Электрический привод

 

                                                                              Введение.         

 Рабочие механизмы  грузоподъемных кранов обеспечивают  перемещение грузов в трех  взаимно перпендикулярных направлениях. Подъем груза осуществляется  механизмом подъема.

На кранах может быть установлено до трех механизмов подъема различной грузоподъемности.

Перемещение груза  по горизонтали на мостовых и козловых кранах осуществляется с помощью  грузовой тележки и самого крана, а на стреловых кранах – с помощью  механизмов поворота, изменения вылета стрелы или грузовой тележкой стрелы. Всеми механизмами кранов управляют из одного места – кабины или поста управления.                

 Конструкции  башенных кранов постоянно усовершенствуют,  что позволяет расширить область  их применения. Например, первые краны имели грузоподъемность 0.5…1.5 т., грузовой момент до 30 т*м., высоту подъема 20…30 м., сейчас работают краны грузоподъемностью до 50 т., грузовым моментом до 1000 т*м., высотой подъема до 150 м.               

 Для повышения  производительности кранов на новых машинах увеличены скорости рабочих движений, а также повышена мобильность кранов.                                    

1. Выбор типа  электродвигателя.

На кранах применяют  главным образом трехфазные асинхронные  двигатели перемен-ного тока. 

По способу  выполнения обмотки ротора эти двигатели  разделяют на электродвигатели с  короткозамкнутым и с фазным роторами.                

 Двигатели  с короткозамкнутым ротором применяются  в электроприводе, где не требует-

ся регулировать частоту вращения, или в качестве второго (вспомогательного) двигателя для получения пониженных скоростей механизмов крана. Недостатком электродвигателей с корот-

козамкнутым ротором  является большой пусковой ток, в 5…7 раз превышающий ток двигателя    

при работе с номинальной нагрузкой.               

    Двигатели с фазным ротором используются в приводе, где требуется регулировать частоту вращения. Включение в цепь ротора пускорегулирующего реостата позволяет уменьшить пусковой ток, увеличить пусковой момент и изменить механическую характеристику двигателя.

Они имеют значительные преимущества перед двигателями  других типов: возможности выбора мощности в широком диапазоне, получения  значительного диапазона частот вращения с плавным регулированием и осуществления автоматизации производственного процесса простыми средствами; быстрота пуска и остановки; большой срок службы; простота ремонта и эксплуатации; легкость подвода энергии.               

 Двигатели  постоянного тока тяжелее, дороже  и сложнее устроены, чем одинаковые по мощности трехфазные асинхронные. Достоинства двигателей постоянного тока является возможность плавного и глубокого регулирования частоты вращения, поэтому такие двигатели применяют в специальных схемах электропривода кранов для высотного строительства.

Крановые двигатели  предназначены для работы, как  в помещении, так и на открытом воздухе, поэтому их выполняют закрытыми  с самовентиляцией (асинхронные  двигатели) или с независимой  вентиляцией (двигатели постоянного  тока) и с влагостойкой изоляцией.

Так как двигатели  рассчитаны на тяжелые условия работы, их изготовляют повышенной прочности. Двигатели допускают кратковременные  перегрузки и имеют большие пусковые и максимальные моменты, которые  повышают номинальные моменты в 2.3…3.0 раза; имеют относительно небольшие пусковые токи и малое время разгона; рассчитаны на кратковременные режимы работы.

Исходя из всего  вышеизложенного, для механизма  подъема крана наиболее подходит трехфазный асинхронный двигатель  переменного тока с фазным ротором  в закрытом исполнении и рассчитанный на повторно-кратковременный режим работы.         

2. Предварительный  выбор мощности двигателя.

Предварительный выбор мощности двигателя для  механизма подъёма башенного  крана осуществляется по формуле:                                      

      

где    Q – вес поднимаемого груза (кг.)        

Q₀ – вес грузозахватного приспособления,                                    

   кг;        

V – скорость  подъёма груза            

                                           

h - коэффициент  полезного действия механизма  подъёма.                                  

   кВт.               

 По каталогу  находим ближайшее значение мощности  к полученному:      

                                                          Р_н = 22 кВт               

 Исходя из  расчётной мощности двигателя, выбираю для механизма подъёма башенного крана асинхронный двигатель с фазным ротором серии МТ 51 – 8 с напряжением 380 В.          

3. Определение  приведённого момента электропривода.                

 Маховой момент  системы электропривода, приведённый  к валу двигателя из уравнения:               

             

где:   a - коэффициент, учитывающий маховые массы редуктора (находится по каталогу).

Обычно он лежит  в пределах от 1.1 до 1.15.

В данном случае принимаем  a = 1.1.               

GD²_дв – маховый момент предварительно выбранного двигателя                                                 

GD²_дв = 4.4            

GD²_тш – маховый момент тормозного шкива (если таковой имеется)                                                

GD²_тш = 3.88 (     

            GD²_м – маховый момент соединительной муфты                                                 

GD²_м = 1                

GD²_рм – максимальный момент рабочей машины (барабана)                                                 

GD²_рм =   

где   m – масса барабана, m = 334 кг;       

R – радиус  барабана, R = 0.2 м.

следовательно, GD²_рм = 334           

G – сила сопротивления  поступательно движущегося элемента (Н);                                               

 

где   Q+Q₀ – вес поднимаемого груза с крюком (кг.);        

g – ускорение  свободного падения (постоянная величина), g = 9.8 м/с² ;                            

   H.        

n_дв- номинальная скорость вращения двигателя (об/мин) ;                                              

n_дв= 723 об/мин.         

i – передаточное  отношение                                             

 

где    n_рм – скорость вращения рабочей машины (барабана)                                              

 

где    m – число полиспастов  (m=2);        

D_б – диаметр барабана    (D_б=0.4 м)        

p = 3.14        

V – скорость  поступательно движущегося элемента                                    

           об/мин;                                   

 

           

4. Определение  приведенного момента сопротивления рабочей машины.

При подъеме  груза величина момента сопротивления, когда поток энергии идет от двигателя  к рабочей машине, находится из уравнения:                                            

          

где       i – передаточное отношение (i = 25.22);           

h - к.п.д. передачи (h= 0.84)           

 М_рм = момент сопротивления на валу рабочей машины                                              

      

где      Q+Q₀ – вес груза с крюком (кг)  (Q+Q₀ = 5775 кг)            

D_б – диаметр барабана  (D_б = 0.4 м)           

m – число  полиспастов  (m = 2)           

h - кпд электропривода  (h = 0.84)                              

                                            

                    

5. Определение времени пуска и торможения привода.               

 Время пуска  и торможения двигателя определяется  по формулам:                                                        

                                                          

 

где   GD² – маховый момент системы электропривода (GD² = 12.84         

n_дв – частота вращения двигателя (n_дв = 723         

 М_j – динамический момент электропривода                                                           

                 

 Знак плюс  у момента  Мg берётся в том случае, когда двигатель работает в двигательном режиме, а знак минус – при тормозном режиме.               

 Знак плюс  у момента сопротивления выбирается  в том случае, когда рабочая  машина по-

могает движению системы (при опускании груза), а  знак минус, если рабочая машина мешает движению системы.