= Rном==1,9 Ом где: Ер-ЭДС ротора По таблице справочника проводим разбивку напряжений и рассчитываем напряжение каждой ступени. Данные расчеты сводим в таблицу.
Рассчитываем допустимый ток для каждой ступени, т.к. промышленность выпускает ящики напряжений на ПВ-35%, выполняем перерасчет токов Iст35 = Iст * Данные заносим в таблицу.
Выбор блоков резисторов осуществляем по расчетному напряжению с учетом допустимого тока. Данные сводим в таблицу.
Раздел 6. Выбор кабелей троллеев для крана. Для подачи электроэнергии к потребителю существует токопроводы, для мостовых кранов токопроводами являются троллеи и кабель, через которые преимущественно идет переменный ток. Выбор сечения токопроводящих проводников производят по току нагрузки и по потери напряжения. Поскольку двигатели крановых механизмов как правило работают с переменной нагрузкой,а несколько двигателей одного крана могут работать не одновременно, расчетный ток проводников определяют приближенными методами, в частности на использование опытных данных по эксплуатации крана. 6.1 выбор питающего кабеля главного двигателя механизма моста. Iдоп ≥ Iр где: Iдоп – длительно-допустимый ток для проводника; Iр – расчетный ток Iр = Iр = =118A Для двух двигателей = 118*2 =236А Выбираем 3-х жильный кабель Iдоп=130 А , сечением 35 мм2 с медными жилами. 6.1.2 Проверка выбранного кабеля по потере напряжения. U = где: – длинна линии; - удельная проводимость (для меди-57 *мм2 ; S – сечение кабеля, мм2 . U = = 1,1% 6.2.1 Выбор питающего кабеля для двигателя механизма передвижения тележки. Iр = Iр = 23,2А Выбираем 3-х жильный медный кабель, сечением 2,5 мм2 6.2.2 Проверка кабеля по потере напряжения. U = U = = 3,2% 6.3.1 Выбор питающего кабеля для двигателя механизма подъема. Iр = Iр = 116 А Выбираем 3-х жильный медный кабель, сечением 35 мм2 6.3.2 Проверка кабеля по потере напряжения. U = U = = 1,1% 6.4 Выбор питающего кабеля от троллеев до рубильника по нагреву. Iр = где: Р' – рассчитанная мощность, потребляемая из сети группой двигателей. Cos - 0.7 Р'= c * P₃ + в * Р где: с – 0,3; в – 0,18; P₃- установившаяся мощность трех наиболее мощных двигателей при ПВ-25%; Р – установившаяся мощность всех двигателей в группе. Р'= 0,3* 181 + 0,18 * 193=88 кВт. Iр = =194 А По току выбираем кабель от троллеи до рубильника и проверяем его по напряжения. Выбираем 3-х жильный медный кабель, сечением 70 мм2 U = U = = 0,2% 6.5 Выбор главных троллеев. Пусковой ток группы двигателей. In = Ip + ( Kn-1) *Ip . max где: Kn- 3,5 In = 194 + 1,5 *236=540 А Троллей выбираем по условию: Iдоп ≥ In 540≥540 Размеры-75 х 75х 10 Сечение – 1410 мм2 Омическое сопротивление- 0,103 Проверка троллеев по потере напряжения. U = * L *100 где: U1- 0,36 U = * 35 *100=3,3% Раздел 7. Выбор аппаратов защита мостового крана Защитная панель крана является комплектным устройством, в которомрасположен общий рубильник питания крана, линейный контактор дляобеспечения нулевой защиты и размыкания цепи при срабатывании нулевойзащиты, предохранители цепи управления, комплект максимальных реле, а такжекнопка и пакетный выключатель, используемый в цепях управления. Основным назначением защитной панели является обеспечениемаксимальной и нулевой защиты электроприводов управляемых при помощикулачковых контроллеров или магнитных контроллеров. Конструктивно защитная панель представляет собой металлический шкаф сустановленными в нем на задней стенке аппаратами и существующим монтажом. Взащитной панели установлены только основные и вспомогательные контактымаксимальных реле с приводными скобами.7.1 Выбор защитный панели осуществляется по суммарному току двигателей. = Iд.под. + Iд.тел. + Iд.моста = 116+23+236=375 А По справочнику по суммарному току выбираем тип защитной панели и выписываем технические данные: ПЗКБ- 4000(номер ЗТД.660.047.3) ; U -380 В; Iном- 400; Iном – 680; число- 8 шт. ; назначение- магнитные и кулачковые контролеры ; максимальный коммутационный ток -2500 А; ток термической стойкости- 4500А. 7.2 Выбор реле максимального тока. Вариант размещения реле максимального тока. Рассчитываем необходимые токи установки, реле максимального тока- для вводного реле. Iуст ≥ 1,25 Iпик где: Iпик – пиковый ток. I пик = 2,5 *Iмах.р +Iном.т. +2* Iном.м. I пик = 2,5 *236+23+236=849 Iуст ≥1061А 1300≥1061 Ток установки двигателя подъема. Iуст.п.= 2,25 Iном.п. Iуст.п.= 2,25*116 =261 А Ток установки тележки. Iуст.т.= 2,25 Iном.т. Iуст.т.= 2,25*23 =51А Ток установки двигателя моста. Iуст.м.= 2,25 Iном.м. Iуст.м.= 2,25*236 =531 А Выбираем реле максимального тока –РЭО 401 по току катушки с условием: In ≥I ном * При этом ток установки реле должен находится в пределах регулирования тока. I ном=375 * 0,6=225 I ном.п.=116 * 0,6=69 I ном.т.= 23* 0,6=14 I ном.м.=236 * 0,6=141 7.3 Выбор контакторов защитной панели Осуществляется по суммарному току всех двигателей по условию: Iконтакторов ≥ I Выбираем контактор- КТ6000 с номинальным током 400 А. 7.4 Выбор рубильника. Выполняется как выбор плавкой вставки предохранителей, защищающий несколько двигателей. I ном ≥ 400≥339 Выбираем рубильник П34. 7.5 Выбор конечных выключателей . Для механизма горизонтального перемещения выбираем рычажные конечные выключатели с самовозвратом КУ-701, с числом включения в час-600 , скоростью включения механизма 5-150 м/мин. Для механизмов подъема выбираем рычажные наконечники с самовозвратом под действием груза КУ-703, с числом включения в час- 600, со скоростью механизма 1-80 м/мин. Для блокировки двери и моста выбираем выключатели ВП-16ЛГ-23Б, с числом включения в час - 300 , скоростью неограниченной. Для аварийного отношения цепи управления выбираем выключатель ВУ-22-2Б4 УЗ, а для включения кнопку КУ-121/2 с напряжением 380 В, длительно допустимым током 5 А и количеством общих контактов -4.
Раздел 8. Описание системы управления электроприводом крана. Известные виды мостовых кран-балок это: мостовой кран опорный, козловой двухбалочный кран, кран консольный стационарный. Опорные двухбалочные мостовые краны в основном делают из двух параллельных кран-балок, закрепленных концами к общим (поперечным
) держателям. Крановая тележка с тельфером и электроталью у мостовых кранов двухбалочных двигается по направляющим верхних поясов несущих кран-балок. усиливается фермами вертикальными и горизонтальными. На концевых кран-балках устанавливаются крановые тележки. Кран-балка
подходит не только для производства мостовых кранов подвесных. Известен еще вид грузоподъемной техники занимающий собственную нишу - это полукозловой, однобалочный кран козловой
. Раздел 9.правила техники безопасности при обслуживании электрооборудования крана. 1. Общие требования безопасности
основные положения общей электротехники; назначение, устройство и принцип действия узлов, механизмов и электрооборудования грузоподъемных машин; электрические схемы, закрепленные для обслуживания грузоподъемных машин; соответствующие разделы "Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей" и "Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов"; основные причины повреждений и аварий на электрооборудовании грузоподъемных машин, уметь находить и устранять их. |