240-2198 (Расчет электрического привода механизма подъема башенного крана)

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 ;

;

 - 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:  - коэффициент, учитывающий маховые массы редуктора (находится по каталогу).

Обычно он лежит в пределах от 1.1 до 1.15.

В данном случае принимаем  = 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)

 = 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: