Работа мостового крана делится на три типа:
1) Средний режим А3.
2) Тяжелый режим А5.
3) Очень тяжелый режим А7.
Мостовые краны состоят из несущих элементов, непосредственно опирающихся на крановый путь, и моста, перемещающегося по уложенным на стенах или внешних эстакадах рельсам. Принципиальная схема мостового крана, рисунок 1.
Рисунок 1 - Принципиальная схема мостового электрического крана общего назначения: Кабина - 9. Подкрановые пути 10. Площадка для обслуживания. Ходовые колеса 11. Мост крана. Концевые балки 12. Механизм передвижения тележки 5. Гибкий кабель 13. Механизм передвижения крана 6. Вспомогательный механизм подъема
Главный механизм подъема.
Крановая тележка
По мосту передвигается грузовая тележка, оборудованная лебедкой с крюком, грейфером или магнитом. Тележка мостового крана, рисунок 4, состоит из сварной металлической рамы на ходовых колесах, на которой смонтированы механизмы подъема груза и передвижения тележки.
Рисунок 2 - Тележка мостового крана
Механизм подъема груза 2. Рама сварная металлическая. Механизм передвижения тележки
На раме тележки размещены механизмы главного и вспомогательного подъема и механизм передвижения тележки. Механизм главного подъема имеет электродвигатель, соединенный длинным валом-вставкой с редуктором. Полумуфта, соединяющая вал-вставку с входным валом редуктора, используется в качестве тормозного шкива колодочного тормоза, имеющего привод от электрогидравлического толкателя. Выходной вал редуктора соединен зубчатой муфтой с барабаном. Опоры верхних блоков полиспаста и уравнительные блоки расположены на верхней поверхности рамы, что облегчает их обслуживание и увеличивает возможную высоту подъема. В качестве ограничителя высоты подъема применен шпиндельный выключатель, выключающий ток при достижении крюковой подвеской крайних верхнего и нижнего положений.
Механизм передвижения тележки состоит из двигателя тормоза, вертикального зубчатого редуктора, двух ведущих и двух холостых ходовых колес. На раме тележки укреплена линейка, воздействующая в крайних положениях на конечный выключатель, ограничивающий путь передвижения тележки.
Рама сварена из продольных и поперечных балок из листовой стали, сверху накрыта настилом. С целью снижения массы тележки и повышения ее жесткости применяют гнутые профили.
Узлы механизмов смонтированы так, что на продольные балки опираются подшипники вала барабана, редуктор и двигатель механизма подъема.
Механизм передвижения установлен посредине между ходовыми колесами или сбоку тележки - для удобства монтажа и замены вертикального редуктора.
Кроме того, краны мостовые комплектуются канатными или цепными талями.
1.2 Кинематические схемы электроприводов мостового крана
Работу основных механизмов крана рассматривают по кинематическим схемам. Все механизмы передвижения крана имеют по два холостых колеса. Так как двигатели обычно имеют угловую скорость, значительно большую, чем скорость подъемного барабана или ходовых колес моста и тележки, то движение к рабочим органам механизмов крана передается через редукторы.
Для механизмов подъема наибольшее применение получили схемы с полиспастом, рисунок 3, при помощи которого движение от барабана передается крюку.
Рисунок 3 - Кинематическая схема механизма подъема мостового крана: Барабан 4, Тормоз. Муфта 5, Электродвигатель 1, Редуктор 2.
Механизм передвижения моста крана выполняется либо с раздельным приводом ходовых колес, либо с центральным приводом. Вал электродвигателя соединен через зубчатую муфту с быстроходным валом редуктора. Тихоходный вал через трансмиссионный вал соединен с приводным колесом крана, рисунок 4, 5. Раздельный привод устанавливается на кранах пролетом от 19,5 м до 34, 5 м.
Рисунок 4 - Кинематическая схема механизма передвижения с раздельным приводом: 1. Приводное колесо, 4. Зубчатая муфта. Трансмиссионный вал, 5. Электродвигатель, 3. Редуктор
Рисунок 5 - Кинематическая схема механизма передвижения с центральным приводом: 1. Приводное колесо, 4. Зубчатая муфта. Трансмиссионный вал, 5. Электродвигатель, 3. Редуктор
Механизм передвижения тележки выполнен с центральным приводом, состоит из электродвигателя соединенного с вертикальным ступенчатым редуктором зубчатой муфтой. Выходной вал редуктора при помощи зубчатых муфт и промежуточных валов соединен с валами приводных колес, рисунок 5.
Рис. 6 - Кинематическая схема механизма передвижения тележки Редуктор. Двигатель Рисунок
1.3 Требования к системе электропривода и обоснование выбранного типа электропривода. Требования к системе автоматики
Для привода крановых механизмов возможно применение различных двигателей и систем электропривода. В настоящее время на кранах применяют простые системы электропривода, в которых двигатели получают питание от сети переменного или постоянного тока неизменного напряжения через пускорегулирующие резисторы.
Электропривод с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором применяют для механизмов кранов небольшой мощности, работающих в легком режиме. Если необходимо регулировать скорость или обеспечить точную остановку, то можно использовать двух- или трехскоростные двигатели.
Наибольшее распространение получили асинхронные двигатели с фазным ротором и ступенчатым регулированием угловой скорости путем изменения сопротивлении в цепи ротора. Он прост, надежен, допускает большое число включений в час и применяется на средних и больших мощностях. С помощью резисторов в цепи ротора можно в широких пределах изменять момент при пуске, получать желаемое ускорение и плавность пуска, уменьшать токи и потери энергии в двигателе при переходных процессах, а также получить уменьшение угловой скорости. Он не экономичен из-за значительных потерь энергии в пускорегулирующих сопротивлениях; повышенный износ двигателя, электромагнитных тормозов и контактной аппаратуры управления.
Если к электроприводу крановых механизмов предъявляются повышенные требования в отношении регулирования угловой скорости, в различных режимах, применяются двигатели постоянного тока.
Если требуется обеспечить повышенный диапазон регулирования угловой скорости привода, ограничение стопорного момента и плавное протекание переходных процессов двигателя при напряженном режиме работы кранового механизма, применяют регулируемый электропривод по системе Г-Д. Это позволяет при больших мощностях облегчить аппаратуру управления и повысить надежность работ электропривода.
При питании от общей сети переменного или постоянного тока применяются контроллерное или контакторное управление. При контроллерном управлении все переключения в главных цепях производится контактами силового контроллера, управление которым, особенно при интенсивном режиме работы, требует от крановщика значительных усилий и напряжений. Контакторное управление осуществляется от магнитного контроллера, состоящего из командо-контроллера и контакторно - релейной панели. Переключение в главных цепях двигателя производится контакторами, а крановщик управляет командо-контроллером. При контакторном управлении процесс пуска, торможения и реверса автоматизируются.
В ряде случаев применяют как контроллерное управление для механизмов с менее напряженными режимами работы, так и контакторное, обычно для подъема груза.
Для качественного выполнения подъема, спуска и перемещения грузов электропривод крановых механизмов должен удовлетворять следующим требованиям:
регулирование угловой скорости электродвигателя в сравнительно широких пределах. Для обычных кранов 4:1;
для специализированных 10:1; обеспечение необходимой жесткости механических характеристик электропривода, особенно регулировочным с тем, чтобы низкие скорости почти не зависели от груза;
ограничение ускорении до допустимых пределов при минимальной длительности переходных процессов;
реверсирование электропривода и обеспечение его работы как в двигательном, так и в тормозном режимах.
На основании проведенного выше анализа выбираем электропривод с асинхронным двигателем с фазным ротором.
Большое внимание в последние годы уделяется автоматизации грузоподъемных машин. Основным направлением автоматизации этих машин является управление, безопасность, контроль и диагностика. Однако в связи со спецификой использования важную роль в работе грузоподъемных машин играет их безопасность.
Возможности автоматизации весьма обширны и зависят от отрасли промышленного производства, от подбора комплектующих материалов для систем автоматики. К примеру, самой важной частью грузоподъемного механизма вне зависимости от его типа является механизмы подъема и передвижения тележки. Новейшие семейства преобразователей частоты разных фирм производителей обладают всеми необходимыми функциями для управления крановыми приводами. Подъем с повышенной скоростью, контроль состояния тормоза, позиционирование с помощью концевых выключателей, выравнивание нагрузки, управление тормозом, адаптированное для приводов перемещения, подъема и поворота, выбор слабины тросов, управление моментом, измерение нагрузки, многочисленные алгоритмы управления двигателем.
Система электропривода грузоподъемных машин обеспечивает:
плавный разгон и торможение механизмов с заданным ускорением;
регулирование скорости механизмов;
ограничение предельных нагрузок;
контроль, защиту и индикацию состояния оборудования.
1.4 Выбор рода тока и величины питающих напряжений
При проектировании электрооборудования необходимо выбрать род тока (переменный или постоянный) и напряжение питающей сети. Основными токами в электроустановках промышленных предприятий является переменный трехфазный ток. При выборе величины напряжений электроустановок до 1000В используют напряжение 380/220 и 660/380 В.
С применением напряжения 660В снижаются потери электроэнергии и расход цветных металлов, увеличивается радиус действия подстанций, повышается мощность трансформаторов, сокращается количество подстанций, упрощается схема электроснабжения.
Недостатком напряжения 660В являются невозможность совместного питания сети освещения и силовых электроприемников малой мощности, а также отсутствие электродвигателей небольшой мощности на напряжение 660В. На предприятиях с преобладанием электроприемников малой мощности более выгодно использовать напряжение 380/220В.
При проектировании систем электроснабжения для промышленных предприятий необходимо учесть тот факт, что приемники электроэнергии делят по частоте тока. Трехфазный переменный ток, имеющий частоту 50 Герц, основной род тока в промышленных предприятиях. Кроме того, очень важно учитывать неравномерность и несимметричность загрузок фаз. К примеру, к симметричным приемникам относят трехфазную печь, электродвигатели и прочее, а к несимметричным - освещение, однофазные сварочные аппараты, одно-, двухфазные печи.
Также электроприемники можно разделить по степени надежности питания на три категории:
1) Электроприемники, прерывать работу которых нельзя, иначе это опасно для жизни и здоровья людей, может нанести серьезный вред хозяйству. Такие электроприемники обычно имеют два независимых друг от друга источника питания, если необходимо сделать перерыв в работе одного источника, автоматически в работу включается резервный.
2) Ко второй категории относятся электроприемники, при перерыве электроснабжения которых гарантированно снижается выпуск продукции, случается простой механизмов и людей, для них также требуется резервное питание, но при этом допустимы перерывы на время, которое необходимо на ручное переключение на второй источник.
3) Третья категория включает в себя все прочие электроприемники, подлежащие эксплуатации на неответственных складах, вспомогательных цехах, несерийного производства. Для них допустимы перерывы питания с интервалом не более 24 часов для ремонта, замены поврежденного части системы электроснабжения предприятий.
1.5 Описание режимов и циклов работы
При выборе электродвигателя следует учитывать режим работы электродвигателя. В технических каталогах производителей указаны параметры электродвигателя при режиме работы S1 кроме двигателей с повышенным скольжением. Электродвигатель работающий в режимах S2 или S3 допускает большую мощность подключения на валу. Например, при режиме S2 мощность может быть увеличена на 50% от номинальной на 10 минут работы электродвигателя, на 25% на 30 минут работы и на 10% на 90 минут работы. Режим работы электродвигателя S3 применяется для электродвигателей повышенного скольжения.