Проектирование и монтаж портального грузоподъёмного крана "Кондор"

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Широкое внедрение комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, неуклонное сокращение во всех отраслях численности работников, занятых ручным трудом, особенно на вспомогательных и подсобных работах, являются одной из важнейших задач народного хозяйства. Крановое оборудование при этом представляет собой одно из основных средств сокращения тяжелого физического труда.

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.

Подавляющее большинство грузоподъёмных машин, изготовляемых отечественной промышленностью, имеет электрический привод механизмов, и поэтому эффективность действия и производительность этих машин в значительной степени зависят от качественных показателей используемого кранового электрооборудования. Современный крановый электропривод за последнее время претерпел существенное применение в структуре и применяемых системах управления.

Большинство грузоподъёмных кранов характеризуются постоянно меняющимися условиями использования при переработки грузов, и поэтому механизмы кранов, имеющие в своём составе электроприводы, должны быть в максимальной степени приспособлены к постоянно видоизменяющейся работе с грузами, разнообразными по массе, размерам, форме, и в условиях производственных помещений или на открытых грузовых площадках.

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.

Для наиболее массовых кранов общего назначения начинают широко применяться электроприводы на основе короткозамкнутых двигателей, значительная часть кранов изготовляется с управлением с пола, а быстроходные краны для тяжелых режимов работы комплектуются различными тиристорными системами, обеспечивающими глубокое регулирование скорости, плавности пуска и торможения при постоянно повышающихся требованиях к экономии энергоресурсов.

Привод механизма главного подъема часто построен на базе электродвигателей постоянного тока .

Остальные механизмы крана реализованы на базе электродвигателей с короткозамкнутым ротором, дополнительно оснащенными встроенными в обмотки датчиками температуры, принудительной вентиляцией и датчиком обратной связи по скорости.

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.

В данном дипломном проекте рассматривается монтаж портального крана «Кондор» условиях ДП «ММТП».



1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Обоснование проекта

Проектируемый портальный кран предназначен для поднятия и перемещения груза на открытой территории.

Проектируемый кран имеет следующие характеристики:

Грузоподъемность - 32т

Высота подъема - 28,5 м

Скорость подъема - 0,66 м/с

Скорость вылета стрелы - 0,66м/с

Скорость передвижения крана - 0,33 м/с

Основным показателем, характеризующим работу грузоподъемного крана, является производительность.

Это количество груза, которое переработать кран за определенный промежуток времени.

Расчетная средняя производительность крана, т/ч, представляет собой объем грузов перерабатывающих за 1 час и определяется по формуле [5]:

где: - номинальная грузоподъемность, кг;

- коэффициент использования крана по грузоподъемности табл. 2 [3];

- число циклов в час, ц/час

Число циклов в час грузоподъемной машины определяется из зависимости метода траекторией движения груза, средней скорости перемещения груза по траектории наиболее вероятного совмещения операций, времени технологических пауз, времени точной установки груза, времени разгона и торможения каждого из механизмов и числа включений в час [5]:

где: Н - расчетная высота подъема, м;

- скорость подъема, м/с;

- скорость передвижения моста, м/с;

- скорость передвижения тележки, м/с;

N - среднее число включений в час механизма, таблица 1;

- вспомогательное время, с.

По таблице 2 [5] принимаем суммарную =50 с.

Эксплуатационная производительность характеризует количество перемещаемого груза в течении одной рабочей смены при правильной организации труда, передовых ее методах в цехе.

Эксплуатационная производительность крана, т/с [5]:

где: - коэффициент использования крана по времени в течении смены, таблица 2 [3];

- число рабочих часов в смене.

Определяем потребный парк грузоподъемных машин [5]:

где: - годовой грузооборот;

коэффициент неравномерности поступления грузов ;

- число рабочих смен в сутки;

- регламентируемые простои крана в течении года суток.

Следовательно для обеспечения работы участка достаточно установить 1 кран.

1.2 Особенности, назначения и осмотр систем управления крановым электроприводом

Краны консольные широко используются в самых различных областях промышленности для транспортировочных, погрузочно-разгрузочных, складских работ при температуре воздуха от плюс 40 до минус 20 градусов С на строительных площадках, в производственных цехах и складах. Угол поворота стрелы крана смотря по модели колеблется от 0 до 360 градусов. Грузоподъемность кранов консольных составляет от 100 кг до 10 тонн и более.

Консольный кран выполнен в составе двух основных элементов - рамного четырехопорного портала с дугообразными в плане передним и задним ригелями и решетчатой двухконсольной стрелы. Стрела, имеющая треугольное поперечное сечение, своими ходовыми колесами опирается на ригели портала и закрепляется в центральной цапфе, вокруг которой стрела имеет возможность поворота в горизонтальной плоскости. Угол поворота ограничен длинами дугообразных ригелей.

К нижнему поясу решетчатой стрелы закреплены пути катания грузовой тележки грузоподъемностью 16 т. Данная грузоподъемность по условиям прочности несущих конструкций крана может быть реализована при нахождении тележке не далее чем в 13,25 м от оси вращения стрелы, а при удалении от оси на большее расстояние грузоподъемность составит 4 т.

В зависимости от конструкции элементов верхних поясов монтируемого пролетного строения (сварные, клепаные) и соответствующей конструкции подкрановых путей ширина колен крана может изменяться, что достигается изменением мест закрепления ходовых тележек к кронштейнам ног портала.

Стрела крана имеет консоли разной длины. С передней, более длинной консоли, ведется монтаж элементов пролетного строения. Задняя консоль используется для демонтажа соединительных элементов.

Кран оснащен системой рештований, обеспечивающих возможность доступа снаружи и изнутри к трем последовательно расположенным узлам верхних поясов главных ферм. Наружные площадки рештований подвешены к крану н перемещаются вместе с ним. Внутренние площадки опираются своими консольными балочками на верхние пояса ферм и переставляются грузовой тележкой крана по мере монтажа пролетного строения.

Многообразные системы управления крановыми механизмами могут быть классифицированы по назначению, способу управления, и условиям регулирования.

По назначению различают системы управления механизмами подъема, механизмами передвижения и вращения.

По способу управления бывают системы управления с силовыми кулачковыми контроллерами, с кнопочными постами, с комплектными устройствами (например, с магнитным контроллером и преобразователем энергии или без него).

По условиям регулирования могут быть системы управления: с регулированием скорости ниже номинальной, с регулированием скорости выше и ниже номинальной, с регулированием ускорения и замедления.

В системах крановых электроприводов применяют электродвигатели четырех видов:

двигатели постоянного тока с последовательным или независимым возбуждением с регулированием скорости, ускорения и замедления путем изменения подводимого к якорю напряжения и тока возбуждения,

асинхронные двигатели с фазным ротором с регулированием выше указанных параметров путем изменения подводимого к обмотке статора электродвигателя напряжения, сопротивления резисторов в цепи обмотки ротора и применения других способов,

асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором с постоянной (при номинальной частоте сети) или регулируемой (при регулировании выходной частоты преобразователя) частотой вращения,

асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором многоскоростные (полюснопереключаемые).

В последнее время увеличивается число кранов с электроприводом на переменном токе в связи с совершенствованием систем частотно-регулируемого электропривода.

Система управления с силовыми кулачковыми контроллерами - простая и наиболее распространенная для крановых электроприводов.

Для электродвигателей постоянного тока механизмов подъема применяют контроллеры с несимметричной схемой и потенциометрическим включением якоря на положениях спуска, для механизмов передвижения - контроллеры с симметричной схемой и последовательно включенными резисторами.

Для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором применяют контроллеры, осуществляющие только функции включения и отключения электродвигателя, для асинхронных электродвигателей с фазным ротором контроллеры переключают обмотки статора  и ступени резисторов в цепи обмотки ротора.

Основные недостатки систем электроприводов с кулачковыми контроллерами: низкие энергетические показатели, невысокий уровень износостойкости контактной системы, недостаточная плавность регулирования скорости.

Применение для этих систем электродинамического торможения с самовозбуждением для механизмов подъема (при спуске грузов) улучшает энергетические и регулировочные свойства систем, в частности, может быть достигнут диапазон регулирования скорости до 8 : 1 (при спуске грузов).

Системы управления с силовыми контроллерами обычно применяют для тихоходных кранов, работающих при невысоких требованиях к диапазону регулирования скорости и точности остановки. В условиях металлургических цехов - это мостовые крюковые краны общего назначения.

Системы управления с магнитными контроллерами применяют для кранового электрооборудования, работающего на постоянном и переменном токе относительно большой мощности (на постоянном до 180 кВт). На переменном токе эти система применяют для управления одно- и двухскоростными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором и асинхронными электродвигателями с фазным ротором.

Эти системы с магнитными контроллерами для управления асинхронными электродвигателями с коротко- замкнутым ротором применяют обычно на кранах при мощности электродвигателей до 40 кВт, а для асинхронных электродвигателей с фазным ротором - в диапазоне мощностей 11-200 кВт (для механизмов подъема) и 3,5-100 кВт (для механизмов передвижения).

Системы управления крановыми электроприводами переменного тока с тиристорным преобразователем напряжения находят применение для асинхронных электродвигателей с фазным ротором крановых механизмов различного назначения. Тиристорный преобразователь напряжения включается в цепь обмотки статора и служит для регулирования напряжения, подводимого к этой обмотке. Основные достоинства этой системы управления: возможность получения устойчивых малых посадочных скоростей при диапазоне регулирования до 10:1, обеспечение бестоковой коммутации статорных цепей электродвигателя, что увеличивает износостойкость и срок службы электрооборудования.

Применение этих систем управления эффективно для крановых механизмов при необходимости обеспечения жестких требований в части регулирования скорости, например для кранов-штабелеров, мостовых кранов с манипуляторами.

Система управления крановыми электроприводами постоянного тока Г-Д (генератор-двигатель) широко применялась в крановых электроприводах до 60-70-х годов из-за следующих основных ее достоинств: значительного диапазона регулирования скорости (20 : 1 и более), плавного и экономичного регулирования скорости и торможения, большого срока службы, относительно невысокой стоимости.

Эта система эффективно применялась для крупных и ответственных кранов, в том числе кранов металлургических предприятий. Однако применение ее ограничивалось рядом недостатков: наличием вращающихся частей и громоздкостью, сравнительно низким кпд, значительными массогабаритными показателями, высокими эксплуатационными затратами.

Системы управления с тиристорными преобразователями напряжения и электродвигателями постоянного тока (ТП - ДП) позволяют с помощью тиристорного устройства, изменяя угол открытия тиристоров, регулировать напряжение, подаваемое электродвигателю.

Системы ТП - ДП находят применение для электроприводов мощностью до 300 кВт, а в некоторых случаях - и более. Они обладают высокими регулировочными свойствами, причем при диапазоне регулирования 10:1 - 15:1 не требуют применения тахогенераторов для контроля скорости. При применении тахометрической обратной связи по скорости в этих системах может быть получен диапазон регулирования скорости до 30 : 1

Недостатками систем ТП - ДП являются: относительная сложность устройства тиристорных агрегатов, относительно высокие капитальные и эксплуатационные Затраты, ухудшение качества электроэнергии в сети (влияние на сеть).

Системы управления с преобразователями частоты (ПЧ - АД) позволяют в крановых электроприводах при применении асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором получить высокий диапазон регулирования скорости при хороших динамических показателях электропривода.

1.3 Выбор рода тока, величины напряжения и систем управления

В соответствии с ПУЭ электроприводы кранов относятся ко второй категории потребителей, для которой перерыв питания допускается только на время переключения питания с основной сети на резервную. Крановые электроприводы могут получать питание от трехфазных сетей переменного тока или специальных сетей постоянного тока.

Основным напряжением для питания крановых механизмов является напряжение 380 В переменного тока или 220 В постоянного тока. Для проектируемого крана выбираем следующие величины напряжения.

Для питания силовых цепей - напряжение 380 В переменного тока.

Для питания цепи управления - напряжение 220 В постоянного тока.

Рабочее освещение - напряжение 220 В переменного тока.

Ремонтное освещение - напряжение 36 В переменного тока.

В данном дипломном проекте задана схема механизма подъема типа КСДБ, и схема механизма передвижения ДК.



2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Техническая характеристика электрооборудования крана

Грузоподъемность 32т

Скорость подъема 0,66 м/с

Режим работы крана Т, ПВ = 40 %

Расстояние передвижения 50 м

Высота подъема 28,5 м

Скорость передвижения моста 0,33 м/с

Диаметр колеса 400 мм

Диаметр барабана 630 мм

Кратность полиспаста 1

Масса крана 571 т

Масса подвески 1016 т

Тормозное устройство:

на подъем ТКГ-400

на передвижение ТКГ-200

Электродвигатели

механизма подъема -2х- 4МТН355S8, 132 кВт, 710 об/мин

механизма передвижения крана -8х- 4МТF(H)112L6, 2,2 кВт, 810 об/мин

механизма вылета стрелы - 4MTH200LB8, 22 кВт, 715 об/мин

механизма поворота крана - 4MTH200LB8, 22 кВт, 715 об/мин

Число ступеней 3

Схема управления механизма подъема КСДБ

Схема управления механизма перемещения ДК

портальный грузоподъёмный кран электропривод



2.2 Расчет мощности электродвигателя механизма подъема с проверкой на нагрев

Расчет мощности электродвигателя крана производится в три этапа:

- предварительный, в котором определяется мощность электродвигателя в статическом режиме;

- выбор электродвигателя по каталогу;

- проверка выбранного двигателя на нагрев с учетом работы в повторно-кратковременном режиме.

Мощность двигателя механизма подъема в статическом режиме, Вт:

где: Q - грузоподъемность, Н;

- вес подвески, Н;

V - скорость подъема, м/с;

з - КПД лебедки.

Если частота вращения двигателя не задана, то следует выбрать двигатель требуемой мощности по каталогу и принять номинальную скорость выбранного двигателя как заданную.

После предварительного выбора двигателя определяем передаточное число лебедки.

Общее передаточное число лебедки:



где: - частота вращения вала электродвигателя, об/мин;

- кратность полиспаста;

V - скорость передвижения, м/с.

Рекомендуется, чтобы передаточное число лебедки соответствовало

= 8ч51.

Затем мощность двигателя следует уточнить.

Определяем момент сопротивления, приведенный к валу электродвигателя при подъеме груза:

где: Q - грузоподъемность, Н;

- вес подвески, Н;

- передаточное число редуктора;

- передаточное число полиспаста;

з - КПД лебедки.



Определяем момент сопротивления, приведенный к валу электродвигателя при опускании полного груза:

Среднеквадратичный момент электродвигателя:

Среднеквадратичная мощность электродвигателя, кВт:

где: - рекомендуемая частота вращения вала электродвигателя, об/мин.

Выбор двигателя осуществляется исходя из следующих условий:

наиболее полное использование двигателя по нагреву достигается при условии



- номинальная мощность двигателя по каталогу должна быть не менее минимально необходимой;

- частота вращения вала электродвигателя должна соответствовать заданной угловой скорости.

Выбираем двигатель типа:

Тип 4MTH355S8

Мощность - 132кВт

Частота вращения - 710 об/мин.

КПД - 0,875

- 0,85

Ток ротора - 235 А

Напряжение ротора - 362 В

Момент инерции - 10,2 кг*м²

Определяем момент потерь в механической передаче:

Определяем момент сопротивления, приведенный к валу электродвигателя при подъеме подвески:

Определяем момент сопротивления, приведенный к валу электродвигателя при опускании подвески:

Номинальный момент, развиваемый электродвигателем:

где: - номинальная мощность электродвигателя, Вт;

- номинальная частота вращения вала электродвигателя, об/мин.

Момент инерции системы электропривода при движении с грузом:

где: - момент инерции ротора двигателя, кг*;

- момент инерции соединительной муфты с тормозным шкивом, кг*;

- масса поднимаемого груза, кг;

- масса подвески, кг;

- линейная скорость подъема, м/с;

щ_н - номинальная угловая скорость двигателя, р/с.

Величина момента инерции соединительной муфты с тормозным шкивом зависит от его диаметра и определяется по табл. 2. При установке на быстроходном валу 2-х тормозов следует момент инерции муфты удвоить.

Момент инерции системы электропривода при движении без груза:

Время пуска электродвигателя на подъем с полным грузом::

где: - средний пусковой момент электродвигателя, Н * м;

для асинхронных двигателей с фазным ротором

Время пуска электродвигателя на опускание с полным грузом:

Время пуска электродвигателя на подъем подвески:

Время пуска электродвигателя на опускание подвески:

Время движения с установившейся скоростью:

где: - максимальная высота подъема, м;

Находим эквивалентный по нагреву момент:

Сравниваем полученный результат с значением номинального момента:

- для двигателей продолжительного режима

2.3 Расчет мощности электродвигателя механизма передвижения с проверкой на нагрев

Расчет мощности электродвигателя крана производится в четыре этапа:

- предварительный, в котором определяется мощность электродвигателя в статическом режиме;

- выбор электродвигателя по каталогу;

- проверка выбранного двигателя на нагрев с учетом работы в повторно-кратковременном режиме.

- проверка выбранного двигателя по запасу сцепления ходовых колес с рельсами.

Мощность двигателя механизма передвижения в статическом режиме, Вт:



где: k - коэффициент учитывающий увеличение сопротивления движению из-за трения реборд колес о рельс, табл. 2;

Q - грузоподъемность, Н;

- вес моста, Н;

V - скорость передвижения, м/с;

µ - коэффициент трения в подшипниках колес, табл. 4;

r - радиус шейки оси колеса, м;

f - коэффициент трения качения колес о рельсы, табл. 3;

- радиус колеса, м;

- к.п.д. механизма передвижения, табл. 1.

После предварительного выбора двигателя определяем передаточное число редуктора механизма передвижения.

где: - частота вращения вала электродвигателя, об/мин;

- диаметр колеса, м;

V - скорость передвижения, м/с.

Рекомендуется, чтобы передаточное число редуктора соответствовало I = 14ч140.

Затем мощность двигателя следует уточнить.

Определяем момент сопротивления на валу электродвигателя при движении с грузом:

Определяем момент сопротивления на валу электродвигателя при движении без груза:

Среднеквадратичный момент электродвигателя:

Среднеквадратичная мощность электродвигателя, кВт:

где: - рекомендуемая частота вращения вала электродвигателя, об/мин.

Выбор двигателя осуществляется исходя из следующих условий:

- наиболее полное использование двигателя по нагреву достигается при условии

Выбираем двигатель типа:

Тип 4MTF(H)112L6

Мощность - 2,2 кВт

Частота вращения - 810 об/мин.

К.П.Д. - 0,612

- 0,76

Ток ротора - 11 А

Напряжение ротора - 144 В

Момент инерции - 0,035 кг*м²

Номинальный момент, развиваемый электродвигателем:

где: - номинальная мощность электродвигателя, Вт;

- номинальная частота вращения вала электродвигателя, об/мин.

Момент инерции системы электропривода при движении с грузом:

где: - момент инерции ротора двигателя, кг*;

- момент инерции соединительной муфты с тормозным шкивом,кг*;

- масса поднимаемого груза, кг;

- масса тележки (крана), кг;

- линейная скорость перемещения, м/с;

номинальная угловая скорость двигателя, р/с.

Величина момента инерции соединительной муфты с тормозным шкивом зависит от его диаметра и определяется по табл. 5.

Момент инерции системы электропривода при движении без груза:

Время пуска электродвигателя при движении с грузом:



где: - средний пусковой момент электродвигателя, Н*м;

для асинхронных двигателей с фазным ротором

Время пуска электродвигателя при движении без груза:

Время движения с установившейся скоростью при движении с грузом:

где: - максимальная длина перемещения, м;

- путь пройденный за время пуска (торможения) при движении с грузом, м;

Время движения с установившейся скоростью при движении без груза:

где: - путь пройденный за время (торможение) при движении без груза,м.

Находим эквивалентный по нагреву момент:

Сравниваем полученный результат с значением номинального момента для двигателей продолжительного режима

Проверка по запасу сцепления для предупреждения буксования приводных колес осуществляется по формуле

где: - вес моста, Н;

- кратность среднего пускового момента;

с - число приводных колес.

2200 Вт < 758,12 Вт

2.4 Описание работы принципиальной схемы управлении механизма передвижения

Схема ТА 160 выполнена симметричными направлений движения. количество фиксированных положений в каждую сторону равно четырем. Схема обеспечивает автоматический пуск, реверсирование, торможение и ступенчатое регулирование скорости за счет изменения значений сопротивлений резисторов в роторной цепи. Разгон в обоих направлениях производится в четыре ступени (предусмотрены контакторы КМ4, КМ5, КМ6, КМ7), а в контроллерах, управляющих двигателями небольшой мощности, количество ступеней разгона равно трем (контакторы КМ4, КМ5 и КМ6).

В характеристике магнитного контроллера ТА 160 за 100 % момента принят номинальный момент двигателей в режиме ПВ=40 %, за 100 % скорости - синхронная скорость двигателя. Для контроллера ТА 160 на малые мощности двигателей характеристика 4а соответствует последнему, фиксированному положению контроллера. Механическая характеристика рассчитана на условия обеспечения необходимых параметров ускорения привода при пуске и торможении в режиме противовключения. Для обеспечения нормального пуска в схемах всех магнитных контроллеров предусматриваются невыключаемые ступени резисторов в цепи ротора. При этом относительное значение сопротивлений этих резисторов несколько больше в контроллерах с тремя ступенями разгона.

При движении с неподвижного состояния на первом положении разгона осуществляется задержка на время срабатывания реле противовключения КТ3. Дальнейший разгон осуществляется под контролем реле ускорений КТ1 и КТ2. При этом реле КТ1 обеспечивает переход характеристики, соответствующие третьему и четвертому положениям контроллера. Выдержки времени реле при отпадании якоря, определяющие интенсивность ускорения, лежат в пределах 0,4 - 2,5 с.

Схема допускает свободный разбег в нулевом положении командоконтроллера или торможение с помощью электромагнитного тормоза YB. Для остановки механизма при схеме со свободным выбегом необходимо переключать командоконтроллер в противоположное направление движения, при этом независимо от положения рукоятки командоконтроллера собирается схема первого положения (отключается реле КТ3) и происходит торможение в режиме противовключения. Задержка на режиме противовключения осуществляется с помощью реле КТ3, которое срабатывает при скорости движения в тормозном режиме, близкой к нулю. После остановки механизма возможен разгон в противоположном направлении. Таким образом, в процессе оперативного торможения механический тормоз не участвует. Для осуществления торможения в режиме противовключения катушка реле КТ3 включается на разность выпрямленных напряжений: постоянного - со стороны независимого источника и переменного - со стороны ротора.

Реле срабатывает, когда направление со стороны независимого источника превысит на определенное значение напряжение со стороны ротора, т.е. при скольжениях ротора от 1,0 до номинального при пуске и при скольжении от 1,3 до 1,0 в режиме противовключения.

Использование торможения противовключением наряду со свободным выбегом позволяет осуществить плавную остановку механизма без рывков, связанных с наложением механических тормозов. Механический тормоз вступает в действие только при срабатывании любого из видов защиты - максимальной, нулевой. Конечной или при отключении аварийной кнопки SB. Для получения схемы без свободного выбега необходимо произвести следующие переключения: тормозной магнит YB переменного тока присоединить непосредственно к выводам статора двигателя; катушка контакторов тормоза КМ3 отключить, для чего снять перемычки 7 - 9, 9 - 11; контакты конечной защиты SQ1 и SQ2 шунтировать размыкающими контактами контакторов направления КМ1 и К.

2.5 Расчет и выбор пусковых реостатов

Для обеспечения необходимой плавности спуска и уменьшения ступеней пускового реостата в некоторых схемах увеличивают скольжение двигателя за счет невыключаемой секции резисторов в цепи ротора до величины

Принимаем согласно типовых механических характеристик величину максимального пикового момента от номинального.

Проверяем условия пуска двигателя



где: кратность максимального момента электродвигателя.

Графоаналитический метод расчета

Определяем номинальную угловую скорость по формуле:

Определяем номинальное скольжение по формуле:

где: синхронная частота вращения поля статора, об/мин.

Критическое скольжение определяем по формуле:

где: кратность максимального момента двигателя.

скольжение в номинальном режиме.

Определяем максимальный момент развиваемый двигателем по формуле:

Задаемся скольжением в пределах от до и определяем момент двигателя по формуле Класса при заданных скольжениях:

Результаты расчетов заносим в таблицу 2.1.

Скорость идеального холостого хода определяем по формуле:

Угловую скорость ротора для каждой точки определяем по формуле:

Результаты расчета заносим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1. - Результаты расчета.

S	0	0,19	0,313	0,531	0,64	0,69	0,72	0,749
M, H*м	0	25,94	38,71	51,435	53,93	54,334	54,464	54,47
р/с	104,71	84,81	71,935	49,108	37,695	32,46	29,318	26,282

На основании таблицы результатов расчета строим механические характеристики двигателя (рис. 1).

Номинальное сопротивление фазы ротора определяем по формуле:

где: ЭДС ротора, В;

номинальный ток ротора, А.

Внутреннее сопротивление ротора определяется по формуле:

Принимаем число автоматически выводимых ступеней согласно (2)

m = 3.

Подбираем момент переключения больше чем момент сопротивления и строим пусковую диаграмму (рис. 1).

М₂ = 48,3 Н *м

По результатам построения определяем сопротивления секций пусковых реостатов:

где: длины отрезков между соответствующими точками пусковых характеристик (см. рис. 1)

Принимаем диапазон регулирования скорости:

D=4:1

Определяем скольжение двигателя, обеспечивающее необходимый диапазон регулирования скорости по формуле:

Полное сопротивление роторной цепи на регулированной характеристике определяем по формуле:

Для выбора слабины канатов и подъема легких грузов с малой скоростью задаемся скольжением

Полное сопротивление роторной цепи характеристике выбора слабины канатов определяем по формуле:

Сопротивление якорной цепи:

Сопротивление секций пускорегулировочного реостата определяем по формуле:

- невыводимое сопротивление

- ступени пускового реостата

- регулировочная секция

- секция для выбора слабины канатов

Общее сопротивление пускорегулировочного реостата определяем по формуле:

Проверяем правильность расчетов

10,131 + 0,328 = 10,459



Выбираем блок резисторов ЯС3

Сопротивление номинальное - 12 Ом

Масса - 18 кг

Номер блока - 140512.

2.6 Выбор аппаратов управления и защиты электроприводом

Выбираем тип контакторов относительно паспортных данных выбранного двигателя.

Номинальный ток силовых контакторов должен быть не менее, чем номинальный ток соответствующей цепи двигателя:

При мощности двигателя Р = 2,2 кВт и токе ротора = 11 А выбираем для механизма передвижения контакторы серии КТ6000 типа КТ6012 с номинальным током А.

Реле времени ускорения, обеспечивают плавность разгона двигателя.

Выбираем реле времени ускорения в зависимости от числа ступеней ускорения с учетом выдержки времени.

Значение электромеханической постоянной времени для каждой характеристики определяем по формуле:

где: - момент инерции механизма (по своему двигателю);

- начальное и конечное значение угловой скорости при разгоне на характеристике, р/с;

- величина динамического момента при угловой скорости , Н*м.

Определяем величину электромеханической постоянной времени для первой реостатной характеристики:

Величина динамического момента в начале разгона

Величина динамического момента в конце разгона

Время разгона на первой реостатной характеристике:

Определяем величину электромеханической постоянной времени для второй реостатной характеристики



Время разгона на второй реостатной характеристике:

Определяем величину электромеханической постоянной времени для третьей реостатной характеристики

Время разгона на третьей реостатной характеристике:

С учетом выдержки времени при отклонении на каждой ступени выбираем тип реле времени.

На первой ступени выбираем реле времени серии РЭВ 800 типа РЭВ 811

На второй ступени выбираем реле времени серии РЭВ 800 типа РЭВ 816

На третьей ступени выбираем реле времени серии РЭВ 800 типа РЭВ 815

Также выбираем остальные типы реле, которые присутствуют на схеме магнитного контроллера.

Для защиты электродвигателя механизма передвижения от перегрузки устанавливаем реле максимального тока:

Ток установки реле защиты [2]:

где: - номинальный ток двигателя, А

где: - номинальное напряжение сети, В;

- значение КПД двигателя;

Выбираем [2] реле максимального тока типа РЭО401, каталожный номер 2ТД.304.096-20 с допустимым током катушки 9 А и пределами регулировки тока срабатывания 8 - 25 А.

Выбранное реле обеспечивает настройку на требуемую величину тока установки, а номинальный ток катушки больше номинального тока двигателя.

Для защиты цепей управления от коротких замыканий выбираем плавкие предохранители.

Максимальное число одновременно выключенных аппаратов схемы управления - 10.

Определяем ток потребляемый схемой управления, считая, что каждый аппарат потребляет 0,5 А:

где: N - число одновременно включенных аппаратов;

- ток, потребляемый аппаратом, А.

По [2] выбираем предохранитель типа ПР-2 сплавкой на 6 А и током патрона 15 А.

2.7 Выбор питающих кабелей механизмов крана и способов их прокладки

Длины кабелей определяются путем замеров линейкой по первому листу графической части (см. приложение лист ДП. 5.05070202.001.01.ОВ(в масштабе)).

Задаем запас длины кабелей 1,5 м для обеспечения качественной прокладки кабелей без натяжения и подключается к верхним коммутационным аппаратам.

В местах выхода кабелей к приемникам электроэнергии запас длины кабелей принимаем 1 м для обеспечения удобного подключения.

Силовой кабель питающей линии выбирают по напряжению, длительному току.

Выбор кабеля производим по условию:

где: - номинальное напряжение кабеля, В;

- номинальное напряжение установки.

По величине тока потребителя выбираем сечение жил кабеля, исходя из условия:

где: - длительный ток кабеля, А;

- ток, потребляемый схемой, А.

Результаты сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 - Результаты замеров

Марка кабеля	Сечение и числа жил, мм2	Расчетный ток, А	Допустимый ток кабеля, А	Место подключения	Длина кабеля, м
ВВГ	3х50+1х16	171	177	статор	15
ВВГ	3х50+1х16	171	177	ротор	15
ВВГ	3х50+1х16	171	177	толкатель	15
КГ	3х1,5+1х1,5	5	21	статор	15
КГ	3х1,5+1х1,5	5	21	ротор	15
ВВГ	3х4+1х2,5	37	37	статор	15
ВВГ	3х4+1х2,5	37	37	ротор	15
КГ	4х1,5	1	1,5	Конечный выключатель	15

2.8 Расчет токоподвода и выбор троллей

Сечение питающего крана кабеля рассчитывают по нагреву с последующей проверкой выбранного сечения на потерю напряжения.

Расчетная мощность, потребляемая краном [2]:

(2.86)

где: - коэффициент использования [2], ;

- суммарная установленная мощность всех электродвигателей при ПВ=100 %, кВт;

- суммарная мощность трех наибольших по мощности электродвигателей при ПВ=100 %, кВт;

с - расчетный коэффициент [2], с=0,3.

Расчетное значение длительного тока троллей для трехфазного тока:

где: - номинальное напряжение сети, В;

- среднее значение КПД двигателей;

- среднее значение коэффициента мощности двигателей.

Среднее значение КПД двигателей

где: Р_i - мощность каждого электродвигателя, кВт;

з₁ - КПД каждого электродвигателя.

=0,84

Среднее значение коэффициента мощности

где: - коэффициент мощности каждого электродвигателя.

=0,807

Выбираем троллейный токопровод по условию механической прочности из уголковой стали 50х50х5 сечением 480 мм² и длительно допустимым током I_доп = 315 А.

Проверяем крановую сеть на допустимую потерю напряжения.

Максимальный пиковый ток:

(2.90)

где: - номинальный ток двигателя с наибольшим пусковым током, А;

- кратность пускового тока двигателя, для асинхронных двигателей с фазным ротором, = 2,5.

Определяем потерю напряжения в крановой сети для трехфазного тока:

где: - расчетная длина участка сети, м;

- удельная проводимость материала, м/Ом*мм²;

S - сечение троллея или кабеля, мм².



3. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

3.1 Общие элементы проекта производства работ по монтажу электрооборудования крана

Проект производства работ (ППР) выполняется участком подготовки производства с привлечением линейного персонала монтажного управления или проектной организацией за счет монтажного управления. Он является главным разделом инженерной подготовки производства, которым руководствуется линейный инженерно-технический персонал. ППР включает в себя: технологические карты на монтаж сложного электрооборудования, узлов электропроводок и вторичных цепей; календарный план производства электромонтажных работ по. отдельным объектам пускового комплекса с уточненными по рабочим чертежам физическими объемами работ с указанием необходимых трудозатрат; ведомость электроустановочных изделий, электроконструкций и других монтажных изделий, подлежащих заказу и изготовлению на заводах электромонтажных трестов; ведомость нестандартных и нетиповых электроконструкций и деталей, подлежащих изготовлению в мастерских электромонтажных заготовок; ведомость элементов оборудования, электроконструкций, электропроводок и трубных разводок, подлежащих предварительной укрупнительной сборке в блоки и узлы в мастерских электромонтажных заготовок; ведомость необходимого для выполнения всего объема работ электротехнического оборудования и вспомогательных материалов и ведомость комплектации оборудования и материалов; график очередности поставки материалов, конструкций и монтажных изделий, получаемых от монтажного управления, треста, генподрядчика и заказчика; ведомость необходимых монтажных машин, механизмов, аппаратов, приспособлений и инструмента; рекомендации по внедрению передовой монтажной технологии; предложения по организации труда; ведомость передвижных и сборно-разборных сооружений и инвентарных устройств и приспособлений; календарный план-график движения рабочей силы по специальностям и квалификации с указанием источников покрытия недостающего количества рабочих; пояснительную записку с необходимыми обоснованиями основных решений ППР и потребности в монтажных машинах и приспособлениях со следующими технико-экономическими показателями: продолжительность выполнения электромонтажных работ; уровень индустриализации и механизации электромонтажных работ; среднедневная выработка одного рабочего по основным видам электромонтажных работ в физическом выражении и средняя выработка по электромонтажному участку в денежном выражении; объем подлежащих выполнению электромонтажных работ в денежном выражении для первой очереди объекта с разбивкой по этапам; указания по технике безопасности.

Производство электромонтажных работ регламентируется технической и директивной документацией.

Основным техническим документом служит проект электроустановки, в строгом соответствии с которым и должны производиться электромонтажные работы. Изменять принятые проектом технические решения, если они носят принципиальный характер, допускается только по согласованию с проектной организацией - автором проекта. Изменения непринципиального характера производят по согласованию с заказчиком.

Основными директивными документами, требования которых подлежат безусловному выполнению при производстве электромонтажных работ, являются действуюшие Правила устройств электроустановок (ПУЭ) и Строительные нормы и правила (СНиП). На основе директивных документов в монтажных организациях создают монтажные инструкции и технологические карты, а поставщики электрооборудования и материалов разрабатывают заводские инструкции, которыми исполнители электромонтажных работ руководствуются в своей практической деятельности.

Существующие монтажные инструкции, являясь директивными документами, в которых регламентирована технология выполнения работ, отражены нормы и правила, приведены характеристики применяемых материалов, приспособлений, механизмов и др., не могут в полной мере отразить высокоэффективные приемы работ, обеспечивающие максимальную производительность труда. Инструкции отражают требования, предъявляемые к исполнению определенного технологического комплекса, но не содержат подробного анализа приемов, необходимых для достижения этих требований.

Поэтому разрабатываются технологические карты трудовых процессов. В них определяются технологическая последовательность рабочего процесса; передовые приемы и методы труда; перечень применяемых механизмов, приспособлений и инструмента; рекомендации по укрупнению оборудования и изделий в монтажные узлы; нормативные материалы - график трудового процесса, калькуляция затрат труда, схема организации рабочих мест, количественный состав бригады, звена, их квалификация и др. Наличие технологических карт позволяет монтажным бригадам выполнять работы на достигнутом к данному времени уровне и обеспечить более высокую степень текущего контроля.

ПУЭ разработаны с учетом проведения плановых и профилактических испытаний в условиях эксплуатации и ремонта электроустановок и электрооборудования; обучения обслуживающего персонала и проверки у него знаний правил технической эксплуатации и правил техники безопасности.

Применяемые при монтаже электроустановок машины, трансформаторы, электроконструкции, измерительные приборы, провода, кабели, изоляционное масло и другие материалы и электрооборудование должны отвечать требованиям соответствующих ГОСТов или технических условий, утвержденных в установленном порядке. При этом конструкция, вид исполнения, способ установки и изоляция электрооборудования должны соответствовать номинальному напряжению электроустановки, условиям окружающей среды и требованиям соответствующих разделов и глав ПУЭ.

Монтируемое электрооборудование и материалы по своим нормативным, гарантийным и расчетным характеристикам должны соответствовать условиям работы данной сети или электроустановки. При их выборе учитывается опыт эксплуатации и монтажа, требования по технике безопасности и пожарной безопасности.

Прикосновение к непокрытым изоляцией токоведущим частям электроустановки опасно для жизни человека, поэтому в электроустановках предусматривают простые и наглядные схемы, соответствующие надписи, маркировку, расцветку и надлежащее расположение элементов установки для распознавания неизолированных частей. Окраску одноименных токоведущих шин в каждой электроустановке выполняют одинаковой в соответствии с требованиями действующих ПУЭ.

Для электротехнической установки большое значение имеет характер окружающей среды, в которой работают элементы установки,- температура, влажность, наличие пыли, химически активных веществ и т. п. Поэтому в зависимости от среды помещения подразделяют на сухие, с нормальной средой, влажные, сырые, жаркие, пыльные, с химически активной средой, взрывоопасные и пожароопасные. Наружные установки, в которых применяют или хранят взрывоопасные газы, пары, жидкие или горючие вещества, относят соответственно к взрывоопасным или пожароопасным.

К производству электромонтажных работ на объектах строительства разрешается приступать только при наличии технической документации (проектов и смет), проекта производства работ, строительной готовности объекта, кранового оборудования, а также других грузоподъемных средств, обеспечивающих механизацию монтажа, а также электрооборудования, кабельной продукции и материалов, предусмотренных согласованным графиком производства работ.

Специальные работы, требующие особой подготовки исполнителей (монтаж ртутных выпрямителей, аккумуляторных батарей, сварочные работы, работы с пиротехническим инструментом, такелажные работы и др.), должны выполняться только лицами, прошедшими соответствующее обучение по технологии выполнения работ и правилам техники безопасности. На право проведения таких работ выдаются специальные документы.

Успешный монтаж характеризуется не только обеспечением высокой надежности и хорошим эстетическим видом смонтированной установки. Важно, чтобы работы были выполнены в короткие сроки при минимальных затратах труда и материальных ресурсов. Обеспечить эту сторону электромонтажного производства призваны ППР, а также АСОР.

Вся проектная техническая документация анализируется заказчиком, который перед передачей ее монтажной организации для производства работ обязан поставить на ней подпись или штамп «Разрешается к производству работ». В монтажном управлении техническая документация и сметы тщательно изучаются персоналом производственного отдела совместно с персоналом группы подготовки производства и линейными инженерно-техническими работниками (начальниками монтажных участков, производителями работ, мастерами).

Замечания по всем обнаруженным недостаткам проекта направляют в проектные организации для внесения в проект согласованных поправок и дополнений. Если на строительной площадке присутствует представитель проектной организации в качестве авторского надзора, то все возникающие вопросы решают через него. Затем проект и сметы передают на монтажно-заготовительный участок или в группу проектировщиков-сметчиков при производственном отделе управления для составления ППР и после этого в группу подготовки монтажно-заготовительного участка для подготовки производства.

В отдельных случаях проект дорабатывает монтажная организация - замена некоторого оборудования и материалов, внесение небольших изменений, связанных с несоответствием отдельных узлов электротехнического проекта строительным и технологическим конструкциям, внедрение типовых электроконструкций и монтажных изделий заводов монтажной организации, составление дополнительных чертежей и эскизов на укрупненные монтажные узлы и блоки, а также на отдельные конструкции и привязки проекта по месту.

3.2 Производство работ по монтажу токоподвода на кране

Для подачи электроэнергии к механизмам крана используется троллейный (с жесткими и гибкими проводами) токоподвод. К механизмам тележек электроэнергия может подаваться как по троллеям, так и по гибкому кабелю. Троллейный токоподвод может быть выполнен а виде жестких или гибких троллей и скользящих токосъемников, кабельный - в виде гибких проводов, соединяющих клеммы подвижной части с клеммами неподвижной части крана.

Троллейный токоподвод получил наибольшее распространение для подвода электроэнергии к мостовым кранам и тележкам, причем, как правило, для подвода электроэнергии к крану используют токоподвод из стального проката таких профилей, как уголок, швеллер, двутавр, квадрат. Иногда используют троллеи, выполненные из рельсов.

При установке троллеи изолируют от конструкции крана или стен с помощью держателей. Держатели, установленные крепежными лапами на кране или под подкрановыми путями, имеют консоли для закрепления уголкового троллея. Консоли изолируют друг от друга изоляторами и стягивают шпильками с изоляцией.

Троллеи для питания крана располагают вдоль подкрановых путей, а для питания тележки - вдоль моста. В качестве жестких троллейных проводов используют стальной прокат (уголковый, рельсовый и т. д.), а также профили из различных сплавов и биметаллические. Гибкие троллейные провода изготовляют из круглой стальной, медной или биметаллической проволоки. По экономическим соображениям рекомендуется троллеи из цветных металлов применять только в условиях интенсивного коррозионного воздействия окружающей среды, в которой сталь оказывается нестойкой. Троллейные провода прикрепляют на изоляторах к подкрановой балке, стене здания или к вертикальным стойкам, закрепленным на металлоконструкции моста. Различие в токоподводе на открытом воздухе или внутри здания заключается в применении изоляторов с более высокими изолирующими свойствами. Расстояние от троллейных проводов до уровня пола или до земли должно быть не менее 3,5 м, а в проезжей части - не менее 6 м. Токоприемники закрепляются на специальных кронштейнах, установленных на металлоконструкции моста или на раме тележки.

Закрытый троллейный токоподвод включает сборный металлический кожух с расположенными внутри него медными троллеями и компактную тележку-токоприемник, которая перемещается по рельсу. Кожух с троллеями прикрепляют к конструкции здания, а тележку соединяют кабелем с мостом крана. Последнее обстоятельство облегчает конструктивное исполнение токоподвода, так как троллейная тележка не воспринимает механических колебаний крана. Секции кожуха - штампованные из стального листа толщиной 1,5-2 мм или изготовленные из проката длиной до 3 м. Троллейные провода крепят к кожуху на изоляторах. Соединение проводов осуществляется специальными зажимами. На тележке закреплены контакты скользящего или роликового типа. Наличие металлического кожуха позволяет применять токосъем в пыльных помещениях, а конструкция кожуха - вводить в него тележки-токоприемники через специальное окно без перерыва подачи электроэнергии.



3.3 Производство работ по монтажу электропроводки на кране

Электропитание к электрооборудованию подводится через главные и вспомогательные троллеи электропроводкой, выполненной в зависимости от условий среды, в которой работает кран, в стальных трубах, коробах, открыто и т. п.

Монтаж электропроводки на кранах имеет много общего с монтажом в других электроустановках, но требования к проводкам на кранах в ряде случаев повышены.

Монтаж электропроводки на кранах выполняют в стальных трубах, в коробах, непосредственно по крану проводом или кабелем марок, соответствующих условиям окружающей среды.

Условия окружающей среды влияют также на выбор типа проводки, определяемой проектом. Этот вид проводки является дорогим и трудоемким, но зато он предохраняет провода от механических повреждений, атмосферных осадков, паров, газов и т.п.

Работа по монтажу электропроводки разбивается на следующие операции: замер трассы трубной разводки, заготовка труб в МЗУ, транспортировка заготовленных труб на кран, монтаж, затяжка проводов в трубы, проверка изоляции проводов, маркировка проводов.

Замерщик на основании проектных чертежей, плана сети и схемы внешних электрических соединений составляет эскизы отдельных участков сети, на которых указывает длины трасс, углы поворота, место ответвлений, места установки ответвительных и протяжных коробок. Составленные эскизы трубной разводки обычно согласовывают с руководителем монтажа крана и затем передаются в МЗУ для изготовления пакетов труб.

В монтажно-заготовительных участках обработка и заготовка трубных узлов производятся на специально разработанной технологии в отдельных помещениях.