КУРСОВА. Электрооборудование мостового крана
 Скачать 58.79 Kb.
|
|
Расчет мощности двигателя передвижения тележки Определим статическую мощность на валу двигателя: Рс.т. = ([4] стр. 23 формула 1.18) G - грузоподъемность (кг)…………………….............10000 кг G - вес тележки и подвески (кг)……………………….............2000 кг V - скорость передвижения (м/мин)……………………...37,8 м/мин k - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению из-за трения ребер ходовых колес о рельсы ([4] стр. 23 таб. 11)………….2,0 М - коэффициент трения скольжения в подшипниках опор вала ходового колеса ([4] стр. 23 )……………………………………………..0,015 r - радиус шейки оси ходового колеса…………………………0,018 м f - коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам ([4] стр. 24)……………………………………………..............0,0003 Rк - радиус колес………………………………………………...0,16 м з - КПД механизма передвижения ([4] стр. 20 таб. 10)………..0,85 Рс.т. = = 3,8 В соответствии с исходными данными по режиму работы и принятой системой электропривода определяем значение коэффициента ([4] стр. 37 таб. 12) kт = 0, 95 kт - коэффициент, определяющий выбор двигателя по тепловому режиму. Находим предварительную мощность для выбора электродвигателя. Рп = ([4] стр. 37 формула 1.56) Рп = = 4 кВт Из таб. ([4] стр. 13) выбираем электродвигатель: Тип МТН 211-6У; Рн = 7кВт; cosц = 0,64; Iн.с. = 22,5 А; Iн.с. =19,5 А; Uр = 236 В; J = 0,115 кг • м; Мmax = 196 Н • м; n = 920 об/мин; з = 73% Определим приведенный маховый момент к валу двигателя: GDпр = 1,15 • GpDp+ 4 ([4] стр. 26 формула 1.28) где GpDp - маховый момент электродвигателя GpDp = 4 • 9,81 • J J - момент инерции двигателя, кг • м………………………..….0,115 GpDp = 4 • 9,81 • 0,115 = 4,5 Н • м Q - грузоподъемность, кг • м……………………………………10000 V - скорость передвижения м/мин………………………..............37,8 n - номинальные обороты двигателя, об/мин……………………...920 GDпр = 1,15 • 4,5 + 4 = 72,6 Н • м Проверим двигатель на обеспечение теплового режима Рн ? ([4] стр. 39 формула 1.57) где kэкв, kз, Е, Ер - расчетные коэффициенты, зависящие от режима работы и маховых масс ([4] стр. 39 таб. 13) Е = 0,4 kэкв = 0,75 Ер = 0,5 kз = 1 kн - коэффициент, равный единице для электроприводов переменного тока. kд.п. - коэффициент, учитывающий степень включений динамических потерь на нагрев машины: 1,25 ([4] стр. 37 таб. 12) зэкв.б. - эквивалентный базисный КПД: 0,76 ([4] стр. 37 таб. 12) kр - коэффициент, учитывающий увеличение потерь на регулировочных характеристиках. kр = 1 - 1,2 (Ер - Ер.б.) ([4] стр. 40 формула 1.58) Ер - относительная продолжительность включения при регулировании Ер = 0,5 ([4] стр. 39 таб. 13) kр = 1 - 1,2 (0,5 - 0,4) = 0,88 зэкв. - эквивалентный КПД, является показателем энергетических свойств системы регулирования и определяющий потери энергии в электроприводе. зэкв.= ([4] стр. 38 формула 1.55). где зэкв. - значение эквивалентного КПД, соответствующее заданному числу включений в час Zэкв. ([4] стр. 38 рис. 5 гр. 4). при Z = 240зэкв.z. = 0,75 зэкв.= = 0,49 Рн.т. = = 6,3 (кВт) Рн ? Рн.т. 7 кВт > 6,3 кВт Выбранный электродвигатель по нагреву подходит. Проверим выбранный двигатель по обеспечению пускового режима Мmax > kзм (Мс.max + Мдин)([4] стр. 40 формула 1.59) kзм - коэффициент запаса по моменту ([4] стр. 41) - 1,2 Мс.max - максимально возможный для данного кранового механизма момент статистической нагрузки приведенной к валу электродвигателя. Мс.max = 9550 Рс.н./ nн([4] стр. 43) nн - обороты двигателя………………………………………..920 об/мин Рс.н. - мощность статистическая……………………………….3,8 кВт Мс.max = 9550 • = 39,4 Н• м Мдин - динамический момент, определяемый из условия необходимого ускорения Мдин = • а ([4] стр. 44) = = 96,3 рад/с а - ускорение механизма 0,3([4] стр. 41 таб. 14) Мдин = • 0,3 = 83,2 Н • м Мmax > 1,2 • (39,4 + 83,2) = 148 Н • м 196 Н • м > 148 Н • м Выбранный электродвигатель по пусковому режиму подходит. Выбранный двигатель удовлетворяет всем условиям. Расчет мощности двигателя передвижения моста Определим статическую мощность на валу двигателя: Рс.т. = ([4] стр. 23 формула 1.18) G - грузоподъемность (кг)……………………………….......10000 кг G - вес тележки и подвески (кг)……………………………...22500 кг V - скорость передвижения (м/мин)………………..............73 м/мин k - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению из-за трения ребер ходовых колес о рельсы ([4] стр. 23 таб. 11)………….1,2 М - коэффициент трения скольжения в подшипниках опор вала ходового колеса ([4] стр. 23 )…………………………………………..0,015 r - радиус шейки оси ходового колеса……………………………0,035 м f - коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам ([4] стр. 24)……………………………………………..............0,0003 Rк - радиус колес………………………………………………....0,25 м з - КПД механизма передвижения ([4] стр. 20 таб. 10)……………………..0,98 Рс.т. = = 9,6 В соответствии с исходными данными по режиму работы и принятой системой электропривода определяем значение коэффициента ([4] стр. 37 таб. 12) kт = 0, 95 kт - коэффициент, определяющий выбор двигателя по тепловому режиму. Находим предварительную мощность для выбора электродвигателя. Рп = ([4] стр. 37 формула 1.56) Рп = = 10,1 кВт Из таб. ([4] стр. 13) выбираем 2 электродвигатель: Тип МТF 211-6; Рн = 7,5 кВт; cosц = 0,7; Iн.с. = 21 А; Iн.с. =19,8 А; Uр = 256 В; J = 0,115 кг • м; Мmax = 191 Н • м; n = 930 об/мин; Определим приведенный маховый момент к валу двигателя: GDпр = 1,15 • GpDp+ 4 ([4] стр. 26 формула 1.28) где GpDp - маховый момент электродвигателя GpDp = 4 • 9,81 • J J - момент инерции двигателя, кг • м…………………………...0,115 GpDp = 4 • 9,81 • 0,23 = 9 Н • м Q - грузоподъемность, кг • м……………………………...….10000 V - скорость передвижения м/мин………………………...............73 n - номинальные обороты двигателя, об/мин…………………...930 GDпр = 1,15 • 9 + 4 = 257 Н • м Проверим двигатель на обеспечение теплового режима Рн ? ([4] стр. 39 формула 1.57) где kэкв, kз, Е, Ер - расчетные коэффициенты, зависящие от режима работы и маховых масс ([4] стр. 39 таб. 13) Е = 0,4 kэкв = 0,85 Ер = 0,5 kз = 1 kн - коэффициент, равный единице для электроприводов переменного тока. kд.п. - коэффициент, учитывающий степень включений динамических потерь на нагрев машины: 1,25 ([4] стр. 37 таб. 12) зэкв.б. - эквивалентный базисный КПД: 0,76 ([4] стр. 37 таб. 12) kр - коэффициент, учитывающий увеличение потерь на регулировочных характеристиках. kр = 1 - 1,2 (Ер - Ер.б.) ([4] стр. 40 формула 1.58) Ер - относительная продолжительность включения при регулировании Ер = 0,5 ([4] стр. 39 таб. 40) kр = 1 - 1,2 (0,5 - 0,4) = 0,88 Ер.б. - базовая относительная продолжительность включения при регулировании Ер.б. = 0,4 ([4] стр. 39 таб. 13) зэкв. - эквивалентный КПД, является показателем энергетических свойств системы регулирования и определяющий потери энергии в электроприводе. зэкв.= ([4] стр. 38 формула 1.55). где зэкв. - значение эквивалентного КПД, соответствующее заданному числу включений в час Zэкв. ([4] стр. 38 рис. 5 гр. 4). при Z = 240зэкв.z. = 0,85 зэкв.= = 0,62 Рн.т. = = 11,8 (кВт) Рн ? Рн.т. 15 кВт > 11,8 кВт Выбранный электродвигатель по нагреву подходит. Проверим выбранный двигатель по обеспечению пускового режима Мmax > kзм (Мс.max + Мдин)([4] стр. 40 формула 1.59) kзм - коэффициент запаса по моменту ([4] стр. 41) - 1,2 Мс.max - максимально возможный для данного кранового механизма момент статистической нагрузки приведенной к валу электродвигателя. Мс.max = 9550 Рс.н./ nн([4] стр. 43) nн - обороты двигателя……………………………………..930 об/мин Рс.н. - мощность статистическая……………………………….9,6 кВт Мс.max = 9550 • = 98,5 Н• м Мдин - динамический момент, определяемый из условия необходимого ускорения Мдин = • а ([4] стр. 44) = = 98 рад/с а - ускорение механизма 0,3([4] стр. 41 таб. 14) Мдин = • 0,3 = 155 Н • м Мmax > 1,2 • (96 + 155) = 302 Н • м 382 Н • м > 302 Н • м Выбранный электродвигатель по пусковому режиму подходит. Выбранный двигатель удовлетворяет всем условиям. Расчет и выбор тормозов и их приводов для крановых механизмов Основным параметром тормозов является гарантированно развиваемый или тормозной момент. Тормозной момент с усилием действует на измерительный рычаг, при котором начинается проскальзывание шкива или дисков тормоза. Согласно правилам Госгортехнадзора каждый из установленных на механизме механических тормозов должен удерживать груз, составляющий 125% номинального, при его остановке с помощью только того тормоза. С учетом того, что коэффициент трения асбестовых материалов может измениться в зависимости от температуры поверхности до 30% тормоз в номинального, т.е. коэффициент запаса тормозного момента должен быть не менее 1,5 для тормозов, установленных на механизм подъема. Сначала определяем тормозной момент: для механизма подъема, формула имеет вид Мтр =([3] стр. 134 таб. 4.1) где Qном - грузоподъемность, кг Vном - скорость подъема, м/с nдв - обороты двигателя, об/мин з - КПД для номинальной нагрузки механизма для механизма горизонтального перемещения формула имеет вид Мтр = ([3] стр. 135 таб. 4.2) где F - коэффициент трения, в помещении F = 0,2 б - отношение числа тормозящихся колес к общему числу колес з - КПД механизма G - грузоподъемность, кг - скорость передвижения механизма, м/сек nн - обороты двигателя, об/мин - число механизмов с тормозом - расчетная частота вращения электродвигателя, об/мин Для механизма подъема тормозной момент умножают на коэффициент запаса kз ([3] стр. 135) Мтз = kз • Мтр ([3] стр. 135) Исходя из полученных значений Мтр, Мтз, по таб. 4.13 ([3] стр. 149) выбирают тормоз. Расчет и выбор тормоза механизма подъема Определяем тормозной момент для механизма подъема: Мтр =([3] стр. 134 таб. 4.1) где Qном - грузоподъемность, кг • с………………………….10000 Vном - скорость подъема, м/мин……………………………………12 nдв - обороты двигателя, об/мин…………………………………...970 з - КПД для номинальной нагрузки механизма……………………0,8 Мтр = = 155 Н • м Определяем тормозной момент с учетом коэффициента запаса kз ([3] стр. 135 таб. 4.1) kз = 2 Мтз = Мтр • kз ([3] стр. 135) Мтз = 155 • 3 = 310 Н • м Выбираем тормоз ТКГ-300 ([3] стр. 149 таб. 4.13), тормозной момент 800 Н • м, диаметр шкива 300 мм, отход колодок 1,5 мм, тип гидротолкателя ТЭ 50, усиление подъема 500 Н, ход штока 50 мм, время подъема штока 0,5 с, время опускания штока 0,37 с, мощность двигателя 0,2 кВт, частота вращения 2850 об/мин, ток двигателя 0,7 А, объем рабочей жидкости 3,5 л. Расчет и выбор тормоза механизма тележки Определяем тормозной момент для механизма передвижения тележки: Мтр = ([3] стр. 135 таб. 4.2) G - грузоподъемность, кг……………………………………...10000 - скорость горизонтального передвижения, м/с……………….0,63 - число механизмов с тормозами……………………………….....1 з - КПД механизма…………………………………………………0,85 - расчетная частота вращения электродвигателя, об/мин…….920 Мтр = = 110 Н • м kз = 1,5 Мтз = kз • Мтр = 1,5 • 110 = 165 Н • м Выбираем тормоз ТКГ - 200 ([3] стр. 149 таб. 4.13), тормозной момент 300 Н • м, диаметр шкива 200 мм, отход колодок 1,2 мм, тип гидротолкателя ТЭ 25, усилие подъема 250 Н, ход штока 32 мм. Расчет и выбор тормоза механизма передвижения моста Определяем тормозной момент для механизма передвижения моста: Мтр = ([3] стр. 135 таб. 4.2) где G - вес крана……………………………………….(10000 + 22500) з - КПД механизма………………………………………………….0,98 Vп - скорость передвижения механизма, м/мин……………………73 nн - обороты двигателя, об/мин…………………………………….930 Мтр = = 644 Н • м kз = 3 Мтз = Мтр • kз Мтз = 644 • 1,5 = 966 Н • м Выбираем тормоз ТКГ-400 ([3] стр. 149 таб. 4.13). Тормозной момент 1500 Н • м, диаметр шкива 400 мм, отход колодок 1,8 мм, тип гидротолкателя ТГМ 80, усиление подъема 800 Н • м, ход штока 50 мм, время подъема штока 0,55 с, время опускания штока 0,38 с, мощность двигателя 0,2 кВт. Объем рабочей жидкости 5 л., ток двигателя 0,8 А. Расчет и выбор аппаратов управления и защиты По своему назначению и конструктивным особенностям грузоподъемные механизмы относятся к категории оборудования имеющей повышенную опасность, что объясняется процессом работы этих механизмов на площадках и в помещениях, где одновременно находятся люди и оборудование. В соответствии с «Правилами устройства электроустановок и безопасности грузоподъемных кранов» на проектируемом кране предполагается выполнение следующих защит. Защита механизмов и двигателей от перегрузок, защита электрооборудования от токов к.з., нулевая защита, защита от перехода механизмами предельно допускаемых положений. Для осуществления различных видов защит, в кабине крана в панель предполагается установить автоматический выключатель общий для всех двигателей QF1. Он выбирается: 1. По номинальному положению: Uн ? Uр 2. По номинальному току: Iн ? Iкр 3. По току срабатывания теплового расцепителя: Iт.р. ? 1,15 • Iдл 4. По току срабатывания электрорасцепителя: Iэ.р. ? 1,25 • Iкр 1. Uн ? Uр Uр - рабочее напряжение 220 В 2. Iн ? Iкр Iкр - максимальный ток, потребляемый электроприемниками Iкр = ?Iр+ 2,5 • I пуск д.б. ?Iр - сумма максимальных рабочих токов цепи, обусловленная всеми приемниками, присоединенными к ней за исключением приемника дающего наибольшее приращение пускового тока. 2,5 • I пуск - пусковой ток двигателя наибольшей мощности ?Iр = Iр.тел + 2 Iр.моста ?Iр = 22,5 + 2 • 21 = 64,5 А 2,5 Iпуск = 2,5 • Iд.подъема = 2,5 • 75 = 187,5 Iкр = 64,5 + 187,5 = 252 А Исходя из полученного значения выбираем автоматический выключатель типа ВА 5139, Iн = 400 А, Iт.р. = 200 А, Iэ.р. = 2400 А Iн = 400 А > Iкр = 252 А 3. Iт.р. ? 1,15 • Iдл Iт.р. - ток теплового расцепителя Iдл - рабочий ток работающих приемников Iдл = Iд.подъема + Iтел + 2 • Iмоста = 75 + 22,5 + 2 • 21 = 140 А Iт.р. ? 1,15 • 140 200 А ? 161 А 4.Iэ.р. ? 1,25 • Iкр Iэ.р. ? 1,25 • 252 2400 А ? 351 А 1, 15 - кратность установки срабатывания теплового расцепителя. 1, 25 - кратность установки срабатывания электромагнитного расцепителя. Так как автоматический выключатель А3720Ф удовлетворяет всем условиям, принимаем его к установке. В защитной панели устанавливаем линейный контактор КМ тип КТП6042 220 В. Кнопки SВ1 и SB2 - «пуск» и «стоп» контактора КМ, а также для защиты от токов к.з. оперативных цепей передвижения крана тележки. Для индивидуальной защиты двигателей в защитной панели предусмотрены реле максимального тока. При выборе реле максимального тока должно соблюдаться условие Iуст ? Iобщ, где Iобщ - 2,5 • Iн Iн - номинальный ток двигателя. Рассчитаем реле максимального тока в цепи двигателя механизма подъема. По схеме в количестве трех штук. Iуст ? Iобщ Iобщ = 2,5 • 75 = 187,5 А Выбираем реле РЭО - 401 6ТД 237.004-3. Предел регулирования 210-640А. Допустимый ток катушки при ПВ 40% = 240 А. 240 А > 187,5 А Рассчитаем реле максимального тока в цепи двигателя механизма передвижения тележки, в количестве трех штук. Iуст ? Iобщ Iобщ = 2,5 • Iн = 2,5 • 22,5 = 56,3 А. Выбираем реле РЭО - 401 6ТД 237.004.6 Предел регулирования 50-160А. Допустимый ток катушки при ПВ 40% = 60 А. 60 А > 56,3 А Рассчитаем реле максимального тока в цепи двух двигателей перемещения моста, в количестве трех штук. Iуст ? Iобщ Iобщ = 2 • Iн • 2,5 = 2 • 21• 2,5 = 105 А. Выбираем реле РЭО - 401 6ТД 237.004-4 Предел регулирования 130-400А. Допустимый ток катушки 150 А. 150 А > 105 А Конечные выключатели SQа и SQд блокировки люка и калитки, а также SQм и SQт - конечные выключатели типа КУ 701 АУ 1 блокировки хода моста и тележки. Все они включены в цепь линейного контактора КМ. Для блокировки предельно-допустимого значения хода подъема используется конечный выключатель SQп типа ВУ - 703 ТУ 1. Выбор контроллера для пуска и управления двигателем механизма подъема Контроллеры выбираются в зависимости от мощности двигателя, по допустимому числу включений, по коммутации при наиболее допустимых значениях тока включения, а номинальный ток должен быть равен или больше расчетного тока двигателя при заданных условиях эксплуатации. Iн > Iр • k k - коэффициент, учитывающий режим работы механизма (число включений, продолжительность включения). Для ВТ режима работы и 240 включений в час k = 0,9 Сравним паспортные данные кулачкового контроллера ККТ 68А ([4] стр. 59 табл. 20) и двигателя МТF412 - 6У1 Кулачковый контроллер ККТ 68А ([3] стр. 140 табл. 3.7) Iд - допустимый ток 150 А. Контроллер рассчитан на управление двигателем до 45 кВт. Двигатель МТF 412 - 6У1 Iст = 75 А, Iр = 73 А Iн > 73 • 0,9 = 65,7 150 А > 65,7 А Исходя из расчетов контроллер подходит. Для подключения двигателя к сети выбираем линейный контактор КТ6033Б, с диапазоном номинального тока от 100 - 250 А. |