Проект мостового крана

Введение

Крановое электрооборудование является одним из основных средств комплексной механизации всех отраслей народного хозяйства. Подавляющее большинство грузоподъемных машин изготовляемых отечественной промышленностью, имеет привод основных рабочих механизмов, и поэтому действия этих машин в значительной степени зависит от качественных показателей используемого кранового оборудования.

Перемещение грузов, связанное с грузоподъемными операциями, во всех отраслях народного хозяйства, на транспорте и в строительстве осуществляется разнообразными грузоподъемными машинами.

Грузоподъемные машины служат для погрузочно-разгрузочных работ, перемещения грузов в технологической цепи производства или строительства и выполнения ремонтно-монтажных работ с крупногабаритными агрегатами.

Грузоподъемные машины с электрическими приводами имеют чрезвычайно широкий диапазон использования, что характеризуется интервалом мощностей приводов от сотен ватт до 1000кВт. В перспективе мощности крановых механизмов может дойти до 1500 -2500 кВт.

Мостовые краны в зависимости от назначения и характера выполняемой работы снабжают различными грузозахватными приспособлениями: крюками, грейферами, специальными захватами и т.п. Мостовой кран весьма удобен для использования, так как благодаря перемещению по крановым путям, располагаемым в верхней части цеха, он не занимает полезной площади.

Электропривод большинства грузоподъёмных машин характеризуется повторно - кратковременном режимом работы при большей частоте включения, широком диапазоне регулирования скорости и постоянно возникающих значительных перегрузках при разгоне и торможении механизмов. Особые условия использования электропривода в грузоподъёмных машинах явились основой для создания специальных серий электрических двигателей и аппаратов кранового исполнения. В настоящее время крановое электрооборудование имеет в своём составе серии крановых электродвигателей переменного и постоянного тока, серии силовых и магнитных контроллеров, командоконтроллеров, кнопочных постов, конечных выключателей, тормозных электромагнитов и электрогидравлических толкателей, пускотормозных резисторов и ряд других аппаратов, комплектующих разные крановые электроприводы.

В крановом электроприводе начали довольно широко применять различные системы тиристорного регулирования и дистанционного управления по радио каналу или одному проводу.

В настоящее время грузоподъемные машины выпускаются большим числом заводов. Эти машины используются во многих отраслях народного хозяйства в металлургии, строительстве, при добыче полезных ископаемых, машиностроении, транспорте, и в других отраслях.

Развитие машиностроения, занимающиеся производством грузоподъемных машин, является важным направлением развития народного хозяйства страны.

1. Краткое описание технологического процесса участка

По способу подачи шихтовых материалов различают цехи с рельсовой подачей шихты и цехи с крановой подачей шихты. Основная масса мартеновской стали производится в цехах с рельсовой подачей шихты. В состав современного мартеновского цеха входят следующие отделения: шихтовый двор, миксерное отделение, гл. здание, отделение раздевания слитков, отделение подготовки изложниц. Шихтовый двор служит для приёмки и хранения поступающих в мартеновский цех твёрдых шихтовых и заправочных материалов. Для разгрузки и погрузки материалов на шихтовых дворах установлены мостовые магнитные и грейферные краны. К печам шихта передаётся в мульдах, устанавливаемых на железнодорожных тележках. В миксерном отделении, которое, как правило, примыкает с торца к главному зданию мартеновского цеха, устанавливаются один или два миксера, предназначенных для хранения жидкого чугуна, поступающего из доменного цеха. К мартеновским печам чугун из миксера подаётся по железнодорожному пути в чугуновозных ковшах. На заводах, где нет миксерного отделения, чугун из доменного цеха поступает к мартеновским печам в ковшах миксерного типа. Главное здание цеха (см. рис.) состоит из шихтового открылка, печного и разливочного пролётов. Шихтовый открылок, расположенный на уровне пола рабочей площадки печей, примыкает к печному пролёту и служит для подачи шихтовых материалов к печам.

В печном пролёте размещаются мартеновские печи и пульты управления ими. Печи располагаются в одну линию вдоль центральных колонн главного здания; со стороны шихтового открылка размещаются пульты управления. Рабочая площадка печного пролёта устраивается на уровне 6--7 м от заводского пола. На рабочей площадке обычно проложены 3 железнодорожных пути: для подачи к печам мульдовых составов с шихтой, для передвижения напольной завалочной машины, для подачи к печам чугуновозных ковшей с жидким чугуном из миксерного отделения. Для заливки чугуна в печи в пролёте имеются мостовые заливочные краны. Разливочный пролёт примыкает непосредственно к печному. Его главное назначение -- приёмка стали из печей, разливка её по изложницам или на установках непрерывной разливки и уборка технологического шлака. С одной стороны разливочного пролёта располагаются мартеновские печи, с другой -- вдоль стен находятся разливочные площадки (в случае разливки стали по изложницам). Обычно в разливочном пролёте проложено несколько железнодорожных путей: для составов с изложницами, для обслуживания операций по уборке шлака и мусора и т. п. В разливочном пролёте имеются также стенды для сталеразливочных ковшей, стенды для шлаковых чаш, сушилки для стопоров, ямы для ремонта ковшей. В пролёте установлены мостовые разливочные краны (для разливки стали) и консольно-поворотные краны (для обслуживания разливки и сталевыпускных желобов). Отделение раздевания слитков (так называемое стрипперное отделение) располагается, как правило, в самостоятельном здании около отделения нагревательных колодцев блюминга или слябинга. Здесь слитки извлекаются из изложниц. Отделение подготовки изложниц (двор изложниц) предназначено для сборки составов с изложницами под разливку стали; обычно располагается недалеко от разливочного пролёта. В отделении подготовки изложниц проложено несколько железнодорожных путей, имеются участки подготовки новых прибыльных надставок, сушила для их сушки, горелки для подогрева изложниц, стеллажи для наборки центровых и печи для их сушки. В отделении установлено несколько мостовых кранов.

2. Требования, предъявляемые к мостовому крану

1. Тепловая защита на кранах не применяется, так как в условиях повторно кратковременного режима она приводит к ложному отключению.

2. Соответствие мощности двигателей грузоподъемности крана.

3. Соответствие степени исполнения к условиям окружающей среды.

4. Режим работы S3 повторно кратковременный реверсивный.

5. Регулирование скорости в широком диапазоне.

6. Жесткость механических характеристик особенно регулировочных, чтобы низкие скорости не зависели от массы грузов.

7. Ограничение ускорений до допустимых приделах , чтобы ослабить удары в механических передачах предотвратить пробуксовку ходовых колес, уменьшить раскачивание грузов при интенсивном разгоне и резком торможении.

8. Минимальная длительность переходных процессов, чтобы обеспечить высокую производительность крана.

2.1 Исходные данные курсового проекта

Таблица 2.1 - Исходные данные проектирования.

2.2 Расчет мощности электропривода

Находим силу поднимаемого груза:

m- масса груза.

g - ускорение свободного падения (9,8)

Fтр сила поднимаемого груза приходящегося на трос

Определяем момент на барабане:

- радиус барабана.

Находим скорость троса:

Определяем длину витка на барабане:

Определяем момент на валу двигателя:

Находим мощность двигателя:

Выберем электродвигатель из следующих условий:

Р_ном Р_дв

Р_ном 75 кВт

Таблица 2.2 - Технические данные асинхронного электродвигателя с фазным ротором типа МТН512-6

2.4 Проверка электродвигателя на перегрузочную способность

где -перегрузочная способность двигателя

- Момент номинальный

- перегрузочная способность двигателя, взятый из справочника или паспортные данные двигателя

-момент максимальный двигателя

по справочнику электродвигателя с фазным ротором типа МТН512-6

2.5 Выбор аппаратуры управления

2.5.1 Выбор магнитного контроллера

Магнитные контроллеры представляют собой сложные комплектные коммутационные устройства для управления крановыми электроприводами. В магнитных контроллерах коммутация главных цепей осуществляется с помощью контакторов с электромагнитным приводом.

Выбор магнитных контроллеров для крановых механизмов определяется режимом работы механизма и зависит от параметров износостойкости контакторов. Магнитные контроллеры должны быть рассчитаны на коммутацию наибольших допустимых значений тока включения, а номинальный ток их I_н должен быть равен или больше расчетного тока двигателя при заданных условиях эксплуатации и заданных режимах работы механизма:

I_н I_р*к

где к = 0,8- коэффициент, учитывающий режим работы механизма.

Выберем магнитный контроллер серии ТСАЗ160, так как он удовлетворяет условию выбора:

I_н = 160 А 108,8 А = 136*0,8 = I_р*к

Таблица 2.5.1 - Технические данные магнитного контроллера ТСАЗ160.

2.5.2 Контакторы используются в системах управления крановыми электроприводами для осуществления коммутации тока в главных цепях при дистанционном управлении.

Контакторы серий КТ и КТП предназначены для ком - мутации главных цепей электроприводов переменного тока с номинальным напряжением 380 В.

Контакторы серии КТП выполняются с втягивающими катушками постоянного тока на номинальное напряжение: 24, 48, 110 и 220 В. Серии контакторов КТП применяемые в крановых ЭП, охватывают четыре величины на номинальные токи: 100, 160, 250 и 400 А.

Выбор контактора произведем по пусковому току двигателя I_п, который должен быть меньше или равен номинальному току включения выбираемого контактора I_н.в.

I_п I_н.в

Выберем контактор серии КТП-6022, так как он удовлетворяет условию выбора:

I_п = 136 А 160 А = I_н.в

Таблица 9.2 - Технические данные контактора серии КТП-6022

2.5.3 Выбор конечных выключателей

Защита от перехода механизмом предельных положений осуществляется конечными и путевыми выключателями. Эта защита обязательна к применению для всех механизмов крана.

Контакты конечных выключателей включены в цепь катушки линейного контактора защитной панели и в цепь нулевой защиты магнитных контроллеров.

Для механизма подъема выберем конечный выключатель типа КУ703.

Таблица 9.5 - Технические данные кранового конечного выключателя

2.5.4 Выбор реле защиты от перегрузок

Обеспечение максимальной и нулевой защиты крановых электроприводов управляемых при помощи магнитных контроллеров возлагается на защитные панели.

Для защиты цепей кранового электрооборудования от перегрузок применяется электромагнитное реле мгновенного действия типа РЭО401, которые могут использоваться как в цепях переменного тока, так и постоянного тока. Эти реле входят в комплект защитных панелей. Чтобы защитить двигатель от перегрузки, достаточно иметь электромагнитное реле РЭО401 в одной фазе каждого двигателя. В остальные фазы реле ставится только для защиты проводов.

Реле для отдельных электродвигателей выбирается согласно их мощности и напряжению, и настраиваются на ток срабатывания, равный 2,5-кратному расчетному току номинальной нагрузки для ПВ=40%:

2,5*I₁ I_реле

Выберем реле серии РЭО401, так как оно удовлетворяет условию выбора:

2,5 ? I₁ = 2,5*149 = 373 А 375 А = I_реле

Таблица 9.4 - Технические данные реле РЭО 401

3. Охрана труда при ремонте и обслуживании

электрической части ГПМ

К управлению краном и такелажными работам могут быть допущены лица не моложе 18 лет, специально обученные и аттестованные в соответствии с указанными выше Правилами и имеющие об этом отметку в удостоверении о проверке знаний.

При обнаружении неисправности оборудования, инструмента, приспособлений, оснастки работу приостановить и принять меры к ее устранению. В случае невозможности или опасности устранения аварийной ситуации собственными силами сообщить ответственному лицу.При ремонте крана и пусковых устройств на пусковом устройстве должен быть вывешен плакат : «Не включать -- ремонт».

При появлении отклонений от нормальной работы крана немедленно остановить кран и сообщить ответственному лицу.

При поражении электрическим током необходимо немедленно освободить пострадавшего от действия тока, соблюдая требования электробезопасности, оказать доврачебную помощь и вызвать работника медицинской службы, поставить в известность руководство.

При возникновении пожара сообщить в пожарную охрану по телефону 9-01, руководству и приступить к тушению.

При заболевании, травмировании оказать доврачебную помощь сообщить в медицинское учреждение и мастеру.

При ежесменном техническом обслуживании необходимо:

- произвести внешний осмотр крана;

- проверить крепление болтовых соединений;

- проверить надежность крепления мотор-редуктора на промежуточном валу, тележки- приводной;

- проверить наличие пломб на электроаппаратах;

- проверить наличие маркировок и предупредительных надписей.

Электрический кран должен быть снабжен двумя тормозами: электромагнитным и грузоопорным. Коэффициент запаса торможения электромагнитного тормоза должен быть не менее 1,25, а грузоопорного 1.1.

Электрический кран должны быть оборудован ограничителем грузоподъемности и ограничителем нижнего положения крюковой подвески.