Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курсовой_1 / 1 раздел.doc
Скачиваний:
67
Добавлен:
29.02.2016
Размер:
1.53 Mб
Скачать

37 - 37 --

1 Техническая часть

1.1 Техническая характеристика механизма передвижения тележки

1.1.1 Технологическое назначение. Механизм передвижения тележки предназначен для перемещения грузозахватывающего устройства вдоль моста. Крановая тележка состоит из рамы с ведущими и ведомыми колесами. На раме устанавливаются механизмы передвижения тележки и подъема груза. Краны большой грузоподъемности оборудуются двумя механизмами подъема. Один из них (миньшей грузоподъемности) является вспомогательным. Питание электродвигателей осуществляется по цеховым троллеям. Для подвода электроэнергии применяют токосъемы скользящего типа, прикрепленные к металлоконструкции крана. В современных конструкциях мостовых кранов токопровод осуществляется с помощью гибкого кабеля. Устанавливается тележка на четыре колеса, два из которых ходовых, в кранах грузоподъемностью до 50 тонн, а в кранах свыше 50 тонн тележка может иметь до 16 колес. Общий вид тележки мостового крана представлен на рисунке 1.1..

Рисунок 1.1 – Общий вид тележки мостового крана

1.1.2 Краткое описание принципа работы и кинематической схемы. Тележка движется по рельсовому пути на всю длину моста от одного крайнего положения до другого. За начальное состояние тележки принимается нахождение ее в одном из крайних положений на мосте при поднятом грузе. Из этого положения тележка разгоняется с грузом, движется до противоположного конца моста и там останавливается. После остановки тележки цикл передвижения тележки заканчивается.

Что касается кинематической схемы, то она представлена на рисунке 1.2, где

1 – электродвигатель; 2 – тормоз; 3 – муфта упругая втулочно-пальцевая; 4 – редуктор; 5 – муфта зубчатая; 6 – ходовое колесо; 7 – рельс.

Рисунок 1.2 - Кинематическая схема механизма передвижения тележки

1.1.3 Основные технические параметры механизма передвижения тележки. Основные технические па­раметры механизма приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Основные технические параметры механизма

Наименование параметров

Данные

1

Грузоподьемность подьема , т.

25

2

Масса тележки ,т

15

3

Пролет крана ,м

22,5

4

Скорость передвижения тележки, м/мин

40

5

ПВ% электродвигателя

43

Продолжение Таблицы 1.1:

6

Режим работы

СТ

7

Цех

Литейный

1.1.4 Условия эксплуатации электрооборудования. В литейных цехах температура может достигать 60 ˚С. Воздушная среда в металлургическом производстве: графитовые пыли, пары кислот, СО2, взвешенные частицы стальной окалины; постоянная концентрация 100, единовременная концентрация 1000 мг/. Выпадение росы на изоляционных поверхностях и на металле в виде пленки слабых кислот.

Механические воздействия – вибрация, удары. Вибрация с частотой 1-50 Гц с ускорением 0.5g. Одиночные повторяющиеся удары с ускорением 3g и частотой до 15 ударов в минуту. Указанные вибрации и ускорения имеют место на пролетах и концевых балках. При консольном креплении аппаратуры за нижнюю часть ускорения нижней части могут достигать 0.7-0.9g.

Эти условия характерны для использования электрооборудования общего назначения в категориях размещения Y1, Y2, Y3 по классификации ГОСТ 15150-69. Степень защиты электрооборудования на открытых частях крана используется IP43.

1.1.5 Технические требования к ЭП и схеме управления механизма передвижения тележки

1.1.5.1 Технические требования к силовой части ЭП механизма передвижения тележки. Требования к электроприводу перемещения тележки:

1) простота эксплуатации, высокая надежность работы, следствие массовости применения и весьма тяжелых условия работы.

2) ЭП должен обладать достаточным быстродействием;

3) ЭП должен обеспечивать регулирование скорости в необходимом диапазоне;

4) ЭП должен обеспечивать все режимы работы тележки;

5) реверсивный;

6) ЭП должен обеспечивать ограничение параметров: момента и тока, допустимыми значениями в переходных процессах и при механических перегрузках;

7) ЭП должен обеспечивать регулирование скорости в необходимом диапазоне, исходя из расчета точной остановки (расчет приведен в разделе 1.1.5.2).

1.1.5.1 Технические требования к схемам управления ЭП механизма передвижения тележки. В схемах управления необходимо применять следующие блокировки:

1) в схеме должна быть блокировка, отключающая всю систему питания крана. если требуется нахождение человека на поверхности тележки или моста;

2) в схеме необходимо предусмотреть невозможность пуска электродвигателя после восстановления напряжения в момент, когда командоаппарат еще находится в каком-либо рабочем положении. Пуск должен быть возможен только после возвращения командоаппарата в нулевое положение;

3) должен осуществляться контроль за положением рабочего органа с помощью концевых выключателей, если срабатывает концевой выключатель двигатель должен отключаться, движение в данном направлении не возможно.

В САУ надо предусмотреть следующие защиты:

1) от токов короткого замыкания;

2) от пропадания напряжения в сети.

К схемам управления кранами предъявляются следующие требования:

1) пуск двигателя должен производиться по определенному закону;

2) при полном отключении питания двигателя в схеме должно быть предусмотрено механическое торможение;

3) при резком переводе рукоятки командоаппарат из положения «вперед» в положение «назад» надо предусмотреть автоматическое плавное реверсирование двигателя с токами, не превышающими допустимые;

4) система автоматического управления должна иметь простую структурную схему.

Диапазон регулирования скорости ЭП механизмов перемещения определяется из расчета точной остановки тележки, поэтому предварительно необходимо рассчитать параметры точного останова [2].

При расчете воспользуемся следующими допущениями:

1) момент инерции вращающихся масс механизма 0,5 момента двигателя: JM=0,5JДВ;

2) коэффициент полезного действия передачи η=0,85;

3) момент механического тормоза при остановке с минимальной скоростью равным моменту динамическому при пуске: МТДИН;

4) ускорение при пуске примем равным : а=0,3 м/с2;

Зададимся номинальной скоростью вращения двигателя: n=935 об/мин. Переведем скорость из об/мин в рад/с:

(1.1)

где: n – скорость вращения двигателя, об/мин.

Согласно (1.1) получаем:

Определим угловую скорость колеса:

(1.2)

где: DК – диаметр колеса, м;

VТ – линейная скорость перемещения тележки, м/с.

Для определения диаметра колеса необходимо рассчитать максимальную статическую нагрузку:

(1.3)

где Gг, Gт  вес номинального груза главного подъема и тележки соответственно, кг;

Z  число колес;

Кн =1,25  коэффициент неравномерности распределения нагрузки на колеса.

Согласно (1.3) получаем:

По ГОСТ 2864890 выбираем при нагрузке от 200 до 250 кН диаметр ходового колеса Dк = 700 мм.

По формуле (1.2) определяем угловую скорость колеса:

(1.4)

Передаточное число редуктора:

(1.5)

Согласно (1.5):

Радиус приведения:

(1.6)

Согласно (1.6):

Суммарный момент инерции:

(1.7)

где: mгр – номинальная масса груза, кг;

mт – масса тележки, кг;

КЗ – коэффициент запаса, КЗ=1.3.

Согласно (1.7):

Угловое ускорение:

(1.8)

где: a – линейное ускорение тележки, м/с2.

Согласно (1.8):

Допустимый момент при торможении:

(1.9)

Согласно (1.9):

Максимальное сопротивление от трения:

(1.10)

где: КРД – коэффициент, учитывающий трение реборд о рельсы, КР=2,5;

f – коэффициент трения качения (для катков диаметром 600 – 700 мм f =0,8*10-3);

µ - коэффициент трения скольжения, µ=0,06; [3]

DЦ – диаметр цапфы,Dц=0,08.

Согласно (1.10):

Минимальное сопротивление от трения:

(1.11)

Согласно (1.11):

Максимальное сопротивление от уклона путей:

(1.12)

где: ψ – угол уклона пути, ψ=0,002.

Согласно (1.12):

Минимальное сопротивление от уклона путей:

(1.13)

Согласно (1.13):

Полное статическое сопротивление передвижению тележки от статических нагрузок:

(1.14)

где: - сопротивление от сил трения, Н;

- сопротивление от уклона пути, Н;

- сопротивление от ветровой нагрузки, Н. Принимаем равным нулю, т.к. кран работает в помещении.

Максимальное значение статического сопротивления в соответствии с формулой (1.14):

Минимальное значение статического сопротивления в соответствии с формулой (1.14):

Среднее статическое усилие:

(1.15)

Согласно (1.15):

Статическое сопротивление при остановке:

(1.16)

Согласно (1.16):

Масса в момент остановки:

(1.17)

Согласно (1.17):

Отклонение массы:

(1.18)

Согласно (1.18):

Допустимое отклонение сопротивления торможения при останове:

(1.19)

Согласно (1.19):

Отклонение статического сопротивления:

(1.20)

Согласно (1.20):

Относительное отклонение ускорения:

(1.21)

Согласно (1.21):

Ускорение в процессе останова:

(1.22)

Согласно (1.22):

Путь при движении с максимальной скоростью:

(1.23)

где: ta – время срабатывания контактной аппаратуры, с. Примем ta=0,2 c.

Согласно (1.23):

Примем =0,15, тогда относительные отклонения скорости:

(1.24)

(1.25)

где: - относительное отклонение скорости. Для скорости тележки VT=0,66 примем .

Согласно (1.24):

Согласно (1.25):

Средняя скорость останова:

(1.26)

где: - точность остановки, м. Зададимся =0,008 м.

KП – поправочный коэффициент. KП=1,1.

Согласно (1.26):

Отклонение скорости:

(1.27)

Согласно (1.27):

Максимальная скорость:

(1.28)

Согласно (1.28):

Минимальная скорость:

(1.29)

Согласно (1.29):

Максимальный путь:

(1.30)

Согласно (1.30):

Минимальный путь:

(1.31)

Согласно (1.31):

Отклонение пути при останове:

(1.32)

Согласно (1.32):

Определение диапазона регулирования скорости:

(1.33)

Согласно (1.33):

Необходимо обеспечивать диапазон регулирования скорости D=8

1.2 Разработка схемы электрической принципиальной силовой части электрооборудования

1.2.1 Выбор и обоснование системы эп механизма передвижения тележки. В данном случае нам необходимо рассмотреть несколько вариантов реализации регулируемого электропривода:

1) двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением, путем шунтирования цепи якоря;

2) асинхронный двигатель с фазным ротором с импульсно-ключевым управлением по цепи ротора.

Выбрав несколько вариантов электропривода проведем их сравнительную оценку. Воспользуемся методом экспертных оценок. Сравнение вариантов решений производим относительно нескольких характеристик системы, важных с точки зрения проектирования, путем сравнения определенных (для каждого варианта) значений соответствующих показателей качества qi. Принимаем несколько показателей качества. В данной ситуации целесообразно применять следующие показатели качества: массогабаритные показатели, надежность, расход энергии, потери, стоимость и плавность регулирования. Каждому из этих показателей присваиваем определенный максимальный бал, то есть определяем так называемый для каждого показателя весовой коэффициент а затем производим оценку вариантов по каждому показателю, выставляя им соответствующий бал. После этого производим подсчет баллов по формуле [5]:

, (1.34)

набранных каждым из вариантов, и выбираем тот вариант, который имеет наибольший суммарный балл. Оценочная диаграмма сравнения вариантов решения представлена в графической части проекта и на рисунке 1.3

В результате получили следующее распределение баллов по вариантам:

S1=4*5+5*4+4*4+4*3+5*4+2*5 = 98;

S2=5*5+4*4+4*4+3*3+2*4+5*5 = 99.

По результатам сравнения видно, что суммарный балл у двух систем регулирования: двигатель постоянного тока последовательного возбуждения с изменением сопротивления в обмотке возбуждения и асинхронный двигатель с фазным ротором с импульсно-ключевым регулированием по цепи ротора не сильно отличается. Однако повышение требований к крановым электроприводам массового применения ставит задачи значительного улучшения их технико-экономических показателей без существенного увеличения стоимости и усложнения конструкции. Основным направлением решения данных задач является применения средств полупроводниковой техники в традиционных системах в цепях повышения коммутационной устойчивости контакторно-контроллерной аппаратуры и реализации более рациональных режимов регулирования и торможения. Поэтому выбираем систему асинхронный двигатель с фазным ротором с импульсно-ключевым управлением по цепи ротора.

Рисунок 1.3 – Оценочная диаграмма сравнения вариантов решения электропривода механизма передвижения тележки

1.2.2 Расчет мощности и выбор приводных электродвигателей. Для выбора электродвигателя необходимо рассчитать его мощность. Воспользуемся для этого методом эквивалентного момента. Определим статический момент тележки при движении с грузом:

(1.35)

где: - КПД механической передачи. Примем =0,85.

Согласно (1.35):

Момент статический при движении тележки без груза:

(1.36)

Согласно (1.36):

Момент двигателя при пуске с грузом:

(1.37)

Согласно (1.37):

Момент двигателя при торможении с грузом:

(1.38)

Согласно (1.38):

Момент двигателя при пуске без груза:

(1.39)

где: - момент инерции тележки без груза:

(1.40)

Согласно (1.40):

Согласно (1.39):

Момент двигателя при торможении без груза:

(1.41)

Согласно (1.41):

Для построения нагрузочной диаграммы необходимо определить время пуска и торможения:

(1.42)

Согласно (1.42):

Время работы:

(1.43)

Согласно (1.43):

Время движения с установившейся скоростью:

(1.44)

Согласно (1.44):

Время паузы:

(1.45)

Согласно (1.45):

Нагрузочная диаграмма имеет вид, представленный на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 – Нагрузочная диаграмма механизма передвижения тележки

По нагрузочной диаграмме определим расчетный эквивалентный момент двигателя:

(1.46)

Согласно (1.46):

Приведем эквивалентный расчетный момент к продолжительности включения двигателя:

(1.47)

Согласно (1.47):

Требуемая номинальная скорость двигателя:

(1.48)

Согласно (1.48):

Требуемая мощность двигателя:

(1.49)

где: КЗ – коэффициент запаса мощности. Примем КЗ=1,3.

Согласно (1.49):

Выбираем асинхронный двигатель с фазным ротором краново-металлургической серии 4MTF(H)160L6 ГОСТ 17516-72 со следующими паспортными данными [6]:

  • номинальная мощность РН = 11 кВт;

  • номинальная частота вращения n = 910 об/мин;

  • номинальный коэффициент полезного действия Н = 81 %;

  • ток статора номинальный I= 32 А;

  • ток ротора номинальный I= 41 А;

  • максимального момента МК = 350 Н*м;

  • коэффициент мощности соsφ = 0.76 кг  м2.

- ПВ%=40%.

Проверим двигатель по перегрузочной способности.

Условие проверки по перегрузочной способности:

(1.50)

Данное условие выполняется , следовательно двигатель выбран верно.

Соседние файлы в папке Курсовой_1
  • #
    29.02.20161.53 Mб671 раздел.doc
  • #
    29.02.20165.22 Кб25plot.log
  • #
    29.02.20161 Mб23~WRL0001.tmp
  • #
    29.02.20161.42 Mб23~WRL0002.tmp
  • #
    29.02.201688.38 Кб23блок-схема.bak
  • #
    29.02.201688.38 Кб32блок-схема.dwg