РАСЧЕТ ТАХОГРАММЫ МЕХАНИЗМА

2. РАСЧЕТ ТАХОГРАММЫ МЕХАНИЗМА

Кран-штабелер является механизмом циклического действия. Это механизм с интенсивным режимом работы, тахограмма содержит участки пуска, торможения и работы с несколькими значениями установившейся скорости. Электропривод механизма работает в повторно-кратковременном режиме. Определим отрезки пути и времени работы на отдельных участках тахограммы (знание параметров тахограммы необходимо для расчета мощности двигателя). Расчет будем вести согласно методике, которая изложена в [6]:

Время разгона tр1 от Vнач=0 до Vп=0.3 м/с:

Vп=0.3 м/с – номинальная скорость подъема;

Vнач=0 – начальная скорость подъема;

a=0.5 м/с2 – допустимое ускорение.

Путь, проходимый при разгоне Sр1:

Значение пониженной скорости Vпон, определяемое по условию требуемой точности позиционирования:

b=0.5 м/с2 – допустимое замедление;

=0.004 м – точность останова.

Время торможения tТ1:

Путь, проходимый на отрезке торможения SТ1:
Время работы на участке с пониженной скоростью tу2:

L=0.04 м – путь перемещения механизма подъема по техническим требованиям грузозахватного устройства.

Время торможения tТ2:
Путь, проходимый на отрезке торможения SТ2:

Расчетный путь перемещения S:

Kh=30 – максимальное количество ячеек по высоте;

h=0.4 м – высота ячейки.

Путь, проходимый при работе с установившейся скоростью Sу1:

Время работы на участке с установившейся скоростью tу1:

Время разгона tр2от Vнач=0 до -Vпон:
Путь, проходимый при разгоне Sр2:

Время работы на участке с пониженной скоростью tу3:

S=0.04 м – путь перемещения на пониженной скорости в зоне останова.
Время торможения tТ3:

Путь, проходимый на отрезке торможения SТ3:

Время цикла tц:
z=30 – число включений в час.

Время паузы t0:

Тахограмма механизма представлена на рис.2.

V

 

VN

Vпон1

t0 tр2 tу3 tт3 t

tр1 tу1 tт1 tу2 tт2

Vпон2

Рис. 2. Тахограмма механизма

3. ФОРМИРОАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ

1.Электропривод работает в повторно-кратковременном режиме;

2. Диапазон регулирования скорости до 10:1 (в зависимости от требуемой точности останова);

3. Необходимость точного позиционирования электропривода в фиксированных точках;

4. Должна быть обеспечена возможность работы и регулирования скорости электропривода при активном моменте статической нагрузки;

5. Привод должен быть реверсивным.

4. ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Конструкция кранов в основном определяется их назначением и спецификой технологического процесса, но ряд узлов, например механизм подъема и перемещения, выполняется однотипными для кранов различных видов. Поэтому имеется много общего в вопросах выбора и эксплуатации электрооборудования кранов.

Электрооборудование кранов работает, как правило, в тяжелых условиях: повышенная загазованность и запыленность, высокая влажность, влияние химических реагентов. В связи с этим оно должно выбираться в соответствующем конструктивном исполнении, оборудование кранов стандартизировано.

К электрооборудованию кранов предъявляются следующие требования: обеспечение высокой производительности, надежности работы, безопасность обслуживания, простота эксплуатации и ремонта.

Режим работы крановых механизмов – важный фактор при выборе мощности приводных электродвигателей, он характеризуется следующими показателями: относительная продолжительность включения, среднесуточное время работы, число включений за 1 час работы электродвигателя, коэффициент переменности нагрузки.

В механизмах кранов-штабелеров находят применение крановые электродвигатели трехфазного переменного тока (асинхронные) и постоянного тока. Они работают в повторно-кратковременном режиме при широком регулировании частоты вращения, причем их работа сопровождается значительными перегрузками, частыми пусками, реверсами и торможениями.

Кроме того, электродвигатели крановых механизмов работают в условиях повышенной вибрации. В связи с этим по своим технико-экономическим показателям и характеристикам крановые электродвигатели отличаются от электродвигателей общепромышленного исполнения.

Наибольшее применение для крановых механизмов получили крановые электродвигатели серии MTKF, асинхронные с короткозамкнутым ротором, обеспечивающие высокий пусковой и номинальный моменты, регулирование скорости в широких пределах и плавный пуск [7].

Преимуществами асинхронных электродвигателей перед электродвигателями постоянного тока является их меньшая стоимость, простота ремонта и обслуживания, меньшая масса.

Для электроприводов крановых механизмов находят применение системы управления крановыми электродвигателями с тиристорным преобразователем напряжения (ТПН).

Система управления преобразователем переменного напряжения для регулирования скорости асинхронного двигателя должна быть замкнутой по скорости и току [1]. Силовая часть ТПН содержит пять пар встречно-параллельно соединенных тиристоров. Последние две пары позволяют осуществить реверс двигателя и динамическое торможение. Магнитное поле вращается в прямом направлении («вперед») при открывании тиристоров VS1…VS6. Порядок открывания вентилей 1-6,3-2,5-4,1-6 и т.д. Для получения поля, вращающегося в обратном направлении («назад»), открывают тиристоры VS5…VS10 в порядке: 5-10,7-6,9-8,5-10 и т.д. В случае динамического торможения в обмотки двигателя подается постоянный ток. Чтобы ток протекал в этом режиме в положительные полупериоды напряжения надо

открывать VS1 и VS4. В отрицательные полупериоды следует открывать тиристоры VS9 и VS8.

ТПН включается в цепь обмотки статора и служит для регулирования напряжения статора.

Использование замкнутых систем автоматического управления, построенных по принципу подчиненного регулирования, позволяет получить управляемые пуско-тормозные режимы и плавное регулирование скорости вращения в широких пределах.

В качестве электропривода для крановых механизмов рекомендован тиристорный асинхронный электропривод с фазовым управлением в качестве наиболее рационального для позиционных механизмов, если при повторно-кратковременном режиме работы число включений в час не превышает 150-200, мощность асинхронного двигателя 15-20 кВт.

Исходя из вышесказанного, выбираем для механизмов нашего крана тиристорный электропривод с фазовым управлением.

Такой привод имеет ряд достоинств:

- простота силовых цепей;

- легко осуществляется формирование динамических характеристик с ограничением момента двигателя;

- возможность осуществления динамического торможения подачей постоянного тока в обмотку статора.

Недостатками данного привода являются:

- большие потери энергии в двигатели на пониженных скоростях;

- необходимость использования тахогенератора и замкнутой системы регулирования для получения достаточно жестких характеристик при сравнительно небольшом диапазоне регулирования скорости.