Електропривод грузопід’ємної лебідки мостового крану

1. Електропривод грузопід’ємної лебідки мостового крану

1.1       Опис промислового механізму та технологічного циклу його роботи

Мостовий кран служить для підіймання-опускання вантажу і його горизонтального переміщення в двох взаємно перпендикулярних напрямах: в одному – при рушенні самого моста по рейках, в іншому – при рушенні вантажного возика уздовж балки, укріпленої у верхній частині крана. Підйомні крани використовуються у виробничих цехах, а також на складах.

Кінематична схема підйомної лебідки крана приведена на рисунку 1.1, де 1 – канатний барабан, 2 – редуктор, 3 – муфта з електромагнітним фрикційним гальмом, 4 – привідний двигун, 5 – поліспаст, 6 – вантажозахоплюючий пристрій (крюк), 7 – корисний вантаж.

Цикл роботи лебідки включає в себе наступні операції (рисунок 1.2):

– строповку вантажозахоплюючого пристрою (ланка 0–1);

– розгін (1–2), рушення з усталеною швидкістю (2–3) і гальмування (3–4) привода при виборі слабини (провису) каната;

– розгін привода при підійманні крюка з вантажем (4–5);

– підйом крюка з вантажем з усталеною швидкістю (5–6);

– гальмування привода при підійманні крюка з вантажем (6–7) з накладенням гальма в момент зупинки (7);

– горизонтальне переміщення крюка з вантажем до місця розвантаження (7–8);

– розгальмування привода (8) і розгін при опусканні крюка з вантажем (ланка 8–9);

– опускання крюка з вантажем з усталеною швидкістю (9–10);

– гальмування привода при опусканні крюка з вантажем (10–11) з переходом на знижену (посадкову) швидкість (11);

– опускання крюка з вантажем з посадковою швидкістю (11–12) і посадка вантажу (12–13);

– розгін (12–14), рушення з усталеною швидкістю (14–15) і гальмування (15–16) привода при напуску провису каната;

– розвантаження вантажозахоплюючого пристрою (16–17);

– розгін (17–18), рушення з усталеною швидкістю (18–19) і гальмування привода (19–20) при виборі провису;

– розгін (20–21), рушення з усталеною швидкістю (21–22) і гальмування (22–23) привода при підійманні крюка з накладенням гальма в момент зупинки (23);

– горизонтальне переміщення крюка до місця строповки (23 – 24);

– розгін (24–25), рушення з усталеною швидкістю (25–26) і гальмування (26–27) з можливим переходом на знижену швидкість (27);

– опускання крюка зі зниженою швидкістю (27–28) і посадка (28–29);

– розгін (28–30), рушення з усталеною швидкістю (30–31) і гальмування (31–32)

привода при напуску провису. Всі подальші цикли повторюються у вказаному порядку.

В електроприводі лебідки застосовується асинхронний двигун з фазним ротором. Напруга мережі 220 В.

Рисунок 1.1 – Кінематична схема механізму підйому мостового крана

 

1.2 Побудова діаграми статичного навантаження та попередній вибір потужності та типу асинхроного двигуна з фазним ротором

Попередній розрахунок потужності двигуна

При змінному механічному навантаженні, що характерно для кранових і більшості інших механізмів, потужність двигуна визначають методом послідовних наближень: спочатку потужність попередньо знаходять з діаграми статичного навантаження, потім будують повну навантажувальну діаграму з урахуванням перехідних процесів і перевіряють двигун за нагрівом і перевантажувальною спроможністю.

Розрахунок тривалості роботи при підйомі-опусканні вантажу

Підйом вантажу

– тривалість розгону та гальмування

– шлях розгону та гальмування

– тривалість руху з усталеною швидкістю при підійманні вантажу

Опускання вантажу

– тривалість розгону

– шлях розгону

– тривалість гальмування від основної швидкості до посадкової

– шлях гальмування

Приймаючи шлях руху з посадковою швидкістю , час руху з усталеною основною швидкістю

Тривалість руху з посадковою швидкістю

 

Розрахунок тривалості роботи при підйомі-опусканні крюка

Підйом пустого крюка

– тривалість розгону та гальмування

– шлях розгону

– тривалість руху з усталеною швидкістю при підійманні вантажу

Опускання пустого крюка

– тривалість розгону

– шлях розгону

– тривалість гальмування від основної швидкості до посадкової

– шлях гальмування

Приймаючи шлях руху з посадковою швидкістю , час руху з усталеною основною швидкістю

Розрахунок тривалості роботи при напуску-виборі провису

– тривалість розгону (гальмування)

– шлях розгону (гальмування)

– тривалість руху з усталеною швидкістю при напуску-виборі провису

 

Побудова діаграми статичного навантаження двигуна

Передавальне число редуктора

де  – передбачувана номінальна швидкість обертання двигуна n_н=580 об/хв.

Передавальне число одного ступеня = 3…5. Тоді число ступенів

Номінальний ККД редуктора визначається числом його ступенів і ККД однієї зубчастої пари, який дорівнює 0,95…96.

ККД механізму залежить від його завантаження

де - номінальний ККД механізму;

- коефіцієнт завантаження,

Потужність на валу двигуна при підійманні вантажу

Значення ККД барабана і полиспаста дорівнюють 0,97.

При опусканні вантажу енергія направлена від механізму до двигуна. Тому потужність на валу двигуна

Потужність на валу двигуна:

– при підійманні крюка

– при опусканні крюка

Потужність, що розвивається двигуном при виборі і напуску провису каната

де- кутова швидкість двигуна (с^-1);

- коефіцієнт, що враховує втрати в редукторі при роботі в холостому режимі,

За знайденими значеннями і тривалостями статичних потужностей будується діаграма статичного навантаження привода (рис. 1.3).

Еквівалентна за нагрівом потужність двигуна під статичним навантаженням:

Режим роботи двигуна – повторно-короткочасний, еквівалентну тривалість його включення:

 

%

де  – загальна тривалість статичного навантаження;

 – час циклу, ;

 – сумарна тривалість розгону (гальмування) привода.

По каталогу /1/ вибирається двигун номінальної потужності

де - коефіцієнт запасу,  =1,3;

- номінальна тривалість включення двигуна, = 25%.

Вибір двигуна

Паспортні дані обраного двигуна

Асинхроний двигун МТ 73–10

P_н=125 кВт; f=50 Гц; TB_н=25%; U_н=380 В; n_н=586 об/хв; M_max/M_н=3,4; cosφ_н=0,73; I_cн=286 А; I_cx=170 А; R_c=0,0154 Ом; X_c=0,0731 Ом; E_pн=442В; I_pн=175 А; R_p=0,0337 Ом; X_p=0,098 Ом; J=14,2 ; K_e=0,808.

Уточнимо передавальне число, число ступенів, номінальний ККД редуктора і, якщо розбіжність між уточненими і попередніми значеннями величин  перевищує 7%, необхідно також уточнити потужності  і .

Передавальне число і число ступенів збігаються з вказаною точністю, це свідчить, що й номінальний ККД редуктора, а також потужності  і  збігаються з раніше розрахованими.