диплом. 1. 1 Устройство, назначение, технические характеристики башенного крана кб306
 Скачать 1.24 Mb.
|
 СОДЕРЖАНИЕ
1 Теоретическая часть
2 Опытно-эксперементальная часть
ВВЕДЕНИЕ Тема дипломного проектирования «Расчёт и выбор электрооборудования башенного крана КБ306». Башенный кран - строительный кран со стрелой, закрепленной в верхней части вертикально установленной башни, принцип работы которого заключается в перемещении грузов и монтажу строительных конструкций за счет сочетания рабочих движений, таких как, подъем и опускание груза, изменении угла вылета самой стрелы башенного крана или путём перемещаемой по стреле, грузоподъёмной лебёдки, а также, поворота стрелы или всей башенной конструкции с грузом, и передвижением самого подъёмного башенного крана по строительной площадке (для передвижных кранов) ». Строительные башенные краны используют как основные грузоподъемные машины для выполнения строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ в гражданском, промышленном и энергетическом строительстве. В кранах применяется различное электротехническое и электромеханическое оборудование. Это оборудование отличается между собой устройством, принципом работы, функциональным назначением и областью применения. Электрооборудование кранов имеет свои параметры и технические характеристики, в зависимости от вида крана, исполнения, среды. Требования технического процесса и удовлетворение современных запросов, можно выполнить только с использованием, надёжных схем управления электроприводов, что является наиболее актуальным направлением при разработке проекта электрооборудования. Электрооборудование башенного крана является примером. Схема управления краном имела типовую основу и отвечала необходимым требованиям технических задач, более совершенная схема удовлетворяет наиболее высоким требованиям, обеспечивает надежную безотказную работу крана. Успех работы зависит в значительной мере от индивидуальных свойств отдельных аппаратов и устройств, а также их совместной работы. Для понимания современных электротехнических систем автоматизированного привода, умение их анализировать и рассчитывать, необходимо знать кроме устройства и принципа работы их функциональные свойства относительно их входных и выходных параметров. Поэтому для создания обновлённой усовершенствований схемы необходимо провести анализ и произвести выбор современных аппаратов и электроустановочных монтажных изделий, использовать наиболее удобные решения типовых схем. Целью курсового проекта является изучение электрооборудования башенного крана, выполнение выбора электродвигателя головного привода на основании выполненного расчета, создание наиболее приемлемой и рациональной схемы управления электрооборудованием башенного крана, предметом исследования является электрооборудования башенного крана. Объект исследования: головной электропривод подъёма башенного крана Основными задачами курсового проекта являются: - выполнение расчета и выбор электродвигателя главного привода башенного крана КБ306 - выбор аппаратов управления и защиты башенного крана КБ306 - разработка технологической карты по обслуживанию электрооборудования башенного крана КБ306 - составление карты риска при проведении обслуживания электрооборудования башенного крана КБ306 - выполнение чертежа электрической принципиальной и монтажной схемы башенного крана КБ306 - составление сметы стоимости электрооборудования и монтажа электрооборудования башенного крана КБ306 1 Общая часть 1.1 Устройство, назначение, технические характеристики башенного крана КБ306 Башенный кран КБ-306 грузоподъемностью 15 т предназначен для строительно-монтажных работ при возведении крупноблочных жилых зданий высотой до пяти этажей. Кран КБ-306 более удобен в работе - и при перевозках, чем кран КБ-160. К особенностям крана следует отнести маневренное изменение вылета, осуществляемое с грузом на крюке, что улучшает условия его эксплуатации, более плавную (по сравнению с КБ-160) скорость посадки груза, равную 5 м/мин, возможность притормаживать стреловую лебедку с целью уменьшения в 4 раза скорости изменения вылета, двухступенчатый тормоз для повышения плавности движения груза, которым оборудован механизм поворота. Электрооборудование башенного крана по своему назначению можно разделить на основное — оборудование электропривода и вспомогательное — оборудование рабочего и ремонтного освещения и отопления. К основному электрооборудованию относятся электродвигатели, командоконтроллеры, контроллеры, контакторы, реле управления, пускорегулирующие резисторы, вихревой тормозной генератор, тормозные электромагнитные, защитные панели, автоматические выключатели, максимальные реле, предохранители, распределительные ящики, конечные выключатели, селеновые выпрямители, кнопки, выключатели, переключатели, измерительные приборы. К вспомогательному оборудованию относятся осветительные прибор (светильники, прожекторы), приборы электронагрева (электропечь,нагреватели), прибор звуковой сигнализации (звонок), а также аппараты управления и защиты (трансформаторы, выключатели, предохранители ит. д.) , установленные в цепях освещения и отопления. Для привода механизмов крана применены асинхронные электродвигатели типов МТ и МТВ с фазным ротором. Напряжение 220/380 В переменного тока. На кране КБ-306 применены магнитный контроллер для управления электроприводом грузовой лебедки и магнитный контроллер для управления электроприводом изменения вылета стрелы, поворота и передвижения. Башенный кран – поворотный кран со стрелой, закрепленной в верхней части вертикально расположенной башни. Башенный кран КБ-306 предназначен для строительства объектов высотой до 50 м. Ограничитель грузового момента крана, позволяет получать две грузовые характеристики. Переход с одной на другую производится изменением кратности запасовки грузового полиспаста. Конструкция КБ-306 позволяет получить пять дополнительных сборок, отличающихся высотой башни и длиной стрелы. Кран состоит из ходовой рамы, поворотной платформы, башни, стрелы, крюковой подвески, полиспастов, противовеса и балласта, опоры стрелы, унифицированных механизмов, приборов безопасности и электрооборудования. Стрела и башня прямоугольной решетчатой конструкции сварены из уголков. Секции стыкуются откидными болтами. Противовес и размещенный в центре балласт состоят из железобетонных плит, изготовляемых заказчиком по прилагаемым к крану чертежам. К унифицированным механизмам и узлам относятся стреловая лебедка типа Л-450-111, грузовая лебедка типа Л-500-1, механизм поворота, шариковый поворотный круг, четыре двухколесные ходовые тележки (в том числе две ведущие) и кабина машиниста. Модификация крана КБ-306 - башенный рельсовый кран С-981Б, который имеет балочную стрелу с грузовой кареткой. Кран КБ-306 выпускался с 1967 г.Никопольским заводом строительных машин, УССР.- опускание, зависит от высоты и скорости опускания, разгона и замедления грузозахватного органа. По приблизительному расчету длительность процесса от 15 до 30 сек. Все башенные краны имеют башню, что подразумевается уже самим их названием, и стрелу, башни и стрелы бывают самыми разнообразными. Башня крана – основная несущая твердая конструкция, которая служит для поддержания стрелы на определенной высоте, а также для передачи нагрузок со стрелы на ходовую раму и крановые пути. Башню изготовляют из металлических уголков или труб, иногда бывают башни, выполненные в виде сплошной трубы. В вертикальном положении башни крепятся на портал или шарнирно с помощью подкосов. Устройство башенного крана КБ-306 приведено на рисунке 1.  1 – ходовые тележки, 2 – ходовая рама, 3 – поворотная платформа, 4 – башня, 5 – площадка, 6 – балочная стрела, 7 – грузовая тележка, 8 – навесная кабина, 9 – оголовок, 10 – распорка противовеса, 11 – плиты противовеса. Рисунок 1 - Устройство башенного крана КБ-306 У башенного крана КБ-306 высота башни при необходимости может меняться с помощью выдвижных секций (телескопические и наращиваемые башни). Существуют краны с башней, которая складывается в боковом направлении с помощью монтажного полиспаста. Такой тип башни особенно удобен при транспортировке крана с одного объекта на другой. Если башня крана – его корпус, то стрела – его подъемный механизм, с помощью которого кран дотягивается до нужного предмета, находящегося от него на определенном расстоянии. . Привод механизма поворота осуществляется от фланцевого электродвигателя через эластичную муфту с тормозным шкивом к редуктору, на выходном валу которого закреплена шестерня. Тормозной шкив взаимодействует с электромагнитным тормозом ТКТ. На промежуточном валу редуктора установлен шпиндельный конечный выключатель ограничения угла поворота крана, который служит для предотвращения перекручивания кабеля. Кинематическая схема поворота крана КБ-306 показана на рисунке 2.  Рисунок 2 – Кинематическая схема механизма поворота башенного крана КБ-306 Грузовая лебёдка состоит из двигателя, электромагнитного колодочного тормоза, редуктора и барабана. Ось барабана одним концом опирается на подшипник, а другим через сферическую опору на внутреннюю полость выходного вала. Барабан приводится во вращение через зубчатую муфту. Двигатель грузовой лебёдки может быть отключен автоматически при срабатывании выключателей ограничения грузоподъёмности и высоты подъёма груза. Кинематическая схема грузовой лебёдки крана КБ-306 представлена на рисунке 3.  1 – электродвигатель, 2 – тормоз, 3 – редуктор, 4 – барабан, 5 – коробка передач, 6 – механизм переключения скоростей, 7 – привод механизма переключения. Рисунок 3 – Кинематическая схема грузовой лебёдки башенного крана КБ-306 Стреловая лебёдка имеет электродвигатель, тормоз, редуктор и в отличии от грузовой лебёдки два барабана: цилиндрический для наматывания стрелового каната, и конический для наматывания второй ветви грузового каната, специальную шлицевую муфту для сцепления конического барабана с осью барабана стреловой лебёдки. Для горизонтального перемещения груза при изменении вылета (т.е. при работе стреловой лебёдки, когда заторможена грузовая), груз подвешен на двух ветвях каната, из которых одна, как обычно, наматывается на барабан грузовой лебёдки, а вторая, не закреплённая на стреле, наматывается на дополнительный конический барабан стреловой лебёдки. Навивка канатов на барабанах стреловой лебёдки встречная. Если канат стрелового полиспаста наматывается на барабан, то грузовая ветвь сматывается с конического барабана и наоборот. Подбором размеров барабанов обеспечивают при подъёме стрелы сохранение высоты поднятого груза над землёй. При достижении стрелой наивысшего предельного положения срабатывает конечный выключатель и электродвигатель стреловой лебёдки отключается. Для удобства демонтажа башня составлена из двух секций, соединяемых пальцами. Для возможности поворота верхней секции относительно нижней на башне установлены два монтажных гидроцилиндра. Башня крепится к раме поворотной платформы специальными башмаками с помощью пальцев. Стрела также четырёхгранная, решетчатой конструкции. Технические характеристики башенного крана КБ-306 приведены в таблице 1. Таблица 1 — Технические характеристики башенного крана КБ-306.
1.2 Принцип работы принципиальной схема башенного крана КБ306 Работа привода грузовой лебедки. Нулевое положение. Силовая цепь электродвигателя разомкнута. Включается линейный контактор КМ1, блокируя себя во всех последующих положениях. Тормозная машина G1 включена через катушку КТ1, ток возбуждения при этом ничтожно мал. Включено реле ускорения КТ2. Первое положение подъема. Замыкаются контакты контакторов КМ1 и КМ10, что соответствует работе электродвигателя с одной выведенной ступенью сопротивления. Замыкается контакт контактора КМ9, шунтируя катушку реле КТ1. На время отпадания якоря реле КТ1 тормозная машина получает двойной форсированный ток. Частота вращения на валу электродвигателя определяется результирующим моментом электродвигателя и тормозной машины, который используется для выбора слабины каната со скоростью, соответствующей 10-20% номинальной. Второе положение подъема. Замкнуты контакты контакторов КМ1 и КМ10. Размыкается контакт контактора КМ9 и замыкает размыкающим контактом вспомогательной цепи цепь катушки контактора КМ11.Главные контакты контактора КМ 11 выводят часть роторного сопротивления, а его контакт вспомогательной цепи замыкает цепь катушки реле КТ2, с выдержкой времени замыкается контакт КТ2 в цепи контактора КМ12. Это положение предназначено для подъема с пониженной скоростью. Третье положение подъема. Замыкается контактор КМ12. В цепь ротора включено лишь небольшое выводное сопротивление. Это положение является основным рабочим положением. Первое положение спуска. Замыкаются контакты контакторов КМ2 и КМ9. В цепь ротора электродвигателя включено полное выводное сопротивление. Привод работает на совместной характеристике электродвигателя и тормозной машины. Позиция используется для плавной посадки тяжелого или легкого груза. Скорость груза соответствует 20% номинальной. Второе положение спуска. Дополнительно замыкается контакт KМ10. Скорость спуска увеличивается до 40—50% номинальной. Позиция используется для плавной посадки груза массой до 50% номинальной. Третье положение спуска. Замыкается контакт контактора КМ9, тормозная машина отключается. Контакт вспомогательной цепи КМ9 замыкает цепь катушки KМ11, который выводит часть роторного сопротивления и размыкает цепь катушки реле КТ2. Реле с выдержкой времени включает контактор КТ12, электродвигатель разгоняется до частоты вращения, превосходящей синхронную. Это положение является основным, рабочим положением спуска. Первая позиция подъема, первая и вторая позиции спуска рассчитаны на кратковременное включение. Продолжительная работа на этих позициях приводит к перегреву тормозной машины или выходу из строя селеновых выпрямителей. Работа привода стреловой лебедки. Нулевое положение подъема. Включено реле КТ5. Контакт реле в цепи катушки КМ18 разомкнут. Первое положение подъема. Замыкается цепь катушки КМ17, подается питание на электродвигатель М1 и катушку тормоза УВ1, отключается катушка реле КТ5, и с выдержкой времени замыкается цепь катушки КМ18. Электродвигатель работает с полным сопротивлением в цепи ротора. Второе положение подъема. Включается контактор КМ18, выводя ступень роторного сопротивления электродвигателя М1. Скорость изменения вылета стрелы становится близкой к номинальной. Работа привода механизма поворота и передвижения крана аналогична описанной и пояснения не требует. Управление краном производится из кабины при работе крана на строительном объекте и с помощью выносного пульта при монтаже и демонтаже крана. Переключение управления производится с помощью установленного в шкафу управления универсального переключателя SА5, имеющего три фиксированных положения: К — управление из кабины; М — управление с пульта; 0 -— нулевое положение, при котором управление краном не может производиться ни из кабины, ни с пульта. После включения рубильника вводного ящика S на щите кабины управления переключатель SA12 необходимо ставить в положение ”Включено”. При управлении краном из кабины. С помощью кнопки SB1 подается напряжение на катушку линейного контактора КМ1. При включении всех аппаратов, расположенных до линейного контактора, загорается сигнальная лампа НL1. При управлении с выносного пульта. После присоединения монтажного пульта к цепям управления крана рукоятку аварийного выключателя SQ2. на выносном пульте необходимо ставить в положение ”Включено”. Управление грузовой лебедкой. При нажатии на кнопку SB4 выносного пульта лебедка работает на подъем и при включении кнопки SB5 на спуск. При отпускании кнопок лебедка останавливается. Для получения малой скорости подъема или спуска одновременно с включением кнопок SB4 или SB5 нажимается кнопка SB6. Работа лебедки на малой скорости может производиться в течение непродолжительного времени (15—20с). Управление стреловой лебедкой. При включении кнопки SB7 выносного пульта механизм изменения вылета стрелы работает на подъем, при включении кнопки SB8 — на спуск. При отпускании кнопок механизм останавливается. В аварийном режиме и после окончания работы отключение схемы управления с выносного пульта производится выключателем SQ2. В электрической схеме крана предусмотрена защита электроаппаратов, электродвигателей и механизмов крана. Электродвигатели механизмов крана защищены максимальными реле КА1, КА2, КАЗ, КА4, ток которых регулируется на 2—2,25-кратный номинальный ток соответствующего электродвигателя. Цепи управления и освещения защищены плавкими предохранителями. Защита общей питающей сети крана производится воздушным автоматическим выключателем QF1, а также плавкими предохранителями вводного ящика S с плавкими вставками. Защита от перехода механизмами крайних положений осуществляется конечными выключателями, контакты которых последовательно включены в цепи катушек соответствующих контакторов. Конечный выключатель SQ3 размыкается при подходе крюковой обоймы к стреле. Конечный выключатель SQ5 размыкается в крайнем правом положении поворотной платформы, а выключатель SQ6 — в крайнем левом. Контакт конечного выключателя SQ7 размыкается в крайнем положении крана при движении вперед, а контакт SQ8 — при движении назад. Конечные выключатели SQ9 и SQ10 ограничивают работу стрелы в диапазоне от 20°43’ до 67°9’ к горизонту. Конечный выключатель SQ7 фиксирует верхнее положение перепасовочного блока, что соответствует четырехкратной запасовке каната. Контакты КМ20 ограничителя ОГП-1 размыкаются при подъеме груза, на 10% превышающего номинальную грузоподъемность крана. Сигнальная лампа НL1 загорается при включении контактора КМ1, а лампа НLЗ — при повороте поворотной платформы соответственно в крайнее левое или крайнее правое положение. Вольтметр PV и сигнальная лампа НL1 включены на разные фазы, что дает возможность контролировать неисправность всех фаз питающей сети. Напряжение цепи освещения снимается с входных зажимов воздушного автоматического выключателя QF1. В цепь освещения и сигнализации 220В включены прожектор стрелы, башни, освещение и отопление кабины, звуковой сигнал, штепсельная розетка. Включение всех вышеперечисленных приборов осуществляется с панели управления кабины при помощи соответствующих пакетных выключателей, за исключением звукового сигнала, который включается при помощи ножной педали или автоматически в случае срабатывания анемометра при ветровых нагрузках, опасных для работы крана. Ремонтное освещение напряжением 12В осуществляется через штепсельные розетки XS2 в шкафу управления и ХS3 в кабине управления. 2 Опытно-экспериментальная часть. 2.1 Конструкторский раздел 2.1.1 Расчет мощности и выбор электродвигателей башенного крана КБ-306 Каждая электрическая машина имеет электродвигатели, которые делятся на асинхронные и синхронные. Для нормальной работы к выбору электродвигателя надо подходить серьезно и максимально точно, от этого зависят экономические затраты, а так же ресурс выбранного двигателя. Каждый кран имеет свои особые характеристики, в результате изменения одного показателя может полностью отличаться выбор электродвигателя. Краны могут отличаться по грузоподъемности, скорости подъема, высоте подъема и другим условиям. Одни из главных характеристик которые встречаются в начале расчета – грузоподъемность mr, тонн, вес поднимаемого груза m0; скорость подъема груза v м/с,  - коэффициент полезного действия механизма подъема %. С помощью этих характеристик считается предварительная мощность крана, чтобы произвести дальнейший расчет электродвигателя. Чтобы точно выбрать электродвигатель нельзя забывать сделать проверку, которая обязательно должна происходить в конце каждого расчета. Первая - проверка двигателя по условию нагрева Рк Рном, кВт в данном случае мы обязаны приведение мощности к стандартной продолжительности включения умножить на коэффициент 1,2, и мощность при продолжительной работе двигателя не должна превышать номинальную мощность электродвигателя, если данное условие не соблюдается, двигатель не проходит по условиям проверки на нагрев. В этом случае мы должны вернуться и выбрать новый двигатель, с запасом мощности. Вторая - проверка двигателя по пусковому моменту 0,8 · λ Мном > Мс, кг  м в данном случае номинальный момент должен превышать момент сопротивления при подъеме груза, Если две проверки подошли под условия равенства, то мы принимаем к выбору данный электродвигатель.Исходные данные:
Предварительный выбор мощности двигателя для механизма подъема мостового крана Pпред., кВт
где  -вес поднимаемого груза кг;m0 –вес грузозахватного приспособления; v - скорость подъема груза м/с; - коэффициент полезного действия механизма подъема
Исходя из расчетной мощности двигателя, предварительно выбран для механизма подъема башенного крана асинхронный двигатель с фазным ротором серии 4MTH280S8 с напряжением Uн = 380 В, Pном = 55 кВт, nном = 715 об/мин, GB2 = 2,9 кг м2, cosα = 0,80 , = 0,88, Mном =75 кг м, mдв = 30 кг, Iном1 = 186 А, Iном1 = 119 АМаксимальный момент рабочей машины  ,  кг м2
где mб - масса барабана 334кг; R - радиус барабана 0,2м.
Сила сопротивления поступательно движущегося элемента G, H
где g- ускорение свободного падения 9,8м/с2.
Скорость вращения рабочей машины nрм,об/мин
где  - число полиспастов 2 шт;Dб – диаметр барабана 0,42 м.
Передаточное отношение i
Маховый момент системы электропривода GD2, кг м2
где а – коэффициент, учитывающий маховые массы редуктора 1,1; GDтш – маховый момент тормозного шкива 2,381 км м2;GD2м – маховый момент соединительной муфты 1 кг м2.
Момент сопротивления на рабочем валу машины Мрм ,кг м
Момент сопротивления при подьеме груза Мс, кг м
Момент Мg, кг м
где  - коэффициент, зависящий от типа двигателя и условия пуска 1,6
Динамический момент электропривода MJ, кг м
Время спуска и торможения tп.т., с
Путь, пройденный во время спуска и торможения lп.т.,м
Путь, пройденный рабочим организмом, с установившейся скоростью Lр, м
где Н высота подьема 6,8 м
Время равномерного хода рабочей машины tр, с
Суммарное время пауз  , с
где ПВрасч.= 25% - продолжительность включения
Момент пуска Мпуск, кг м
Момент торможения Мт, кг м
Эквивалентный момент Мэ, кг м
Эквивалентный момент Рэ, кВт
Приведение мощности к стандартной продолжительности включения Рк, кВт
где ПВд – действительная продолжительность включения 25 %; ПВк – ближайшая стандартная продолжительность включения 40 %.
Проверка двигателя по условию нагрева Рк Рном, кВт
Выбранный двигатель удовлетворяет условия нагрева. Проверка двигателя по пусковому моменту 0,8 · λ Мном > Мс, кг м
Выбранный двигатель удовлетворяет условию пуска. Общий вид электродвигателя представлен на рисунке 4.  Рисунок 4 – Общий вид выбранного электродвигателя Окончательно принят к установке асинхронный электродвигатель с фазным ротором серии 4MTH280S8 [15]
|
