Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ КРАНА «ГАНС» В УСЛОВИЯХ ФМТП

2005

Введение

В данном проекте проектируем портальный электрический передвижной полноповоротный кран «Ганс» блочного типа на поворотной колонне с шарнирно - сочленённой стрелой в условиях Феодосийского морского порта. Грузозахватными устройствами этого крана являются крюк, грейфер, и электромагнит. Питание электромагнита осуществляется от специального отдельно стоящей магнитной станции. Проектируемый кран «Ганс» играет важную роль в жизни порта. Всего в порту 16 кранов. В том числе: «Альбатрос», «Сокол», «Кировец».

Все краны состоят из механизмов: механизм передвижения; механизм подъёма; механизм поворота и механизма вылета стрелы.

Кран состоит из двух основных частей: поворотной части и неповоротной.

Неповоротная часть включает в себя портал - металлическую площадку, стоящую на четырёх опорах, на которых закреплены четыре ходовые тележки, осуществляющие передвижение крана по рельсам.

В поворотную часть входит: механизм поворота, центральная колона, установленная в стакане и закреплённая гайкой со стопорной планкой, цепным поворотный кругом, соединенный болтами с оголовком портала, поворотная звездочка, закреплённая на нижнем конце вала, трёхступенчатый редуктор коническо-цилиндрического типа. Так же к поворотной части относится механизм изменения вылета стрелы: электродвигатель, эластическая муфта, тормоз, трёхступенчатый редуктор, зубчатая передача и механизм подъема, состоящий из двух однобарабанных одноканатных грузоподъёмных лебедок, каждая из которых состоит из двигателя, тормоза, редуктора, канатного барабана и каната - укладчика.

Управление краном ведётся из кабины крановщика, установленной на поворотной части, с помощью контроллеров, расположенных в машинном зале.

Органы управления электрическим приводом установлены на двух отдельных пультах. Питание двигателей крана осуществляется от питающей колонки трёхфазного переменного тока напряжением 380 В и частотой 50 Гц. Токоподвод выполнен 4-х жильным кабелем, намотанным на барабане.

1. Общая часть

1.1 Требования к электроприводу производственных механизмов, характеристика потребителей

В промышленности и на практике важную роль отводят погрузочно-разгрузочным машинам и электрическим кранам.

Собранное крановое оборудование приспособлено для работы в тяжелых условиях при большой частоте включений, высокой влажности воздуха, резких изменениях температуры, широких диапазонах нагрузок, при постоянных толчках, сотрясениях и вибрациях.

Кроме того, к электроприводу и электрооборудованию кранов предъявляются требования в смысле безопасности обслуживания, простоты эксплуатирования и надежности в работе.

Все крановые электроприводы должны иметь надежную максимальную защиту от токов короткого замыкания и перегрузок, которая должна выполняться токовым реле с дублированием их плавкими предохранителями. Крановое оборудование должно обеспечивать надежную и безопасную работу механизмов крана при любых температурах и метеорологических условиях, при наличии влаги, пыли, сильных вибрациях, широком диапазоне нагрузок.

Все двигатели работают в повторно кратковременном режиме. Схемы управления крановыми электродвигателями должны обеспечивать реверс двигателей. Исходя из технологического процесса и режима работы крана для двигателей не требуется большого диапазона регулирования скорости. Изоляция кабелей должна быть стойкой к агрессивной соленой воде, так как кран работает непосредственно около моря.

Электрическая схема управления электродвигателями крана должна исключать:

- возможность само запуска двигателей после восстановления напряжения в сети питающей кран;

- пуск двигателей не по заданной схеме управления; - пуск двигателей контакторами предохранительных устройств.

Особые требования предъявляются к монтажу кранового оборудования, от качества которого зависит безопасность обслуживания.

Циклический характер работы крана требует от всех электроприводов быстрого разгона, и торможения, переключения скорости, минимальных затрат времени реверса, переключения скорости перегрузке разнообразных грузов.

1.2 Выбор рода тока и величины питающего напряжения

Электрооборудование кранов может быть выполнено как на переменном, так и на постоянном токе.

Достоинство питания на переменном токе:

- относительно небольшая стоимость асинхронных двигателей по сравнения с двигателями постоянного тока;

- меньшая масса двигателей в 2-3 раза;

- простота обслуживания и ремонта асинхронных двигателей;

- меньшие эксплуатационные расходы.

Недостатки переменного тока:

- невозможность широкого и плавного регулирования скорости;

- оборудование на переменном токе чаще выходит из строя.

Достоинство постоянного тока:

- возможность получения жестких характеристик;

- для питания оборудования требуется 2 троллеи;

- большой диапазон регулирования скорости.

Для питания электрооборудования проектируемого крана выбираем переменный ток.

После выбора рода тока выбираем величину питающего напряжения, которое может быть следующих величин: 660/380 В, 380/220 В, 220/127 В.

Применение напряжения 660/380 В ухудшает условия техники безопасности, а также приводит к более частым пробоям изоляции, а значит, к снижению надежности.

Для освещения требуется понижающий трансформатор, что приводит к увеличению затрат.

Напряжение 220/127 В весьма благоприятно с точки зрения техники безопасности.

Но при уменьшении напряжения при неизменной мощности увеличиваются токи, что приводит к увеличению проводов и размеров коммутационной аппаратуры, а значит, к увеличению экономических затрат.

Рациональнее всего 380/220 В, так как это позволяет подключить двигатели на 380 В при соединении обмоток звездой и на 220 В при соединении треугольником. Также можно питать освещение от 220 В.

Таким образом для питания электрооборудования портального крана «Ганс» выбираем трехфазное переменное напряжение величиной 380/220 В и частотой 50 Гц.

2. Технологическая часть

2.1 Технологический процесс и роль проектируемого электрооборудования

Феодосийский морской торговый порт является перевалочным пунктом при транспортировке грузов из России, Украины, третьих стран ближнего и дальнего зарубежья. С различных городов Украины в Феодосийский порт по железной дороге на товарных поездах привозят различные грузы. В порту происходит перегрузка грузов на суда и отправка их морем в места назначения. Процесс перегрузки грузов состоит из выполненных в отдельной последовательности и периодически повторяющихся основных (формирование «подъема» груза, захват и перемещение его различными механизмами, укладка и др.) и вспомогательные (взвешивание и счет груза, открытие и закрытие дверей вагона и т.д.) операций. По месту операции подразделяется на трюмные, вагонные, складские. Каждая операция состоит из отдельных элементов. Например, вагонная операция по формированию подъема из типовых грузов на поддоне состоит из таких элементов, как захвата кипы погрузчиком, перенос его к месту укладки, укладки на поддон и т.д. Перегрузочные работы производятся по двум вариантам: прямому или транзитному - при котором груз из одного транспортного средства в другое перегружается на склад. Например, из вагона погрузчик к крану, а кран в трюм судна; складскому - при котором из транспортного средства, груз направляется на склад или наоборот, из склада - на транспортное средство.

Порт перегружает грузы различные по физическим, химическим, механическим и другим свойствам. Многие из этих свойств вызывают решающее влияние на определение способов перегрузки и хранения грузов в порту. Так, например, гигроскопические грузы легко впитывают влагу, под действием которой теряют свои качества; скоропортящиеся грузы не выдерживают длительного хранения в естественных условиях (рыба, цитрусы); смерзающиеся и слеживающиеся грузы при низких температурах и долгом хранении теряют свою сыпучесть, что вызывает значительные трудности при перегрузке (цемент).

В зависимости от способов перевозки в судах грузы можно разделить на две группы: сухие - сухогрузы и жидкие - наливные. Жидкие грузы (нефть, керосин, бензин) перевозят специализированным флотом, а сухогрузы на различных самоходных и несамоходных судах.

Сухогрузы в свою очередь делятся на навалочные, штучные, насыпные. Навалочные грузы транспортируются на судах и в вагонах навалом. К ним относятся уголь, соль, руда, минерально-строительные и другие зернистые и кустовые материалы. Уголь, например, имеет способность к самовозгоранию. В результате поглощения кислорода, уголь нагревается до температуры воспламенения и начинает тлеть. Соль поглощает влагу, агрессивно действует на металл и железобетон, сильно слеживается, что необходимо учитывать при транспортировке. Загружают навалочные грузы грейфером.

Насыпные грузы - это пшеница, рожь, ячмень. Эти грузы не слеживаются, не уплотняются, обладают хорошей сыпучестью, а перегружаются специальными грейферами.

Штучные грузы - перевозятся, чаще всего, в упаковках, которые должны быть прочными и соответствовать утвержденным стандартам.

Штучные грузы по виду тары или упаковки подразделяются на следующие группы:

в мешках - сахар, мука, цемент, гипс, селитра;

в ящиках - яйца, фрукты, винно-водочные и кожевенные изделия;

в кипах - хлопок, каучук, табак;

в бочках - растительные и минеральные масла, спирт, нефтепродукты, кислота, битум;

в пачках - фанере, паркет, металлические листы, брусы, арматура;

в рулонах - бумага, картон, толь, рубероид, металлическая проволока.

Перегрузка штучных грузов осуществляется крюковыми и электромагнитными кранами. Перегрузка штучного груза самая трудоемкая работа, так как в трюмах судов, в вагоне, на складе грузы чаще всего укладываются вручную.

Перевоз сыпучих грузов осуществляется в пакетах и контейнерах, что наиболее удобно и поднимает производительность труда и снижает стоимость доставки груза потребителю.

портальный передвижной кран колонна

3. Расчетная часть

3.1 Расчёт мощности и выбор электродвигателей

Рассчитываем статическую мощность двигателя механизма

подъёма необходимую для подъёма номинального груза.

(1)

где

Gr - номинальный вес груза, Н;

Gо - вес грузозахватного устройства, Н;

(2)

(3)

Определяем время цикла механизма подъема:

(5)

где, N_Ц - число циклов в час.

Определяем время одной операции:

 (6)

где, Н_П = 18 м - высота подъема;

V_П = 0,6 м/с - скорость подъема;

Рассчитываем ориентировочную продолжительность включения.

Определяем предварительную мощность при каталожной продолжительности включения механизма подъема.

(9)

Рассчитываем статический момент приведенный к валу двигателя при подъеме груза.

(10)

Рассчитываем статический момент приведенный к валу двигателя при опускании грузозахватного устройства.

(11)



Рассчитываем статический момент при подъеме грузозахватного устройства.

(12)

где - 0.= 0,65 - коэффициент полезного действия на холостом ходу который находим по диаграмме.

Находим коэффициент загрузки.

(13)

Рассчитываем статический момент при опускании грузозахватного устройства.

(14)

Рассчитываем среднеквадратичный момент.

(15)



Производим предварительный выбор двигателя из условий:

Рн > Pпред 75 > 72

щрас ? щдв 110 ? 100

Выбираем двигатель типа: МТН611 - 6

Рассчитываем момент инерции при перемещении груза.

(16)

кг * м²

Рассчитываем момент инерции при перемещении грузозахватного устройства.

(17)

Рассчитываем момент инерции муфты.

Jм = (0,1 ч 0,2) Jд (19)

Рассчитываем момент инерции системы приведенный к валу двигателя.

Рассчитываем динамический момент.

.

Рассчитываем средне пусковой момент, развиваемый двигателем при пуске.

(22)

Рассчитываем время разгона при подъеме груза.

(23)

с.

Рассчитываем время разгона при опускании груза.

(24)

Рассчитываем время разгона при подъеме грузозахватного устройства.

(25)

Jэо = К (Jд + Jм +Jш) + Jпдо (26)

Рассчитываем время разгона при опускании грузозахватного устройства.

 (27)

Рассчитываем момент тормоза.

(28)

где, Кт = 2,0 - коэффициент запаса.

Рассчитываем время торможения при подъеме груза.

(29)

с.

Рассчитываем время торможения при опускании груза.

(30)

с.

Рассчитываем время торможения при подъеме грузозахватного устройства.

(31)

 с.

Рассчитываем время торможения при опускании грузозахватного устройства.

(32)

с.

Рассчитываем путь пройденный грузом или грузозахватным устройством во время пусков.

При подъеме груза.

(33)

(34)

При опускании груза.

(35)

 (36)

При подъеме грузозахватного механизма.

(37)

(38)

При опускании грузозахватного механизма.

(39)

(40)

Рассчитываем пути пройденные грузом или грузозахватным устройством с установившейся скоростью.

При подъеме груза.

 (41)

При опускании груза.

(42)

При подъеме грузозахватного устройства.

(43)

При опускании грузозахватного устройства.

(44)

Рассчитываем время работы с установившейся скоростью.

При подъеме груза.

(45)

При опускании груза.

(46)



При подъеме крюка.

(47)

При опускании крюка.

(48)

Рассчитываем эквивалентный момент.

(50)

Н·м

Рассчитываем эквивалентный момент соответствующий продолжительности включения выбранного двигателя.

(51)



Производим проверку на соответствие выбранного двигателя.

Мэ ? Мд

222 < 318

Проверяем двигатель на перегрузочную способность.

(0,8 ч 0,85) Мmax дв > 1,3 Мmax нагр

0,8 ? 2610 = 2088 > 1,3 ? 1706 = 2217

2088 > 2217

Так как все условия удовлетворяют допустимым значениям, то принимаем к установке выбранные два двигателя типа МТН611 - 6 для механизма подъёма.

Расчет мощности и выбор электродвигателя механизма передвижения крана.

Рассчитываем тяговое усилие на ободе тягового колеса.

(52)

где, в = 1,4 - коэффициент учитывающий дополнительное сопротивление движению при отношении l / k - 1,8 и подшипников цилиндрических.

Gк - вес крана, рассчитываем по формуле (2).

µ = 0,02 - коэффициент трения в опорах осей ходовых колес.

f = 0,08 - коэффициент трения качения колеса по рельсу.

Н

Рассчитываем максимальную статическую мощность двигателя.

 (53)

К1 = 2 - количество операций в течении цикла.

(55)

(56)

Рассчитываем предварительную мощность при каталожной ПВ.

(57)

Рассчитываем предварительную скорость вращения двигателя.

 (58)

Учитывая длину грузоподъемности моста и его грузоподъемность принимаем к установке 2 двигателя

Рр. < Рн щр < щд

14 < 15 288 < 301

Принимаем к установке два двигателя марки: 4МТН116LB6.

Так как все условия удовлетворяют допустимым значениям, то принимаем к установке выбранные два двигателя типа 4МТН200LB6 для механизма передвижения.

3.2 Выбор освещенности, систем освещения и источника света

Выбор освещенности систем освещения и источника света кабины крановщика.

Более рациональным было бы принимать в кабину крановщика для освещения лампы накаливания, так как работа крановщика в кабине является не очень точной и заключается в переключении рукояток магнитных контроллеров и наблюдение за перегружаемым грузом, освещение которого ведется уличным освещением.

Различают несколько видов освещения: общее освещение, местное, комбинированное, аварийное.

Для проектируемого крана, в частности кабины крановщика, выбираем одно общее освещение. В соответствии с этим применяем 4-й разряд освещенности поверхности с малой точностью работы и освещенностью в 50 Лк. [11, с. 24]

Выбор освещенности, системы освещения и источника света территории порта.

Так как перегружать грузы в Феодосийском морском торговом порту приходится иногда круглосуточно, то для обеспечения нормальной освещенности ночью производится освещение прожекторами, которые находятся на вышках. Таких вышек в порту пять.

Высота подвеса прожекторов 28 м.

Минимальная освещенность, которую должен обеспечивать каждый прожектор не менее 100 Лк. Система наружного освещения так же выполняется общим освещением ламп высокого давления, установленных в прожекторах заливочного света.

3.3 Выбор типа осветительных приборов и их освещение

Расчёт внутреннего освещения крана, заключается в расчёте мощности, выборе типа и количества светильников.

Определяем индекс помещения:

(59)

где, h = 2 м - высота кабины крановщика;

S = 2,25 м² - площадь кабины;

A = 2 м - длина кабины;

B = 1,5 м - ширина кабины;

Определяем световой поток светильника:

 Лм; (60)

где, E = 50 Лк - нормированная освещённость, так как кабина относится к 4 разряду [11, с. 24]

K = 1,5 - коэффициент запаса [3, с. 124]

Z = 1,1 - коэффициент минимальной освещённости;

n = 3 - количество ламп

, Лм;

Из которого [3, с 125] выбираем 1-у лампу мощностью Р_л.= 40 Вт при U_н = 220 В и проверяем по условию:

F_Н ? F_Р

400 Лм > 291 Лм

Так как условия выполняются то к установке принимаем 3 лампы по 40 Вт и устанавливаем их в светильнике «Универсаль».

Размещено на Allbest.ru