Кран

      Для качественного выполнения подъема, спуска и перемещения грузов электропривод  крановых механизмов должен удовлетворять  следующим основным требованиям:

      а) Регулирование угловой скорости двигателя сравнительно в широких пределах (для обычных кранов до 4:1, для специальных кранов – до 10:1 и более) в связи с тем, что тяжелые грузы целесообразно перемещать – с большей скоростью для увеличения производительности крана.

      Пониженные скорости необходимы также для осуществления точной остановки транспортируемых грузов с целью ограничения ударов при их посадке и облегчают работу оператора, так как не требуют многократного повторения пусков для снижения средней скорости привода перед остановкой механизма.

      б) Обеспечение не обходимой жесткости  механических характеристик привода, особенно регулировочных, с тем чтобы низкие скорости почти не зависели от груза.

      в) Ограничение ускорений до допустимых пределов при минимальной длительности переходных процессов. Первое условие связано с ослаблением ударов в механических передачах при выборе зазора, с предотвращением пробуксовки ходовых колес тележек и мостов, с уменьшением раскачивания подвешенного на канатах груза при интенсивном разгоне и резком торможении механизмов передвижения; второе условие необходимо для обеспечения высокой производительности крана.

      г) Реверсирование электропривода и обеспечения  его работы как в двигательном, так и в тормозном режиме. Выбор  рода тока для электрооборудования крана имеет важное значение поскольку с ним связаны такие показатели как технические возможности привода, капиталовложения и стоимость эксплутационных расходов, масса и размеры оборудования, его надежность и простота обслуживания.

      Привод  с асинхронным двигателем с К.З. ротором применяется для механизмов кранов небольшой мощности (≤ 10 – 15 кВт), работающих в легком режиме. Если необходимо регулировать скорость или обеспечить точную остановку механизма, то можно использовать двух или трехскоростные двигатели.

      Наибольшее  распространение на кранах получил  привод с асинхронными двигателями  с фазным ротором и ступенчатым  регулированием угловой скорости путем  изменения угловой скорости в  цепи ротора.

      Такой привод достаточно прост, надежен, допускает  большое число включений в час и применяется в средних и больших мощностях. С помощью резисторов в цепи ротора можно в широких пределах изменять момент при пуске, получать желаемые ускорения и плавность пуска, уменьшать токи и потери энергии в двигателе при переходных процессах, а также получать пониженные угловые скорости. Однако этот привод не обеспечивает необходимую жесткость регулировочных характеристик и устойчивую работу при пониженных скоростях. Он не экономичен вследствие значительных потерь энергии в пускорегулировочных сопротивлениях; кроме того, имеет место повышенный износ двигателя, электромеханических тормозов и контактной аппаратуры управления.

      При контактном управлении процессы пуска, торможения и реверса автоматизируются, что значительно облегчает условия работы крановщика в напряженных режимах. В ряде случаев на одном кране целесообразно применить как контроллерное управление для механизмов с ранее напряженным режимом работы, так и контактное управление – последнее обычно для механизмов подъема. 

     1.3 Требования к системе электропривода и обоснования выбранного типа электропривода.

     Для выбора системы электропривода необходимо четко представлять себе технологические  требования к приводу того механизма, для которого он выбирается.

     Для качественного выполнения подъема, спуска и перемещения грузов электропривод крановых механизмов должен удовлетворять следующим основным требованиям:

     1 Регулирование угловой скорости двигателя в сравнительно широких пределах в связи с тем, что тяжелые грузы целесообразно перемещать с меньшей скоростью, а пустой крюк или ненагруженную тележку – с большей скоростью для увеличения производительности крана. Пониженные скорости необходимы также для осуществления точной остановки транспортируемых грузов с целью ограничения ударов при их посадке и облегчают работу оператора. Обеспечение необходимой жесткости механических характеристик привода, особенно регулировочных, с тем чтобы низкие скорости почти не зависели от груза.

     3 Ограничение ускорений до допустимых пределов при минимальной длительности переходных процессов. Первое условие связано с ослаблением ударов в механических передачах при выборе зазора, с предотвращением пробуксовки ходовых колес тележек и мостов, с уменьшением раскачивания подвешенного на канатах груза при интенсивном разгоне и резком торможении механизмов передвижения; второе условие необходимо для обеспечения высокой производительности крана.

     4 Реверсирование электропривода и обеспечение его работы, как в двигательном режиме, так и в тормозном режиме.

      1.4 Общие требования к электроприводу машин и механизмов

Основное  влияние на режим работы электропривода и на требования, которые предъявляются  к нему, оказывает характер технологического процесса. По характеру технологического процесса все машины и механизмы разделяются на две большие группы. К первой группе относятся машины и механизмы непрерывного действия, ко второй группе относятся машины и механизмы периодического и циклического действия.

Электроприводы  машин и механизмов непрерывного действия характеризуются редкими  пусками, не требуют реверсирования и точной остановки. Электроприводы машин и механизмов периодического и циклического действия характеризуются частыми пусками, реверсами, требуют обязательного регулирования скорости и точной остановки.

Требования  к электроприводу машин и механизмов формируются отдельно для каждого  из них или для группы идентичных машин и механизмов. Однако есть общие требования, которые предъявляются к электроприводу всех машин и механизмов. К таким требованиям относятся:

1) обеспечение  заданных условий протекания  технологических и производственных  процессов;

2) обеспечение  требуемых условий пуска и  торможения машин и механизмов, а при необходимости – реверсирования и регулирования скорости;

3) ограничение  перегрузок, динамических и ударных  нагрузок;

4) принципы  управления электроприводом (ручное, автоматическое, программное и т.  п.);

5) требования  по надежности, которые, как правило, отражаются в заданном времени наработки на отказ;

6) требования  по конструктивной защищенности  электродвигателей и электрооборудования  (степени защиты оболочек), по  условиям окружающей среды, по  климатическому исполнению;

7) экономические  показатели, к которым следует относить стоимость электропривода и затраты электроэнергии на его работу;

8) экологические  требования, к которым относятся  уровень шума и ограничение  влияния электропривода на питающую  сеть, связанное с искажениями,  вызванными высшими гармониками тока;

9) параметры  электроснабжения (величина напряжения  и частоты, их отклонение от  нормированных значений).

Проектирование  систем электропривода технологических  и производственных машин и механизмов производится в следующей последовательности:

1) разработка  требований, предъявляемых к электроприводу;

2) расчет  статических нагрузок и построение  нагрузочных диаграмм и тахограмм  движения рабочих органов машин  и механизмов;

3) выбор  системы электропривода на основании  предварительного технико-экономического анализа;

4) расчет  динамических нагрузок и построение  нагрузочной диаграммы и тахограммы  электродвигателя;

5) выбор  приводного электродвигателя по  различным признакам;

6) проверка  электродвигателя на нагрев, перегрузочную  способность и по условиям пуска;

7) выбор  и расчет преобразователя для  питания электродвигателя;

8) разработка  функциональной и принципиальной  схем электропривода;

9) составление  структурной схемы и расчет  системы автоматического регулирования  координат электропривода;

10) расчет и моделирование переходных процессов электропривода.

Основной  для выбора электропривода и расчета  его мощности являются нагрузочные  диаграммы и диаграммы скорости (тахограммы). Нагрузочные диаграммы  и тахограммы электропривода рассчитываются на основании нагрузочных диаграмм и тахограмм рабочих органов машин и механизмов.

На  рисунке 2.1, а показан пример построения нагрузочной диаграммы электропривода при постоянной скорости вращения рабочего органа производственного механизма.

При этом режимы пуска и торможения отсутствуют, динамический момент равен нулю и  нагрузочная диаграмма электропривода повторяет нагрузочную диаграмму  рабочего органа производственного механизма с учетом его механических потерь. На рисунке 2.1, б показана нагрузочная диаграмма рабочего органа производственного механизма, в 
соответствии с которой во время паузы происходит его полная остановка, а на интервалах работы его разгон и торможение. В процессе разгона возникает 
положительный динамический момент, в процессе торможения возникает отрицательный динамический момент. Результирующая нагрузочная диаграмма электропривода получается как сумма статических и динамических моментов.

Мощность электродвигателей рассчитывается исходя из трех условий:

1) нагрев  двигателя во время работы  не должен превосходить допустимого  нагрева для данного класса  изоляции;

2) перегрузочная  способность двигателя должна  быть достаточной, чтобы обеспечить  кратковременно максимальные значения момента, определяемые динамическими режимами пуска и торможения;

3) в  случае привода машин и механизмов  с большим моментом инерции  или для машин и механизмов, имеющих большое число включений  в час, пусковые потери в  двигателе 
не должны приводить к его перегреву.

Нагрев  электродвигателей сверх допустимого  значения приводит к ускорению старения изоляции и выходу двигателя из строя. В таблице 1 приведены допустимые температуры нагрева изоляционного  материала, обмоток и превышение температуры электродвигателя для различных классов изоляции.

Таблица 1 – Допустимые температуры нагрева для различных классов изоляции

Для оценки нагрева электродвигателей  используются косвенные методы. Наиболее часто применяются методы эквивалентного тока, эквивалентного момента и эквивалентной 
мощности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 

      Исходными данными проектирования являются физические и геометрические параметры механизма  передвижения моста, а также размеры  помещения цеха, в котором расположен кран. Исходные данные представлены в таблице 2.1: