Тележка мостового крана

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ 4

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 6

1.1 Характеристика механизма перемещения  тележки мостового крана 6

1.2 Анализ существующего электропривода  перемещения тележки 10

1.3 Технические решения по устранению  недостатков 13

1.4 Постановка задач на проектирование 15

2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 16

2.1 Выбор частотного преобразователя  привода перемещения

тележки мостового крана 16

2.2 Расчет разрешающий способности  и выбор датчиков 20

3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 24

3.1 Анализ входных и выходных  сигналов проектируемой

системы управления 24

3.2 Разработка структурной схемы  управления 25

3.3 Разработка системы управления  приводом перемещения тележки

мостового крана 30

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 34

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК 35

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Крановое электрооборудование  является одним из основных средств комплексной механизации всех отраслей народного хозяйства. Подавляющее большинство грузоподъемных машин изготовляемых отечественной промышленностью, имеет привод основных рабочих механизмов, и поэтому действия этих машин в значительной степени зависит от качественных показателей используемого кранового оборудования. 

Перемещение грузов, связанное  с грузоподъемными операциями, во всех отраслях народного хозяйства, на транспорте и в строительстве  осуществляется разнообразными грузоподъемными  машинами.

Грузоподъемные  машины служат для погрузочно- разгрузочных работ, перемещения грузов в технологической  цепи производства или строительства  и выполнения ремонтно-монтажных  работ с крупногабаритными агрегатами. Грузоподъемные машины с электрическими приводами имеют чрезвычайно широкий диапазон использования, что характеризуется интервалом мощностей приводов от 100 Вт до 1000 кВт. В перспективе мощности крановых механизмов может дойти до 1500 –2500 кВт.

Мостовые краны  в зависимости от назначения и  характера выполняемой работы снабжают различными грузозахватными приспособлениями: крюками, грейферами, специальными захватами и т.п. Мостовой кран весьма удобен для использования, так как благодаря перемещению по крановым путям, располагаемым в верхней части цеха, он не занимает полезной площади.

Электропривод большинства грузоподъёмных машин  характеризуется повторно - кратковременном  режимом работы при большей частоте  включения, широком диапазоне регулирования  скорости и постоянно возникающих  значительных перегрузках при разгоне и торможении механизмов. Особые условия использования электропривода в грузоподъёмных машинах явились основой для создания специальных серий электрических двигателей и аппаратов кранового исполнения. В настоящее время крановое электрооборудование имеет в своём составе серии крановых электродвигателей переменного и постоянного тока, серии силовых и магнитных контроллеров, командоконтроллеров, кнопочных постов, конечных выключателей, тормозных электромагнитов и электрогидравлических толкателей, пускотормозных резисторов и ряд других аппаратов, комплектующих разные крановые электроприводы.

В крановом электроприводе начали довольно широко применять различные  системы тиристорного регулирования  и дистанционного управления по радио  каналу или одному проводу.

В настоящее  время грузоподъемные машины выпускаются  большим числом заводов. Эти машины используются во многих отраслях народного  хозяйства в металлургии, строительстве, при добыче полезных ископаемых, машиностроении, транспорте, и в других отраслях.

Развитие машиностроения, занимающиеся производством грузоподъемных машин, является важным направлением развития народного хозяйства страны.

 

 

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

1.1 Характеристика механизма перемещения тележки мостового крана

 

Специализированный двухблочный кран грузоподъемностью в 50 тонн предназначен для перевозки крупногабаритных деталей, деталей у которых вес не превышает 50 тонн.

Подъемный кран представляет собой грузоподъемную машину циклического действия, предназначенную для подъема  и перемещения груза, удерживаемого грузозахватным устройством (крюк, грейфер). Он является наиболее распространенной грузоподъемной машиной, имеющей весьма разнообразное конструктивное исполнение и назначение.

Мостовой кран (см. рис.1.1) представляет собой мост, перемещающейся по крановым путям на ходовых колесах, которые установлены на концевых балках.

 

 

Рисунок 1.1 –  Общий вид мостового крана

Пути укладываются на подкрановые балки, опирающиеся  на выступы верхней  части колонны  цеха. Механизм передвижения крана установлен на мосту крана. Управление всеми механизмами происходит из кабины, прикрепленной к мосту крана. Питание электродвигателей осуществляется по цеховым троллеям. Для подвода электроэнергии применяют токосъемы скользящего типа, прикрепленные к металлоконструкции крана.

Любой грузоподъемный кран в соответствии с требованиями безопасности, может иметь для  каждого рабочего движения в трех плоскостях, следующие самостоятельные  механизмы: механизм подъема опускания  груза, механизм передвижения крана  в горизонтальной плоскости и механизмы обслуживания зоны работы крана (передвижения тележки см. рис. 1.2).

 

 

Рисунок 1.2 –  Общий вид механизма перемещения  тележки мостового крана

Кинематическая схема  механизма перемещения тележки крана приведена на рис. 1.3

 

 

Рисунок 1.3 - Кинематическая схема механизма перемещения тележки крана

 

Описание кинематической схемы:

1 - двигатель; 

2 - муфта;

3 - редуктор;

4 - тормоз;

5 – колесо.

Грузоподъемные  машины изготовляют для различных условий использования по степени загрузки, времени работы, интенсивности ведения операций, степени ответственности грузоподъемных операций и климатических  факторов эксплуатации. Эти условия обеспечиваются основными параметрами  грузоподъемных машин. К основным параметрам механизма тележки относятся: грузоподъемность, скорость перемещения, режим работы, длина перемещения грузозахватного устройства.

Номинальная грузоподъемность - масса номинального груза на крюке  или захватном устройстве, поднимаемого грузоподъемной машиной, масса самой тележки.

Скорость тележки выбирают в зависимости от требований технологического процесса, в котором участвует данная грузоподъемная машина, характера работы, типа машины и ее производительности. Режим работы грузоподъемных машин цикличен. Цикл состоит из перемещения груза по заданной траектории и возврата в исходное положение для нового цикла.

Все многообразие грузоподъемных кранов охвачено восемью  режимными группами 1К-8К. Классификация  механизмов по группам режимов работы осуществляется по параметрам суммарного времени работы механизмов за срок службы и степени усредненной загрузки крана.

Для данного  мостового крана рекомендуемые  режимные группы:

5К- группа  режима работы крана;

4М- группа режима  работы механизма подъема.

 

Таблица 1.1 - Технические  характеристики мостового крана 50 тон

Параметр	Значение
Грузоподъемность  главного крюка	50 т
Скорость подъема  главного крюка	4,6 м/мин
Скорость передвижения крана	75 м/мин
Скорость передвижения тележки	30 м/мин
Высота подъема  главного крюка	6 м
Вес главного крюка	0,8т
Диаметр барабана лебедки главного крюка	700 мм
Вес тележки	20 т
Длина перемещения  моста	60 м
Длина перемещения  тележки	22 м
КПД главного подъема под  нагрузкой	0,84
КПД главного подъема  при холостом ходе	0,42

 

Продолжение табл. 1.1

КПД моста	0,82
КПД тележки	0,79
Длина помещения  цеха	62 м
Ширина помещения цеха	15,5 м
Высота помещения  цеха	10 м
Режим работы крана  средний	С
Продолжительность включения крана %	40%

 

1.2 Анализ существующего электропривода перемещения тележки

 

Электропривод перемещения тележки мостового крана с грузоподъемностью 50 тонн состоит из двигателя постоянного тока (ДПТ) мощностью 120 кВт по системе ТП-Д.

Необходимость применения электропривода обуславливается:

- высокой управляемостью привода, его надежностью;

- упрощенной конструкцией  рабочей машины с малыми габаритами, массой привода;

- широким диапазоном  и плавностью регулирования скорости.

К приводу перемещения тележки предъявляются довольно жесткие требования: он должен обеспечивать плавный разгон, возможность реверса, высокую надежность и стабильность работы в условиях как высоких, так и низких температур, а также при высокой влажности, запыленности окружающей среды и присутствии агрессивных газов. Кроме того, электропривод должен быть безопасным в эксплуатации и простым в ремонте.

Однако, существующий привод основан на ДПТ, что приводит к  низкой надежности привода, из-за конструктивных особенностей. В двигателе постоянного тока, при вращении якоря, ток в проводнике якоря, проходящем под щеткой, меняет свое направление – происходит процесс так называемой коммутации тока коллектором. Вследствие явления самоиндукции и по ряду других причин коммутация тока на коллекторе может сопровождаться искрением, а при неблагоприятных условиях вызывать перекрытие коллектора дугой (круговой огонь), которая приводит к выходу машины из строя. Поэтому применение привода постоянного тока нецелесообразно, т.к. он имеет пониженную надежность из-за износа коллекторного узла.

ДПТ тяжелее, дороже и сложнее устроены, чем одинаковые по мощности трехфазные асинхронные двигателя (АД). Для ремонта двигателя постоянного тока требуется квалифицированный персонал. Все эти недостатки делают его эксплуатацию сложной и дорогостоящей.

В силу своих конструктивных особенностей асинхронная машина лишена ряда недостатков, присущих машинам постоянного тока. В частности, отсутствие коллектора и щеток в асинхронном короткозамкнутом двигателе обуславливает большую предельную единичную мощность, лучшие весогабаритные показатели, более высокую перегрузочную способность и допустимую скорость изменения момента, более высокие скорости вращения, чем машины постоянного тока.

Существующий привод создан с использованием двигателей постоянного тока, что приводит к  низкой надежности привода, значительным простоям оборудования при планово-предупредительных ремонтах, капитальных ремонтах. Все это ведет к уменьшению производительности установки в целом.

Возникает необходимость  в создании более надежного электропривода с двигателем, который будет отвечать более высоким требованиям. Таким является электропривод с асинхронным двигателем, который менее металлоемок, прост в эксплуатации, более надежен в работе. Применение в качестве исполнительных устройств двигателей переменного тока дает возможность увеличения мощности и улучшения перегрузочной способности электропривода, недостижимых при использовании двигателей постоянного тока вследствие ограничений по условиям коммутации. Отсутствие коллектора, кроме того, значительно расширяет область применения электропривода, обеспечивает экономию меди и уменьшает время простоя оборудования при планово-предупредительных ремонтах.

Применение АД приводит к уменьшению времени цикла, что  влечет за собой повышение производительности.

Все вышеперечисленные замечания требуют замены двигателя постоянного тока электропривода перемещения на асинхронный двигатель переменного тока.

Двигатели переменного  тока имеют несколько разновидностей. Наиболее важными из них являются двигатели трехфазного тока: асинхронные с фазным ротором, асинхронные с короткозамкнутым ротором и синхронные.

Асинхронная машина с  фазным ротором была одной из первых, которая использовалась в регулируемом электроприводе. Электроприводы, где  требуется ограниченный диапазон изменения угловой скорости, например, электропривод перемещения) могут использовать электромеханические преобразователи энергии на основе асинхронных машин с фазным ротором.

Угловая скорость асинхронного двигателя с фазным ротором может  регулироваться с помощью введения в цепь ротора дополнительного переменного активного сопротивления, являющегося простейшим преобразователем энергии.

При включении статорной  обмотки электрической машины непосредственно  в сеть с постоянной частотой и  амплитудой, мощность в роторе, необходимая для регулирования полного потока преобразуемой энергии, пропорциональна диапазону изменения угловой скорости вала ∆ω. Таким образом, в электромеханических системах с ограниченным диапазоном изменения угловой скорости управление полным потоком мощности может осуществляться с помощью преобразователя в роторе, мощность которого пропорциональна скольжению и составляет лишь незначительную часть полной мощности.

Потери скольжения при  этом выделяются в виде тепла на активных сопротивлениях ротора (обмотки и дополнительного), поэтому такой способ регулирования скорости не является эффективным и в современных электроприводах не используется.