98530

Механизм передвижения и подъема моста мостового крана

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Передвижение тележки осуществляется вдоль моста по проложенным рельсам на ходовых колесах Кинематическая схема механизма передвижения моста мостового крана представлена на рисунке. Кинематическая схема механизма передвижения моста мостового крана Механизм подъёма представляет собой подъемную лебедку барабанного типа.

Русский

2015-11-04

235.33 KB

12 чел.

Мостовые краны

1. Общие сведения о мостовых кранах

Краны - это грузоподъемные устройства для вертикального и горизонтального перемещения грузов на небольшие расстояния.

Однотипными узлами всех кранов являются:

- механизм передвижения мостового крана;

- механизм передвижения тележки;

- механизм подъёма и опускания груза.

Передвижение тележки осуществляется вдоль моста по проложенным рельсам на 4 ходовых колесах

Кинематическая схема механизма передвижения моста мостового крана представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Кинематическая схема механизма передвижения моста мостового крана

Механизм подъёма представляет собой подъемную лебедку барабанного типа.

Кинематическая схема механизма подъема представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Кинематическая схема механизма подъема мостового крана

2. Требования, предъявляемые к электроприводу механизмов крана

а). Изменение нагрузки в широких пределах:

- для механизмов передвижения - от 0,5 до 1,0 номинального значения,

- для механизмов подъема - от 0,12 до 1,0 номинального значения.

б). Режим работы повторно-кратковременный при большом числе включений в час.

в). Условия работы тяжелые (тряска, влажность, запыленность и колебания температуры). Основные показатели работы кранового оборудования представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Основные показатели мостовых кранов

Режим работы

ПВ, %

h, вкл/час

Область применения

Л-легкий

С-средний

Т-тяжелый

ВТ-весьма тяжелый

10…15

15…25

25…40

40…60

60…100

120…200

300…400

400…600

Строительно-монтажные работы

Механосборочные работы

Крупносерийное производство

Металлургические заводы

г). Продолжительность включения (ПВ, %)- это отношение времени работы (tр) двигателя к времени цикла (tц), выраженное в процентах. Время цикла не должно превышать 10 мин.

ПВ=  %,

где: tр - время работы двигателя за цикл, мин;

t0 - суммарное время пауз за цикл, мин.tp

д) Коэффициент использования:

- по грузоподъемности (Кгр) - это отношение массы груза, перемещаемого за смену (mсм) к номинальной (mном) грузоподъемности,

- в течение года (Кг) - это отношение числа дней работы в году (А) к числу дней в году (365),

- в течение суток (Кс) - это отношение числа часов работы в сутки (В) к числу часов в сутках (24),

е). Число включений двигателя в час (h) представлено в таблице 1.

3. Техническая характеристика крана представлена в таблице 2.

Таблица 2 - Техническая характеристика крана

Параметры

Единица измерения

Величина

Грузоподъёмность номинальная, Gном

т/кг

20

Масса грузозахватывающего устройства, G0

т

0,20

Скорость подъема и опускания груза, υ

м/с

0,18

Высота, H

м

8

Диаметр подъемной лебедки, D

м

1,0

Продолжительность включения расчетная, ПВр

%

45

Передаточное число редуктора, iр

-

12

Передаточное число полиспаста, iп

-

8

Вид передачи

Червячная

4. Обоснование выбора тока и напряжения

В цехах металлургических предприятий находят применение крановые электродвигатели трёхфазного переменного тока (асинхронные) и постоянного тока (последовательного и параллельного возбуждения). Создание специальных краново-металлургических серий электродвигателей вызвано особенностями кранового металлургического привода, характеризуемого повторно кратковременным режимом работы при большей частоте включения (до 2000-3000 в час), большими перегрузками, пусковыми токами. Двигатели должны обеспечивать различные режимы электрического торможения.

Электропривод постоянного тока, обладающий хорошими регулировочными свойствами, находит применение, где требуется широкое и плавное регулирование скорости. Однако использование двигателей постоянного тока связано с необходимостью установки сравнительно дорогих и сложных  преобразователей (выпрямителей). Кроме того, сам двигатель постоянного тока сложен в конструктивном  отношении  и в уходе, что объясняется в основном наличием коллектора. Поэтому электродвигатели постоянного тока допускается применять лишь в тех случаях, когда условия работы электропривода не позволяют применить электродвигатели переменного тока из-за обеспечения требуемой работы механизма, либо из соображения экономичности.

Электродвигатели постоянного тока целесообразно применять в тех случаях, когда требуется широкое и плавное регулирование скорости, для приводов с большим числом включений в час, при необходимости регулирования скорости вверх от номинальной, для работы в системах Г-Д и ТП-Д. Создание малогабаритных и экономичных силовых полупроводниковых выпрямителей расширили область применения электродвигателей постоянного тока для кранов.

Наиболее широко для крановых механизмов применяются трёхфазные асинхронные электродвигатели с фазным ротором, обеспечивающие регулирование скорости и плавный пуск при относительно большом значении нагрузки на валу. Эти двигатели устанавливают на крановых механизмах при среднем, тяжёлом и весьма тяжёлом режимах работы. Они допускают регулирование скорости в диапазоне (1:3 - 1:4). Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором применяются реже.

Преимуществами асинхронных электродвигателей по сравнению с электродвигателями постоянного тока являются их относительно меньшая стоимость, простота обслуживания и ремонта. Масса кранового асинхронного электродвигателя с наружной самовентиляцией в 2,2-3 раза меньше массы кранового электродвигателя постоянного тока при одинаковых номинал моментах, а масса меди примерно в 5 раз меньше. Если эксплуатационные затраты принять за единицу и для асинхронных  электродвигателей с короткозамкнутым ротором, то для электродвигателей с фазным ротором эти затраты составляют 5, а для электродвигателей постоянного тока 10.

5. Расчет мощности и выбор приводного двигателя для механизма подъёма мостового крана

1). Рассчитывается и выбирается для механизма подъема асинхронный двигатель с фазным ротором типа МТ по формуле:

  [1]      (1)

где: Кз - коэффициент запаса, отн.ед.;

Pсэ - статическая эквивалентная мощность на валу ЭД за рабочий цикл, кВт;

ПВр - продолжительность включения расчетная, отн.ед.;

ПВк - продолжительность включения каталожная, отн.ед.

С учётом дополнительной нагрузки при пуске и торможении принимается коэффициент запаса Кз=1,1.

2). Рассчитывается статическая эквивалентная мощность на валу электродвигателя за рабочий цикл, кВт по формуле:

   [1]    (2)

где: Pспг -статическая мощность на валу ЭД при подъеме груза;

Pспо - статическая мощность на валу ЭД при подъеме без груза;

Pсог - статическая мощность на валу ЭД при опускании груза;

Pсоо - статическая мощность на валу ЭД при опускании без груза;

3). Рассчитывается статическая мощность на валу электродвигателя при подъеме груза по формуле:

Pспг=   [1]    (3)

где:  Gном - грузоподъемность номинальная;

Gо - масса грузозахватывающего устройства;

- скорость подъема (опускания) груза(грузозахватывающего устройства);

Принято, что скорости при подъеме (опускании) груза или пустого грузозахватывающего устройства равны. Для механизма подъема рекомендуется принимать:

 =0,15…0,20 м/с2;

 q-ускорение силы тяжести, м/с2.

Для перевода массы в силу 1 кг=9,81 H (Ньютон).

 ηпг- КПД подъемного механизма при номинальной грузоподъемности, отн.ед.

Рекомендуется принимать:

 = 0,65…0,7 для червячной передачи.

Pспг= кВт

4). Рассчитывается статическая мощность на валу ЭД при подъеме без груза по формуле:

Pспо=   [1]     (4)

где: ηпо- КПД подъемного механизма без груза, отн.ед.;

Во всех случаях, когда поднимаемый фактический груз (Gф) отличен от номинальной грузоподъемности (Gном) для определения фактического КПД применять зависимость, по рисунку 3.

Рисунок 3 - Зависимость

При силовом опускании (малый груз или только грузозахватывающее устройство).

Pспо = кВт

5). Рассчитывается статическая мощность на валу ЭД при опускании без груза по формуле:

  [1]   (5)

Pсоо= кВт

6). Рассчитывается статическая мощность на валу электродвигателя при опускании груза. При тормозном опускании (большой или средний груз):

  [1]   (6)

Pсог=  кВт

7). По формуле 2 рассчитывается статическая эквивалентная мощность на валу электродвигателя за рабочий цикл, кВт:

Pс.э=кВт

8). По формуле 1 рассчитывается и выбирается для механизма подъема асинхронный двигатель с фазным ротором типа МТ:

Pр.д.= кВт

9). Рассчитывается расчетная синхронная скорость электродвигателя (nр.с., об/мин) по формуле:

       [1]   (7)

где:   -скорость поднимания (опускания) груза, м/с;

 iп- передаточное число полиспаста,

 iр- передаточное число редуктора,

D- диаметр подъемной лебедки, м;

Gф - фактическая нагрузка, кг;

Gном - номинальная грузоподъемность, кг;

Gо - масса грузозахватывающего устройства, кг,

ηном - номинальный КПД при Gф=Gном, отн.ед.

=об/мин

На основании расчетной синхронной скорости (nр.с.=600) принимается «nс» по шкале 600об/мин.

 По мощности двигателя Pрд=37,9кВт, по скорости двигателя nc=330,19 об/мин, и продолжительности включения ПВк=40% выбирается соответствующий каталогу [1] электродвигатель, МТН 611-10 основные характеристики которого представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Основные характеристики двигателя

Тип двигателя

Рном,

кВТ

ном,

об/мин

I,

А

cosφ

КПД,

%

I2,

А

Ммакс,

Н·м

Масса,

кг

МТН 611-10

45

570

112

0,72

84

154

2320

900

 Наибольшее распространение получили крановые ЭД серий МТК (с КЗ-ротором), MTF (с фазным ротором) и металлургические ЭД серий МТКН (с КЗ-ротором), МТН (с фазным ротором). Такие ЭД выпускаются на основном напряжении 220, 380 и 500 В при f=50 Гц.

10). Выполняются условия проверки электродвигателя по нагреву:

МномМсэ

753 438 Н∙м

где:   Мном- номинальный статический момент на валу электрического двигателя, Н∙м;

Мсэ- эквивалентный статический момент на валу электрического двигателя, Н∙м;

    [1]     (8)

11). Выполняется условие проверки электродвигателя по допустимой перегрузке:   0,8 МмаксМсмакс

где   Ммакс- максимальный момент выбранного ЭД, Н∙м;

Мсмакс - максимальный статический момент на валу ЭД при 1,2∙Gном(при испытании и эксплуатации), Н∙м;

0,8-коэффициент, учитывающий возможное снижение напряжения в сети до 0,9∙Uном.

Приближенно Pсэ макс=1,2∙Pсэ.

Mсэ= Hм

Условия проверки надежности пуска и разгона электрического двигателя:

где:   Мп.макс- пусковой момент максимальный, Н∙м;

Мп.мин- пусковой момент минимальный, Н∙м.

Для ЭД серий МТК, МТКН, МТ, МТН приведены соотношения

Ммакс ~ Мп=(2,3…3,2)∙Мном

При расчетах рекомендуется принимать:

Мп.макс = Ммакс;

Мп.мин=(1,2…1,3)∙Мном;

   [1]     (9)

где:    Мном- момент номинальный ЭД, Н∙м;

 Pном- мощьность номинальная ЭД, кВт;

 nном- скорость вращения ЭД, об/мин.

Mном=   Hм

Выполняются проверки выбранного асинхронного двигателя:

- по нагреву Мномсэ;

По формуле (9): Mном=753,9 Hм

По формуле (8): Mсэ= 438 Hм

- по допустимой перегрузке:

*Ммаксс.макс

1630 Hм

- на надежность пуска и разгона асинхронного двигателя:

Мп.мин=   

Принимается: Мп.мин=683,75 Hм

Мс.макс=   Hм

- построение характеристики М=F(S) для АД с фазным ротором и механизма

а). Результаты расчетов представлены в таблице 4, где внесены данные для построения характеристик (Мноммаксп.минсэ,Sп), Мкрмакс

б). Дополнительно в таблицу внесены вычисленные недостающие данные:

Мнб=(0,85…0,9) Mмакс=

Принимается: Мнб= 1426,25 Hм

Мнм=(1,1…1,15) Mном=

Принимается: Мнм= 615,4 Hм

Sном= 1 - =

Согласно формулы Клосса приближенно вычисляется:

Таблица 4 - Данные для построения характеристик(Мноммаксп.минсэ,Sп), Мкрмакс

Моменты, Н·м

Мном

Мкр

Мп.мин

Мсэ

Мнб

Мнп

547

1630

683,75

298

1426,25

615,4

Скольжение, отн.ед

Sном

Sкр

Sn

-

-

-

0,04

0,43

1.0

-

-

-

в). По данным таблицы строится график характеристик для асинхронного двигателя с фазным ротором при трехступенчатом пуске Мд=F(S) и механизма подъема мостового крана Мн=F(S) представленный на рисунке 4;

Рисунок 4 - График характеристик асинхронного двигателя с фазным ротором при трехступенчатом пуске Мд=F(S) и механизма подъема мостового крана Мн=F(S)

г). На пересечении двух характеристик определяется рабочая точка (РТ) и выполняется небольшой анализ:

Sрт= Sном =

Трехступенчатый пуск АД с фазным ротором будет успешным т.к. Мсэмин;

РТ находится ниже Мномномсэ), что означает работу АД с недогрузкой (-45%) при максимальном КПД

 

Наибольший КПД АД достигается, если выполняется условие

Мсэ=(0,85…0,9)Мном

Вывод: в качестве механизма подъема мостового крана выбран асинхронный двигатель с фазным ротором типа Т.МТН 712- 6 со следующими технические данными Pном=55, nном=960; ПВ=40%.

6. Расчет мощности и выбор приводного двигателя для механизма передвижения моста мостового крана

Техническая характеристика механизма передвижения моста мостового крана представлена в таблице 5.

Таблица 5 - Техническая характеристика механизма передвижения моста мостового крана

Параметры

Единица измерения

Величина

Грузоподъёмность номинальная, Gном

т/кг

12,5

Масса грузозахватывающего устройства, G0

т

0,12

Скорость подъема опускания груза, υ

м/с

2,3

Вес моста, Gм

т/кг

25

Радиус ходового колеса, Rxk 

м

0,5

Продолжительность включения расчетная, ПВр

%

25

Передаточное число редуктора, iр

-

17

Радиус цапфы, r

м

0,25

Вид передачи

Зубчатая

-

1). Рассчитывается и выбирается для механизма передвижения асинхронный двигатель с КЗ ротором т. МТК с ПВк=40 %

Pдр= Кз·Рсэ·        [1]   (1)

где:  Рдр- расчетная мощность электродвигателя механизма передвижения, кВт;

Рсэ- статическая эквивалентная мощность на валу электродвигателя, кВт;

ПВр, ПВк- продолжительность включения электродвигателя расчетная, каталожная, %;

Кз- коэффициент запаса, принимается Кз= 1,1…1,4.

Принимается коэффициент запаса Кз=1,2.

2). Рассчитывается статическая эквивалентная мощность на валу электродвигателя. Для механизма передвижения рабочий цикл состоит из 2-х операций: передвижение с грузом в одном направлении и без груза в другом:

Рсэ=       [1]   (2)

где:  Рспг- статическая мощность на валу электродвигателя при передвижении с грузом, кВт;

Рспо- статическая мощность на валу электродвигателя при передвижении без груза, кВт;

2- количество операций.

Принято, что время передвижения с грузом и без груза равны.

3). Рассчитывается статическая мощность на валу электродвигателя при передвижении с грузом:

Рспг1· ·q·(·r·fм·10-3    [1]   (3)

где:  К1- коэффициент трения реборд ходовых колес о рельсы, принимается К1= 1,25…1,8;

Gr,Go,Gм- вес перевозимого груза, грузозахватывающего устройства, моста, кг;

Rхк- радиус ходового колеса, м;

q- ускорение силы тяжести, q= 9,81 м/с2;

- коэффициент полезного действия моста, отн.ед.;

- при номинальной нагрузке, принимают = 0,8…0,9 (для зубчатой передачи), отн.ед.;

- при неноминальной нагрузке, определяется по рисунку 3.

- коэффициент трения в опорах ходовых колес, принимается = 0,015…0,2 (для подшипников качения);

r- радиус цапфы, м;

f- коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам, принимается f= (5…12)·10-4;

 м- скорость передвижения моста, м/c.

Принимается К1= 1,5.

= 0,02 для подшипников качения;

= 0,85 для зубчатой передачи;

f= 10·10-4

Рспг==23,89кВт

4). Рассчитывается статическая мощность на валу электродвигателя при передвижении без груза:

Рспо= К1 ·∙q·(·r·fм·10-3    [1]   (4)

По рисунку 3 определяется для зубчатой передачи:

= F      [1]   (5)

= F= F = 0,83

Рспо==12 кВт

5). По формуле 2 рассчитывается статическая эквивалентная мощность на валу электродвигателя:

Рсэ= =11,989 кВт

6). По формуле 1 расчетная мощность электродвигателя механизма передвижения:

Pдр= 1,211,989·=11,32 кВт

Рассчитывается и принимается для АД «» по шкале синхронных скоростей: 3000, 1500, 1000, 750, 600, 500:

=         [1]   (6)

где:  - расчетная синхронная скорость электродвигателя, об/мин;

= =1010 об/мин

Округляется до ближайшего значения по шкале синхронных скоростей.

Принимается = 1000 об/мин.

7). Для механизма передвижения моста выбирается асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа МТК(H) 321-6, ПВ=40% основные характеристики которого представлены в таблице 6.

Таблица 6 Основные характеристики двигателя

Тип двигателя

Рном,

кВТ

ном,

об/мин

I,

А

cosφ

КПД,

%

I2,

А

Ммакс,

Н·м

Масса,

кг

MTKН 312-6

15

930

36

0,78

81

209

589

579

Выполняются проверки выбранного электродвигателя:

- по нагреву

Мномсэ:

 Н·м

Мном=9550·       [1]   (7)

Мном==154 Н·м;

Мсэ= ·103       [1]   (8)

Мсэ= =113,23 Н·м;

- на надёжность пуска и разгона асинхронного двигателя:

    [1]   (9)

 

Ммин= 1,2·Мном       [1]   (10)

Ммин=  = 185 Н·м

= 1,2·Мсэ       [1]   (11)

==135,87 Н·м

Построение характеристик М= F(S) для асинхронного двигателя с КЗ - ротором и механизма:

а) результаты расчетов и проверок для построения характеристик представлены в таблице 7;

Таблица 7 Данные для построения характеристик

Моменты, Н·м

Мном

Мкр

Мп.мин

Мп

Мсэ

154

589

185

579

113,23

Скольжение, отн.ед

Sном

Sкр

Sмин

Sn

-

0,07

0,51

0,86

1.0

-

б) таблица 7 дополнена вычисленными недостающими данными.

Sном= 1 -        [1]   (12)

Sном= =0,07

       [1]   (13)

=  =3,82

    [1]   (14)

= =0,51

= 1-Sном(+-1)     [1]   (15)

= =0,86

На рисунке 5 представлен график характеристик М= F(S) для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и механизма передвижения моста.

Рисунок 5 График характеристик М= F(S) для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и механизма передвижения моста

8). На пересечении двух характеристик определяется рабочая точка (РТ) и выполняется небольшой анализ:

Sрт= Sном·       [1]   (16)

Sрт= =0,05

Прямой пуск будет успешным, так как МсэМмин.

РТ ниже МномномМсэ), следовательно, асинхронный двигатель будет работать с недогрузкой (-26%)

=        [1]   (17)

= =-0,26

КПД занижен, так как наибольший КПД достигается при условии:

Мсэ= (0,85…0,9)·Мном

Ответ: в качестве электропривода механизма передвижения мостового крана (тележки) выбран асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа, Рном=15 кВт; ном=930 об/мин; ПВ= 40%.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32081. Тренинг как разновидность активной групповой психологической работы 53.5 KB
  Специфические черты тренингов: соблюдение ряда принципов групповой работы; нацеленность на психологическую помощь участникам группы в саморазвитии при этом такая помощь исходит не только а порой и не столько от ведущего сколько от самих участников; наличие более или менее постоянной группы обычно от 7 до 15 человек периодически собирающейся на встречи или работающей непрерывно в течение двухпяти дней так называемые группымарафоны; определенная пространственная организация; акцент па взаимоотношениях между участниками...
32082. Мотивация просоциального поведения и социальной самореализации (по Хекхаузену) 61 KB
  С незнакомым: чем сильнее ожидание успеха тем выше положительная привлекательность и наоборот все наоборот в мотиве достижения: чем выше вероятность успеха и следовательно легкость задания тем меньше привлекательность успеха и наоборот. Ответственность как устойчивая черта характера напрямую связана с такими личностными параметрами как интернальностьэкстернальность и мотивация достижения. Феномены власти чрезвычайно сложны основываются на повсеместно встречающейся ситуации социального конфликта возникающего изза несовместимости...
32083. Мотивация асоциального поведения 42 KB
  Понятие агрессии. Для понимания причин агрессии необходимо учитывать то каким путем агрессивная модель поведения была усвоена факторы которые спровоцировали ее проявление и условия способствующие закреплению данной модели поведения. Предполагается что агрессивные реакции могут быть усвоены путем наблюдения проявлений агрессии. фрустрации агрессии сформулирован Доллардом и др.
32084. Социальная психология административной и управленческой деятельности 96 KB
  Основная цель: разработка универсальных принципов управления пригодных ко всем типам организации. Было выявлено существование формальных и неформальных групп в организации и их влияние на поведение работников. потребности отказ от необходимости жесткой иерархии власти жесткие рамки не совместимы с природой человека; ответственность за решение проблем в организации лежит на менеджере; роль неформальных отношений. Главное квалификация уровень ее мотивации формы организации труда.
32085. Профессиональный стресс 55.5 KB
  Профессиональный стресс Литра: Пряжников Николай Сергеевич 1. Социально экономическая значимость изучения стресса Сама проблема профессионального стресса остро заявила о себе именно в ХХ столетии.дистреса: 1 человек встречаясь с какойто сложностью не может полноценно реализовать накопившуюся энергию вызванную физиологическим механизмом стресса и тогда эта энергия начинает разрушать самого человека.Классическая теория стресса Ганса Селье современное применение теории 1936г.
32086. Основные этапы в развитии социальной психологии 71.5 KB
  История формирования социальнопсихологических идей Основные этапы в развитии социальной психологии. Выделяют 3 этапа в истории зарубежной социальной психологии: 1 философский античность – сер. Накопление социальнопсихологических знаний в сфере философии и зарождающейся в ее недрах психологии. История социальной психологии как научной дисциплины – относительно молодая отрасль знания.
32087. Теоретические направления западной социальной психологии: социальный бихевиоризм и социальный психоанализ 43.5 KB
  Суть теорий: все действия человек совершает под воздействием внешнего стимула. Факторы влияющие на исходы взаимодействия: экзогенные внешние – сходство дополняемость и внутренние эндогенные – на основе прошлого опыта взаимодействия влияет величины исходов в прошлом чел решает взаимодействовать ли дальше. необихевиаристская ориентация сводит всю активность челка в основном к пассивному приспособлению к сущим усл. Психоанализ: Основу психической жизни человека составляют бессознательные влечения потребности и образы формирующиеся...
32088. Теоретические направления западной социальной психологии: когнитивизм и интеракционизм 52.5 KB
  Теоретические направления западной социальной психологии: когнитивизм и интеракционизм. соц. эксперименты о соц. Большое развитие соц.
32089. Основные методологические проблемы и специфика СП исследования 67 KB
  Виды: стандартизированное нестандартизированное включенное участвующее взаимодействие наблюдателя и группы и невключенное простое со стороны наблюдение. Проблема определения единиц наблюдения: Объектом наблюдения являются отдельные люди малые группы и большие социальные общности например толпа и социальные процессы происходящие в них например паника. Предметом наблюдения обычно служат вербальные и невербальные акты повеления индивида или группы в целом в определенной социальной ситуации. Референтометрия методический...