Розрахунок автоматизованих електроприводів мостових кранів загального призначення

Міністерство  освіти і науки України 

Полтавський національний технічний університет

 імені Юрія Кондратюка

 

Кафедра автоматики та електропривода

 

 

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

 

 з дисципліни:

“Електропривод і автоматизація  загально-промислових механізмів”

 

на тему:

“Розрахунок автоматизованих  електроприводів

мостових кранів загального призначення”

АЕП.401.015.000 КП

 

 

 

 

Виконав: 

 студент  групи 401-МЕ

Лавріненко М.А.     

 

Перевірив:

              Шефер О.В.

 

 

 

Міністерство освіти і науки України

Полтавський національний технічний університет

імені Юрія Кондратюка

 

Кафедра автоматики та електроприводу

 

Затверджую:     завідуючий кафедрою автоматики та

      електроприводу  професор Галай М.В.

ЗАВДАННЯ

до курсового проектування студента групи 401-МЕ  – Лавріненко М.А.

Варіант № 15

1. Тема проекту: «Розрахунок автоматизованих електроприводів мостових кранів загального призначення».
2. Строк здачі студентом закінченого проекту:   “ 10 ”  травня 2003р.
3. По вхідним технічним даним мостового крану загального призначення, згідно варіанту, вимагається:
1. Розрахувати статичне навантаження та вибрати елементи кінематики механізмів крану.
2. Зробити попередній вибір потужності електродвигунів механізмів крану методом середньоквадратичного моменту або потужності.
3. Вибрати стандартні схеми управління електродвигунами механізмів крану при середньому числі включень в годину більш 120. Струм – змінний, напруга мережі   U_м = 380 В.
4. Розрахувати величини ступенів пускових опорів, вибрати стандартні ящики опорів і скласти схему з’єднання їхніх елементів.
5. Розрахувати і побудувати природні та штучні характеристики електродвигуна механізму піднімання та пересування, порівняти отримані розрахункові характеристики з каталоговими.
6. Розрахувати та побудувати криві електромеханічних перехідних процесів S = f(t), M = f(t) при пуску електропривода механізму піднімання чи механізму пересування крану.
4. У графічну частину проекту внести:

• електричну принципову схему електрообладнання крану з захисною панеллю  (формат А1);

• кінематичну схему мостового крану (формат А4);
• навантажувальні та швидкісні діаграми механізму піднімання та одного з механізмів пересування (формат А4);
• криві електромеханічних перехідних процесів S=f(t), M=f(t) при пуску електроприводу механізму крану (формат А4).

 

Керівник курсового  проекту:    Шефер О.В.

           ____________

Прийняв до виконання:      Лавріненко М.А.

____________

 

Дата видачі завдання:  “_____”_____________2009р.

                                                           Початкові   дані

 

Механізм  піднімання крана .

Вантажопідйомність,  тс	Grp	25
Вага грузозахватного  обладнання, тс	G0	1,6
Швидкість піднімання вантажу, м/хв.	Vn	12,5
Висота піднімання вантажу, м	H	10
Режим работи крана	-	Тяжкий
Тривалість включення  механізму, %	ПВ	38
Тип підшипника блоку поліспаста	-	Гойдання
ККД механізму при  номінальному навантаженні, %	ηнп	84
Синхронна швидкість  обертання двигуна на 380В, об/хв	n0	1000

 

 

Механізм  пересування візка .

 

 

Вага візка  з електрообладнанням, тс	GT0	6
Максимальна швидкість  пересування, м/хв	VT	45
Діаметр опорних ходових  колес, мм	Dкт	690
Діаметр цапфи катків, мм	dцт	76
Коефіцієнт, що враховує тертя реборд об рейки при  підшипниках: (Ковзання )	Kтк	1,6
Коефіцієнт тертя гойдання		0,66
Коефіцієнт тертя ковзання при підшипниках ковзання	μс	0,145
ККД механізму ходу моста, %	ηм	82,5
Відстань, на яку переміщається  міст, м	RT	12,5
Час зупинки при розвантажуванні, с	t01	75
Час зупинки при навантажуванні, с	t02	90
Кількість ведучих колес візка	nвк	1
Значення синхронної швидкості двигуна механізму ходу моста, об/хв.	n0	600
Допустиме зниження напруги в мережі, %		10
Вага груза, тс	Grp	25

 

 

 

 

 

 

 

Міністерст

во освіти і науки України

Полтавський національний технічний університет

 імені Юрія Кондратюка

 

Кафедра автоматики та електропривода

 

 

ПОЯСНЮВАЛЬНА  ЗАПИСКА 

 

до курсового проекту  з дисципліни:

“Електропривод  і автоматизація загально-промислових  механізмів”

 

на тему:

“Розрахунок автоматизованих  електроприводів

мостових кранів загального призначення”

АЕП.401.015.000 ПЗ

 

 

 

 

Виконав:   студент групи 401-МЕ

Лавріненко М.А.

 

          Перевірив:      Шефер О.В.

 

 

 

 

 

 

Вступ

Мосто крани як технологічний  транспорт поширені на заводах залізобетонних виробів, у цехах машинобудівних заводів тощо. Вони пересуваються по рейках, піднятих на будівельних конструкціях у верхню частину приміщення. Мостовий кран складається з моста ,оснащеного на кінцях ходовими візками з механізмом переміщення , та та самохідного візка ,що пересувається по мосту , змеханізмом піднімання вантажу. Для монтажу будівельних конструкцій мостові крани , як правило , не використовуються.

Мостові крани мають  ходові пристрої з жорсткими металевими колесами , Вони відзначаються простотою  конструкції , незначними опорами переміщенню, можливістю прийняття великих навантажень , але мають невелику маневреність і швидкість пересування ,складне перебазування , додаткові витрати на влаштування та експлуатацію рейкових коліс . основні елементи рейкового ходового обладнання – переміщувані по рейках стальні колеса з гладким ободом із однією або двома ребордами.

Електропривід складається  з електродвигуна , пристроїв керування  і механічної передачі від двигуна  до робочого органу машини . Вибір типа двигуна відбувається в залежності від роду струму, і номінальної напруги, номінальної потужності і частоти обертання , виду природної характеристики двигуна і його конструктивного виконання.

Мостові крани в залежності від призначення і характеру  роботи, яка виконується обладнуються різними вантажозахватними пристроями : крючками, грейферами і т.д.  Мостовий кран дуже зручний для використання , оскільки переміщення його моста чи візка відбувається вгорі, над обладнанням, що знаходиться в цехові, тобто кран не займає корисної площі.

Електропривод більшості вантажопідйомних машин характеризується повторно-короткочасним режимом роботи, широким діапазоном регулювання швидкості і значними перевантаженнями (стрибками струму і моменту) при пуску і гальмуванні. Особливі умови використання електропривода в таких машинах є причиною для створення спеціальних серій електричних двигунів і апаратів кранового виконання.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Розрахунок  механізму піднімання

За механізм піднімання мостових кранів править барабанна  лебідка, основними елементами якої є поліспаст, канат, барабан та редуктор. На кінематичній схемі (див. додаток) видно, що з боку швидкохідного валу редуктора встановлене механічне гальмо і з’єднувальна муфта, яка керує одночасно й головним шківом.

 

1.1. Вибір поліспаста

Поліспаст – система  обкручених канатом рухомих і нерухомих блоків, яка забезпечує виграш або в силі, або в швидкості. Поліспаст характеризується його кратністю або передаточним числом:

              (1)

де   z – число  несучих гілок канату в поліспаст  і;

       a – число гілок канату, що спускаються з барабана ;

       v_б – навколишня швидкість барабану м/с ;

       v_п – швидкість піднімання вантажу. 

Кранові поліспасти виробляються простими або здвоєними. В мостових кранах застосовуються тільки здвоєні  поліспасти, тому число гілок канату, що спускаються з барабана, завжди рівно a = 2. По Табл. 1 [4] для вантажопідйомності 20 т вибираємо поліспаст для блоків на підшипниках із     h_п = 0,92. Число несучих гілок канату z = 8. Таким чином згідно з (1):

.

 

1.2. Розрахунок  і вибір канату

Згідно з правилами  Держтехнагляду, канат слід вибирати за розрахунковим розривним зусиллям каната  S_p  в наступному порядку:

а) визначається найбільше  зусилля S, що приходиться на одну гілку  каната:

,  (2)   

де  G_гр – номінальна вага вантажу, що піднімається, Н;

     G₀ – вага вантажозахватного пристрою, Н;

     z − число несучих гілок канату в поліспасті;

     η_п  – коефіцієнт корисної дії поліспаста.

 Н,

б) визначається розрахункове розривне зусилля

    S_р = к_з∙S                         (3)

де  к_з = 6 – коефіцієнт запасу міцності канату, із Табл. 2 [4], для середнього режиму роботи механізму піднімання.

Вибір канату згідно ДСТУ здійснюється за розрахунковим розривним зусиллям S_р з [1, дод. I-IV], при цьому повинна виконуватися умова:

S_к  ≥ S_р  ,

де S_к – найбільше розривне зусилля у вибраному з [1] канаті.

S_р = 6∙34335 = 206,01 кН.

Вибирається канат марки ЛК-3 1862, що має діаметр

d= 19,5мм,  S_K= 209,5 kH.

Розрахуємо фактичний коефіцієнт запасу міцності вибраного каната к_з.ф :

 

1.3. Вибір барабана

В механізмах піднімання з безпосередньою навивкою на барабан, як відомо, застосовують здвоєний  поліспаст, який забезпечує вертикальне переміщення вантажу при підніманні та опусканні, однакове навантаження на підшипники барабана і ходові колеса візка.

Діаметр канатного барабана визначається згідно з нормами Держтехнагляду за формулою:

D_б ≥ (e-1)×d_k ,     (4)

де  e=30 – коефіцієнт, який залежить від режиму експлуатації механізму  

          (див.  Табл.. 2) ;

     d_k =19,5   – діаметр каната, мм.

D_б = (30-1)∙19,5 = 565,5 мм.

Вибір барабана проводиться  по розрахунковому діаметру D_б, діаметру канату d_k і висоті піднімання вантажу Н з [1, дод. XVI]. Вибираємо барабан    БК510  D_б = 510мм, діаметр канату d_k = 20 мм, висота піднімання h = 12,5м.

 

1.4. Орієнтовний    розрахунок   передаточного   числа 

       редуктора   механізму   піднімання

За заданою швидкістю  піднімання вантажу  і синхронною швидкістю електродвигуна n_o  розраховується передаточне число редуктора:

          (5)

де n_б  – швидкість обертання барабана, об/хв. ;

  w_б – кутова швидкість барабана, рад/с ;

w₀ – синхронна кутова швидкість електродвигуна, рад/с:

 рад/с.

 Кутова швидкість  барабана визначається співвідношенням:

;        (6)

де v_k – швидкість каната, навиваного на барабан v_k = v_п×і_п

де v_п – швидкість підйому вантажу ;

      і_п – кратність поліспаста ;

 м/с

 рад/с.

Таким чином, передаточне  число редуктора, необхідне для  розрахунку статичних моментів механізму  піднімання, дорівнює:

Редуктор вибираємо  пізніше, виходячи з розрахункової потужності, числа обертів вала електродвигуна, передаточного числа і режиму роботи механізму.

 

1.5. Розрахунок  потужності та попередній вибір

       електродвигуна механізму піднімання

Статичний момент, який розвиває електродвигун і який приведений до його валу, при підйомі корисного (номінального) вантажу визначається за формулою:

      (7)

де  – вага корисного (номінального) вантажу, Н;