Электропривод мостового крана

Курсовая работа

Перемещение грузов, связанное с грузоподъемными операциями, во всех отраслях производства, на транспорте и в строительстве осуществляется грузоподъемными машинами. Грузоподъемные машины служат для погрузочно-разгрузочных работ, перемещения грузов в технологической цепи производства или строительства. Грузоподъемные машины с электрическими приводами имеют широкий диапазон использования, что характеризуется интервалом мощностей до 1500кВт и более.

Электропривод большинства грузоподъемных машин характеризуются кратковременным режимом работы при большой частоте включений, широким диапазоном регулирования скорости и постоянно возникающих значительных перегрузок при разгоне и торможении механизма.

Шахтные подъемные машины являются одним из наиболее ответственных механизмов в оборудовании рудных и угольных шахт. Качество работы подъемной установки в значительной степени определяет производительность шахты, так как через установку проходит весь поток полезных ископаемых и пород. Ствол шахты является наиболее дорогой частью сооружения, поэтому создавать резервные подъемные установки в параллельных стволах является не целесообразным. Таким образом, можно отметить, что от шахтной подъемной установки требуются высокая производительность, надежность в работе, долговечность и простота обслуживания. Кроме того, установка должна быть экономичной как по капитальным затратам, так и в период эксплуатации. Этим же требованиям должно удовлетворять и электрооборудование шахтной подъемной установки.

Шахтные подъемные установки в подавляющем большинстве случаев выполняются с двумя подъемными клетями или скипами, одна из которых поднимает груз, другая опускается в порожнем состоянии.

Технические данные и технические условия

— Диаметр барабана подъемной машины

— Передаточное число редуктора

— КПД механической передачи

— Вес полезного груза

— Вес клети

— Вес одного метра троса

— Длина разгрузочного участка

— Вес барабана подъемной машины

— Диаметр направляющих шкивов

— Вес направляющих шкивов

— Номинальная скорость подъема

— Скорость выхода на разгрузочную кривую

— Ускорение при подъеме

— Ускорение при торможении, не более

— Скорость ревизионного осмотра

— Время разгрузки подъемника

— Мощность шахты

— Точность останова клети

— Количество рабочих дней в году

— Продолжительность смены

— Диаметр инерции барабана подъемной машины

— Диаметр инерции направляющих шкивов

— Сеть переменного тока

Кинематическая схема подъёмной машины

1.1. Расчет мощности двигателя.

Расчет мощности произведем исходя из следующих соображений:

Количество циклов в час:

Время цикла:

Время пуска:

Время торможения:

Время движения с установившейся скоростью:

Путь, пройденный с установившейся скоростью:

Общая высота подъема:

Принимаем общую высоту подъема:

Определим статические моменты полезного груза, клети, троса:

Из кинематической схемы видно, что существует четыре режима работы подъемника:

  1. Подъем номинального груза.
  2. Подъем без груза.
  3. Одновременный подъем и опускание груза.
  4. Опускание груза номинального.

Рассмотрим все четыре режима.

1.Статический момент при подъеме номинального груза в начале движения:

Статический момент при подъеме номинального груза в конце движения:

Средний статический момент:

2. Статический момент при подъеме пустой клети в начале движения:

Статический момент пустой клети в конце движения:

Среднеквадратичный статический момент клети:

3.Статический момент в данном случае равен :

4.Статический момент при спуске номинального груза в начале движения:

Статический момент при спуске номинального груза в конце движения:

Средний статический момент:

Механизмы двухконцевых лебедок имеют значительные динамические нагрузки, которые существенно влияют на нагрев двигателя. В соответствии с этим суммарный момент инерции:

где

  • коэффициент запаса, учитывающий неизвестный на предварительных расчетах момент инерции двигателя.
  • момент инерции механизма, приведенного к валу двигателя.

Момент инерции механизма, приведенного к валу двигателя: Суммарный момент инерции:

Радиус привидения:

Угловые ускорения при подъеме:

Угловые ускорения при торможении:

Определим моменты двигателя при пуске и торможении с учетом и :

1. Момент двигателя при пуске с грузом на подъем:

Момент двигателя при торможении с грузом на подъем:

2. Момент двигателя при пуске с пустой клетью:

Момент двигателя при торможении с пустой клетью:

3. Момент двигателя при пуске с грузом на спуск:

Момент двигателя при торможении на спуск:

Эквивалентирование по теплу проведем методом эквивалентного момента. Рассчитаем моменты для случаев (1), (3), так как там механизм максимально загружен:

Продолжительность включения двигателя:

Двигатель работает в продолжительном режиме S1.

Номинальная скорость двигателя:

Требуемая мощность двигателя:

1.2. Выбор двигателя и системы электропривода .

При анализе технического задания можно сделать вывод:

Требование точной остановки и ограничение ускорений являются важнейшими технологическими требованиями, предъявляемыми к электроприводу данного механизма при его цикловой автоматизации. Условия точной остановки определяют требуемый диапазон регулирования скорости, а требование ограничения ускорений определяет необходимые динамические качества электропривода. Наиболее сложные требования к электроприводу предъявляются при цикловой автоматизации высокопроизводительных подъемно-транспортных машин, обладающих большими рабочими скоростями. К электроприводу таких установок предъявляются высокие требования:

  • в отношении регулирования скорости (электропривод должен обладать достаточным быстродействием при изменении скорости и обеспечить регулирование скорости в требуемом диапазоне);
  • жесткие требования в отношении поддержания постоянства и ограничения ускорения, изменение которого вызывают существенное увеличение цикла и соответствующее снижение производительности установки;
  • должен обеспечить надежное ограничение момента и тока двигателя допустимыми значениями как в переходных процессах пуска и торможения, так и при механических перегрузках.

Для выполнения всех этих требований необходимо использовать систему электропривода, обладающей высокой управляемостью. К таким системам относятся электроприводы, выполненные по системе Г-Д или ТП-Д. В этих системах используются двигатели постоянного тока.

Система Г-Д обладает хорошими регулировочными характеристиками,

и высоким уровнем срока службы. Однако необходимо использовать более одной электрической машины, при их применении возникает необходимость в больших помещениях, что является основным условием, ограничивающим их применение. Кроме того, система Г-Д требует регулярного обслуживания и повышенных затрат на профилактический уход.

Система ТП-Д является весьма близким а налогом системы Г-Д, где вместо электромашинного преобразователя постоянного тока используется тиристорное устройство, представляющее собой один или два выпрямителя с регулируемым напряжением за счет изменения угла открытия тиристоров. Система ТП-Д обладает хорошими регулировочными свойствами, высокими быстродействием, отсутствием дополнительных реверсирующих устройств. Исходя из сравнительных характеристик систем, выбираем систему ТП-Д, которая нашла большое применение в отечественной и зарубежной практике.

Выбираем двигатель постоянного тока 4П-450-22-550-У3 рассчитанного на питание от тиристорного преобразователя.

Технические данные:

Номинальная мощность, кВт

550

Номинальное напряжение, В

600

Номинальный ток, А

850

Номинальная частота вращения, об/мин

500

Максимальная частота вращения, об/мин

1400

Динамический момент инерции кг/м 2

35

КПД, %

91,6

Сопротивление якоря, Ом

0,57

Пересчет моментов для всех режимов работы с учетом момента инерции двигателя.

Суммарный момент инерции: