Для электропривода ряда механизмов может использоваться постоянный ток напряжением 220 и 440 В. Напряжение цепей управления и автоматики должно быть не выше 380 В переменного и 440 В постоянного тока. Для повышения безопасности в цепях управления обычно применяют напряжение более низкое, чем напряжение силовой сети. Электроаппаратуру управления располагают в шкафах или аппаратных кабинах, обеспечивающих их защиту от механических повреждений и атмосферных осадков. Электрические схемы управления электродвигателями механизмов должны исключать: - самозапуск электродвигателей после восстановления напряжения в питающей сети; - пуск электродвигателей не по заданной схеме управления; - пуск электродвигателей контактами предохранительных устройств контактами концевых выключателей и блокировочных устройств). Неизолированные токоведущие части, если их расположение и способы блокировки не исключают случайного прикосновения к ним обслуживающего кран персонала, должны быть ограждены. Все части электрооборудования, не входящие в электрические цепи (корпуса двигателей, кожухи, рукоятки аппаратов), а также металлические конструкции крана должны быть заземлены.
Для этого части, подлежащие заземлению, присоединяют к металлоконструкциям крана, которые должны обеспечивать непрерывность электрической цепи. Заземление подвижной части крана или грузовой тележки обеспечивается контактом через ходовые колеса, катки, опорно-поворотное устройство. Заземление пути осуществляется в соответствии с требованиями нормативных документов и Правил устройства электроустановок. Неизолированные токоведущие части электрооборудования кранов (в т. ч. выключателей, подающих питание на троллеи или на питающий кабель), расположенные в местах, не исключающих возможности прикосновения к ним, должны быть ограждены.
Аппараты, установленные в аппаратных кабинах, запираемых на ключ, или в местах, где при входе людей автоматически снимается напряжение, могут не ограждаться. Главные троллеи, расположенные вдоль кранового пути, и их токоприемники должны быть недоступны для случайного к ним прикосновения с моста крана, лестницы, посадочных площадок и других площадок, где могут находиться люди, что должно обеспечиваться соответствующим расположением проводов и токоприемников. Троллеи, расположенные на кране, не отключаемые контактом блокировки люка (троллеи грузового электромагнита, троллеи с напряжением более 42 В у кранов с подвижной кабиной), должны быть ограждены или расположены между фермами моста крана на расстоянии 1 м и более. Троллеи должны быть ограждены по всей длине и с торцов крана. В местах возможного соприкосновения грузовых канатов с главными или вспомогательными троллеями крана должны быть установлены соответствующие защитные устройства.
2.3.1 Основные требования к электрооборудованию технологических установок механизма подъема мостового крана
Электрооборудование крана выполняется и эксплуатируется в соответствии с «Правилами устройств и безопасной эксплуатации электрооборудования кранов». Питание электрооборудования крана: Краны относятся к категории потребителей не ниже второй, для которой перерыв питания допустим на время перехода с основной сети на резервную. Краны литейных, взрывопожароопасных кранов относятся к электроприемникам первой категории ( обеспечиваются питанием от двух источников перерыв допустим на время переключения с основного питания на резервное. Крановые электропривода питаются от напряжения не более 500 В переменного тока и 440 В постоянного тока. Питание для мостового крана передается по главным (цеховым) троллеям, о напряжении на них указывают включенные сигнальные лампы расположенные вместе подачи напряжения на троллеи. Подвод электроэнергии для питания приводов механизма крана осуществляется через троллеи, расположенные на подкрановых балках, с которых токосъемниками снимается напряжение для работы мостового крана. Со стороны троллеев на кране расположена люлька для осмотра цеховых троллеев.
В соответствии с требованиями Росгортехнадзора подача питания для электрооборудования мостового крана осуществляется через рубильник защитного шкафа, который в свою очередь отпирается индивидуальным ключом - ключ маркой. Ключ не может быть выдернут без операции отключения. Для защиты питающих проводов и электродвигателей от токов к.з. и перегрузок свыше 225% на кранах предусматриваются максимально токовая защита с помощью реле максимального тока или автоматических выключателей. Плавкие предохранители применяются только для цепей управления. Тепловая защита на кранах не применяется.
Нулевая защита. Наличие конечных выключателей для автоматического отключения механизмов крана при подходе к крайним положениям; Люк выхода на мост снабжается конечным выключателем, отключающим питание со вспомогательных троллеев при выходе на мост. Чтобы кран заработал необходимо, чтобы конечные выключатели на двери на люке выхода на галерею моста были заблокированы. Все токоведущие части в кабине крана полностью ограждаются. Все механизмы крана снабжаются нормально закрытыми тормозами. краны пожаро-взрывоопасных помещений снабжаются двумя тормозами; Металлоконструкции крана и все металлические части электропривода, которые могут при нарушении изоляции оказаться под напряжением должны быть заземлены. Соединение с контуром заземления цеха осуществляется через крановые пути.
Выбор системы электропривода определяется:
· Грузоподъемностью;
· Номинальной угловой скоростью;
· Требуемым диапазоном регулирования скорости;
· Жесткостью механических характеристик;
· Числом включений в час.
2.3.2 Описание механизма подъема мостового крана и ее электрической части
Краны с центральным механизмом передвижения бывают с тихоходными, средне-ходовыми и быстроходными трансмиссионными валами. В состав механизма передвижения с тихоходным трансмиссионным валом входит электродвигатель с приводом, сам трансмиссионный вал и редуктор. Трансмиссионный вал имеет специальные муфты, при помощи которых он соединяется с редуктором и приводными колесами.
Механизм передвижения с среднеходовым валом имеет следующую комплектацию: редуктор, муфты, подшипники. Для передачи крутящегося эффекта на приводные колеса используются специальные передачи. Они представляют собой несколько шестеренок и зубчатых венцов.
Муфты, опоры и вставки позволяют уменьшить массу механизма. В комплектацию механизма передвижения с быстроходным трансмиссивным валом входит: электродвигатель с приводом и зубчатые муфты, которые помогают соединить электродвигатель с трансмиссионным валом.
Несмотря на то, что механизм передвижения с быстроходным валом два редуктора, все же по весу он будет значительно меньше механизма передвижения с тихоходным валом.
Механизмы передвижения с быстроходным валом требуют точности в производстве, а малейший перекос или дефект вызывает сбой. Поэтому их используют на достаточно коротких дистанциях.
Раздельный привод механизма передвижения используется в основном в кранах мостового типа общего и специального назначения. В его состав входят несколько приводов, расположенных раздельно. Благодаря раздельному приводу, не надо тратиться на монтаж и эксплуатацию. Привод имеет в своем составе тормоз, электродвигатель, редуктор и ходовое колесо.
Электрические подъёмные краны - это устройства служащие для вертикального и горизонтального перемещения грузов. Подвижная металлическая конструкция с расположенной на ней подъемной лебёдкой являются основными элементами подъёмного крана. Механизм подъемной лебёдки приводится в действие электрическим двигателем.
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 представляет собой мост, перемещающейся по крановым путям на ходовых колесах, которые установлены на концевых балках. 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. В современных конструкциях мостовых кранов токопровод осуществляется с помощью гибкого кабеля. Привод ходовых колес осуществляется от электродвигателя через редуктор и трансмиссионный вал.
2.3.3 Расчёт мощности и выбор электродвигателя ЭП механизма подъема мостового крана
Под механизмом подъема груза понимается сочетание грузоподъемной лебедки и полиспастной системы. Конструктивное исполнение механизма подъема зависит от типа проектируемой машины и её грузоподъемности. тележка полиспаст подвеска шкив
Для грузоподъемных машин используются преимущественно канаты двойной свивки с органическим сердечником - при однослойной навивке каната на барабан, либо с металлическим сердечником - при многослойной навивке. Диаметр каната выбирается по расчетному разрывному усилию:
Используем для расчёта мощности метод номинальных режимов. Определим статическую мощность электродвигателя подъёма номинального груза по формуле:
Pcн = (кВт)
Где: Gr = 100 кг - грузоподъёмность крана,
Gk = 0,3 кг - вес крюка,
Vn = 0,18 м/с - скорость подъёма груза,
з = 0,8 - КПД механизма подъёма.
Pcн ==22,6 (кВт)
Определим время пуска двигателя:
tп == = 1,2 сек,
где: Qn = 0,15 м/сек2 - допустимое ускорение при подъёме груза.
Определим время установившегося движения груза:
ty= == 33 сек.
ф= == 0,04.
Определим эквивалентную мощность Pэк. р для рабочей части цикла (без пауз).
Pэк. р = L*Pc= 0,92*22,6= 21 (кВт)
Где: L = f (ф ) = 0,92 определяется по графику зависимости L = f ( ф )
Режим работы тяжелый. Определим необходимую номинальную мощность электродвигателя при ПВ = 40%.
P40 = R2 * Pэк.р =0,75 * 21 = 15,7 (кВт)
R2 = 0,75 - коэффициент, зависящий от режима работы крана.
Выбираем трёхфазный асинхронный двигатель с фазным ротором типа MTF по каталогу.
MTF - 411-8, Pн = 15 кВт, n = 710об/мин, cos ц = 0,67, з = 0,81, Mmax = 580, Ј = 0,538кг.м, Mн =202
Необходимую скорость вращения электродвигателя определим по формуле:
nдв = [ ]
nдв = = 733 об/мин.
Проверим выбранный электродвигатель по пусковым условиям:
Mmax > лn*Mn
Где: лn = 2 перегрузка 580н.м > 2*202 =404 н.м
Пуск возможен.
2. Расчёт мощности и выбор электродвигателя моста.
Рс =
Gм + Gт + Gк = 280,3 кн,
М=0,01, фм = 0,045м, f=0,03,
Qм = 1,28м/с, Kм =3,0, ф = 0,85,
а = 0,3 м/с.
Рс = = 16(кВт)
tn = = = 4,3 сек. ty = = 20 сек.
ф = = = 0,2.
Выбираем Рэк.р по формуле: Рэк.р = L*Pc = 1,2*16 = 19 (кВт)
где: L=1,2 по таблице.
Так как выбрали режим - тяжёлый то: K2 = 0,75, отсюда:
Р40 = К2* Рэк.р = 0,75*19 =14,3 кВт
Необходимая скорость вращения двигателя:
nдв==700об/мин.
где: iм=17,25.
Выбираем два двигателя марки МТФ с Рном=7,5 кВт, nдв=695 об/мин.
МТФ-34-8, Mmax=265 н.м., J=0,275 кг.м, Мн=103 н.м, Iic=22,8 А.
Проверим двигатель по условиям пуска:
M max > лn*Мн (2.2.4)
265 н.м > 2*103=206 н.м.
Пуск возможен.
3. Расчёт мощности и выбор электродвигателя тележки мостового крана.
Определим Рс:
Рс= (кВт)
где: Gt + Gr + Go =155,3 к.н.
Dкт=0,4 м; з=0,95, dт=0,07;
kт=1,2; Qr=0,8 м/с; М=0,01;
f=0,005; rт=0,035.
Рс== 4,2 (кВт)
tn= = 2,7 сек. ty= = = 23 сек. = = 0,12. L= f()=1,2
( по фазному)
Рэк*р = L*Pc = 1,1*4,2 = 4,6 (кВт).
Р40= R2* Рэк*р = 0,75*4,6 = 3,46 (кВт).
Необходимая скорость вращения электродвигателя;
nдв= = = 932 об/мин.
Выбираем электродвигатель типа МТF-111-6 с Рм= 3,5 (кВт).
nдв = 895 об/мин.
cos ц = 0,73; = 0,7; Mmax= 85 н.м.
Мн= 37,3 н.м. Ic=10,4 А.
Проверим двигатель по пусковым условиям:
Mmax>лn*Mн
85 н.м > 2*37,3 = 74,6 н.м.
2.3.4 Описание работы принципиальной электрической схемы управления эп механизма подъема мостового крана
Электросхемы мостового крана отвечают за различные узлы механизма и могут быть: принципиальные, монтажные и маркированные, элементные. Принципиальные объяснят принципы работы электрооборудования, порядок поступления тока по электроцепи. Схема составляется при нахождении кранового оборудования в нормальном состоянии (не подверженного внешним воздействиям).
Принципиальные схемы очень удобны при проведении ремонтных работ и наладке подъемно-транспортного механизма. На ней четко отображаются все конструктивные элементы, все удобно разбито по цепочкам, которые легко запоминаются.
Электроцепи на чертеже механизма подразделяются на цепи питания и управления, каждая из которых имеет собственное обозначение (толстые и тонкие линии). На монтажной схеме указывается взаимное расположение источников питания и электрооборудования.
Каждый элемент эл. схемы мостового крана имеет собственное обозначение. Барабанные контроллеры имеют вид разверток, подвижные контакты на чертеже представлены как прямоугольники, а положение обозначается пронумерованными линиями.