Электропривод механизма передвиженияГрафические работы : Электрическая принципиальная схема привода тележки; Кинематическая схема механизма тележки; Задание выдано: __________ Срок окончания и сдачи: 05.04.99 Руководитель Рыжаков В.Г. Председатель предметной комиссии СОД ЕРЖАНИЕ Введение 1. Общая часть 1.1 Устройство и назначение механизма. 1.2 Выбор системы электропривода. 2. Специальная часть 2.1 Разработка принципиальной схемы управления. 2.2 Построение нагрузочной диаграммы механизма. 2.3 Расчет мощности электродвигателя и его выбор. 2.4 Выбор релейно-контакторной аппаратуры. 2.5 Расчет токов уставок и выбор аппаратуры защиты. 2.6 Расчет и выбор структуры и сечения кабелей. 3. Техника безопасности 3.1 Оперативное обслуживание. 3.2 Производство работ. 3.3 Работы в электроустановках, связанные с подъемом на высоту. Литература Введение На металлургических предприятиях работают мостовые краны общего назначения (крюковые, грейферные, магнитные, магнитно-грейферные) и металлургические (литейные, для раздевания слитков, колодцевые, посадочные и др.). Конструкция кранов в основном определяется их назначением и спецификой технологического процесса. Но ряд узлов, например механизмы подъема и передвижения, выполняются однотипными для кранов различных видов. Поэтому имеется много общего в вопросах выбора и эксплуатации электрооборудования кранов. Электрооборудование кранов металлургических цехов работает, как правило, в тяжелых условиях: повышенная запыленность и загазованность, повышенная температура или резкие колебания температуры окружающей среды (от минусовой до +60—70°С), высокая влажность (до 80—90 %), влияние химических реагентов. В связи с этим оно должно выбираться в соответствующем конструктивном исполнении. Оборудование кранов стандартизировано, поэтому краны различные по назначению и конструкции комплектуются серийно выпускаемым типовым электрооборудованием. Схемы управления отдельными кранами отличаются, что связано со спецификой соответствующих цехов металлургических предприятий и назначением кранов. К электрооборудованию кранов предъявляют следующие требования: обеспечение высокой производительности, надежность работы, безопасность обслуживания, простота эксплуатации и ремонта и др. 1. Общая часть. 1.1 Механизм передвижения широко представлен в металлургическом производстве тележками крановых механизмов. Обычно кран имеет две тележки: тележку передвижения и грузовую тележку. Грузовая тележка присутствует в единственном числе, но в некоторых случаях их число может быть доведено до двух. К приводу тележек предъявляются довольно жесткие требования: он должен обеспечивать быстрый и в то - же время плавный разгон, постоянство ускорения независимо от скорости переключения контактов командоконтроллера, возможность реверса, высокую надежность и стабильность работы в условиях как высоких, так и низких температур, а также при высокой влажности, запыленности окружающей среды и присутствии агрессивных газов и дыма. Кроме того, электропривод должен быть безопасным в эксплуатации и простым в ремонте. По надежности электроснабжения этот привод можно отнести к ' особой группе ' первой категории. 1.2 Электроприводом называется электромеханическое устройство, предназначенное для электрификации и автоматизации рабочих процессов и состоящее из преобразовательного, электродвигательного, передаточного и управляющего механизмов. В отдельных случаях преобразовательный и передаточный механизмы могут отсутствовать. Достоинствами электропривода являются: возможность простого и экономичного преобразования электрической энергии в механическую; Возможность изготовления двигателя любой необходимой мощности, что позволяет использовать индивидуальный привод отдельных рабочих механизмов машины; высокая управляемость привода, его надежность; упрощенная конструкция рабочей машины, малые габариты и масса привода; широкий диапазон и плавность регулирования скорости и т.п. Наиболее часто применяемым типом электродвигателя является асинхронная машина с фазным ротором, т.к. обеспечивает достаточное регулирование ускорения. Асинхронные же двигатели с короткозамкнутым ротором не находят широкого применения из-за чрезмерно больших ускорений и пусковых токов, что не всегда приемлемо при переносе краном таких грузов, как жидкий металл, шлак и т.д. Применение привода постоянного тока нежелательно, т.к. он имеет пониженную надежность из-за износа коллекторного узла и его быстрого выхода из строя, особенно это касается условий его работы при загрязненности атмосферы цеха. Исходя из всего перечисленного, выбираем в качестве основы привода асинхронную машину с фазным ротором. Питание двигателя привода тележки будет осуществляться через гибкие троллеи, т.к. тележка имеет диапазон передвижения по направляющим 28 метров и применение жестких троллей не оправдано. 2. Специальная часть. 2.1 Схема управления должна отвечать всем требованиям, заданным в п.1.1. Наиболее распространенной схемой является схема, построенная на основе командоконтроллера. Она имеет высокую ремонтопригодность, дешевую элементную базу и большую надежность. Контроль нулевого положения командоконтроллера SA осуществляет реле KS, контакт которого подает питание на схему управления. В первом положении ' Вперед ' включаются контакторы KM1 и KM2 , которые подключают статор двигателя к сети. Блок-контакт КM2 включает реле K, которое включает контактор тормозного электромагнита KM3 . При этом двигатель растормаживается и идет в ход при полностью включенном в цепь ротора реостате (кривая 1 на рисунке 1).
Машинист может установить ручку командоконтроллера сразу в крайнее правое положение. Разгон будет осуществляться автоматически, в функции времени, с помощью реле KAT1 - KAT3 (см. графическую работу, лист 1). Блок-контакт KM4 разомкнет цепь катушки первого ускоряющего реле KAT1, и последнее с выдержкой времени включит первый ускоряющий контактор KM5. Аналогично с помощью реле KAT2 и KATЗ включаются ускоряющие контакторы соответственно KM6 и KM7. Для питания катушек реле времени служит выпрямитель; контактор KM6, включившись, своим блок-контактом, отключит от сети выпрямитель, а вместе с ним и катушку реле KATЗ. Двигатель будет работать на характеристиках 3, 4, 5 (см. рисунок 1). В цепи ротора всегда остается невыключенной часть реостата. Этим смягчается механическая характеристика (кривая 5 на рисунке 1), благодаря чему массы двигателя и крана в большей степени помогают двигателю преодолевать пиковые перегрузки. Как отмечалось, электропривод может работать в двигательном режиме и в режиме торможения противовключением. Если при движении крана «Вперед» рукоятку командоконтроллера SA (см. графическую работу, лист 1) перевести в любое положение «Назад», контактор KM1 отключит двигатель от сети, а затем включится контактор KM8 и реле KCC. Контакторы ускорения KM5—KM7, KM4 отключаются, и в цепь ротора будет введен весь реостат. В момент перехода командоконтроллера SA через нулевое положение кратковременно отключится реле K, контакт которого шунтирует добавочный резистор R1 в цепи реле KCC. Этим осуществляется форсировка включения реле KCC. Если рукоятка SA была переведена в первое положение «Назад», то после окончания процесса торможения кран останавливается. Если рукоятка была установлена во 2, 3 или 4-е положения, то после снижения скорости до 10% от номинальной отключается реле KCC, которое своим контактом подключает цепь питания ускоряющих контакторов, и начинается автоматический разгон двигателя в направлении «Назад». Торможение осуществляется по линии abc (см. рис. 1): по линии а b — переход двигателя в режим торможения противо-включением и по линии ba — его замедление и остановка. Контакты конечных выключателей SQ1, SQ2, размыкающиеся в предельно крайних положениях, и контакт максимального реле KA включены в цепь реле KS (см. графическую работу, лист 1). Максимальное реле состоит из трех катушек с подвижным якорем, воздействующих на один общий контакт. Как отмечалось, аппаратура управления и тормозные электрод-магниты постоянного тока отличаются сравнительно высокой износостойкостью, долговечностью, надежностью, большой допустимой частотой включения и т. п. Поэтому для кранов, работающих в режимах Т и ВТ, используются магнитные контроллеры типов К, КС ДК. 2.2 Построение нагрузочной диаграммы механизма. 2.2.1 Определяем передаточное число редуктора привода тележки:
 2.2.3 Строим нагрузочную диаграмму механизма:
 (3) где t 1 ,t 2 ,t 3 ,t n, - длительности включений механизма передвижения; t 0 - суммарное время простоя механизма за рабочий цикл;
 (4) Где M i - величина момента в некотором рабочем режиме; T ц - время рабочего цикла; t i - длительности действия соответствующих моментов на вал приводного двигателя;
 (5) где k з =1,3 - коэффициент запаса, учитывающий неучтенные моменты в редукторе; М с.э - эквивалентный статический момент; w расч. - угловая скорость выбираемого приводного двигателя;  Пересчитываем расчетную мощность двигателя при ПВ =20% на ПВ= 40%, для того, чтобы выбрать электрическую машину из справочника:  (6)
 (7) где V 2 - квадрат скорости поступательно движущейся тележки; m - масса тележки ; J - осевой момент инерции; w 2 - квадрат угловой частоты вращения вала двигателя; Выделяем переменную j из вышеуказанного равенства:  (8) 
 (9) где J дв. - паспортный осевой момент инерции приводного двигателя; J х.х.(р.х) - приведенный осевой момент инерции на валу двигателя для холостого и загруженного состояний механизма передвижения без учета момента инерции двигателя, соединительной муфты и тормозного шкива; J м - момент инерции соединительной муфты ( J м =0,15 J дв. ); J ш - момент инерции тормозного шкива ( J ш =0,2 J дв. );
 (10) где J - (см. формулу 8); D w - изменение угловой скорости; D t - время разгона механизма;
 (11) Эквивалентный момент вычисляем по формуле 4:
 (12)
 (13)
Контакты конечных выключателей, как правило, включаются в цепи управления - в цепи катушек контакторов и реле. В качестве конечных выключателей выбираем получившие наибольшее распространение в крановых установках отечественного производства выключатели серии КУ-700А. 2.4.3 Крановые резисторы предназначены для обеспечения пуска, регулирования скорости и торможения электродвигателей постоянного и переменного тока. При расчете и выборе пускорегулирующих резисторов должны выполнятся одновременно два условия: 1) Получение необходимых механических характеристик электроприводов, обеспечивающих требуемый режим пуска и необходимый диапазон регулирования. 2) Обеспечение соответствия теплового режима резистора режиму работы электродвигателя. Для правильного выбора пусковых токоограничивающих резисторов определяем значение эквивалентного тока:
Приемка смены при неисправном оборудовании или ненормальном режиме его работы допускается только с разрешения лица, ответственного за данную электроустановку, или вышестоящего лица, о чем делается отметка в оперативном журнале. Б2.1.9. Лицо из оперативного персонала во время своего дежурства является ответственным за правильное обслуживание и безаварийную работу всего оборудования на порученном ему участке. Б2.1.12. При нарушении режима работы, повреждении или аварии с электрооборудованием оперативный персонал обязан самостоятельно и немедленно с помощью подчиненного ему персонала принять меры к восстановлению нормального режима работы и сообщить о происшедшем непосредственно старшему по смене или лицу, ответственному за электрохозяйство. В случае неправильных действий оперативного персонала при ликвидации аварии вышестоящее лицо обязано вмешаться вплоть до отстранения дежурного и принять на себя руководство и ответственность за дальнейший ход ликвидации аварии. Б2.1.13. Оперативный персонал обязан проводить обходы и осмотры оборудования и производственных помещений на закрепленном за ним участке. Осмотр электроустановок могут выполнять единолично: а) лицо из административно-технического персонала с группой по электробезопасности V в установках напряжением выше 1000 В и с группой IV в установках напряжением до 1000 В; б) лицо из оперативного персонала, обслуживающего данную электроустановку, с группой по электробезопасности не ниже III. Список лиц из административно-технического персонала, которым разрешается единоличный осмотр, устанавливается распоряжением лица, ответственного за электрохозяйство. Б2.1.14. При осмотре распределительных устройств (РУ), щитов, шинопроводов, сборок напряжением до 1000 В запрещается снимать предупреждающие плакаты и ограждения, проникать за них, касаться токоведущих частей и обтирать или чистить их, устранять обнаруженные неисправности. Б2.1.17. Осмотры, выявление и ликвидация неисправностей в электроустановках без постоянного дежурного персонала производятся централизованно выездным персоналом, осуществляющим надзор и работы по объекту (или группе объектов), периодичность которых устанавливается ответственным за электрохозяйство в зависимости от местных условий. Результаты осмотров фиксируются в оперативном журнале. Б2.1.18. Лица, не обслуживающие данную электроустановку, допускаются к осмотру с разрешения лица, ответственного за электрохозяйство предприятия, цеха, участка. Б2.1.19. Двери помещений электроустановок (щитов, сборок и т. п.) должны быть постоянно заперты. Для каждого помещения электроустановки должно быть не менее двух комплектов ключей, один из которых является запасным. Ключи от помещений РУ не должны подходить к дверям ячеек и камер. Б2.1.20. Ключи должны находиться на учете у оперативного персонала. В электроустановках без постоянного оперативного персонала ключи должны находиться на пункте управления у старшего по смене лица из оперативного персонала. Ключи должны выдаваться под расписку: а) на время осмотра лицам, которым разрешен единоличный осмотр, и лицам из оперативно-ремонтного персонала, в том числе и не находящимся в смене, при выполнении ими работ в электропомещениях; б) на время производства работ по наряду или по распоряжению ответственному руководителю работ, производителю работ или наблюдающему. Ключи выдаются при оформлении допуска и подлежат возврату ежедневно по окончании работы вместе с нарядом. При производстве работ в электроустановках без постоянного оперативного персонала ключи подлежат возвращению не позднее следующего дня после полного окончания работ. 3.2 Производство работ. Б2.1.27. При работе в электроустановках напряжением до 1000 В без снятия напряжения на токоведущих частях и вблизи них необходимо: оградить расположенные вблизи рабочего места другие токоведущие части, находящиеся под напряжением, к которым возможно случайное прикосновение; работать в диэлектрических галошах или стоя на изолирующей подставке либо на диэлектрическом ковре; применять инструмент с изолирующими рукоятками (у отверток, кроме того, должен быть изолирован стержень); при отсутствии такого инструмента пользоваться диэлектрическими перчатками. Б2.1.28. При производстве работ без снятия напряжения на токоведущих частях с помощью изолирующих средств защиты необходимо: держать изолирующие части средств защиты за рукоятки до ограничительного кольца; располагать изолирующие части средств защиты так, чтобы не возникла опасность перекрытия по поверхности изоляции между токоведущими частями двух фаз или замыкания на землю; пользоваться только сухими и чистыми изолирующими частями средств защиты с неповрежденным лаковым покрытием. При обнаружении нарушения лакового покрытия или других неисправностей изолирующих частей средств защиты пользование ими должно быть немедленно прекращено. Б2.1.30. Без применения электрозащитных средств запрещается прикасаться к изоляторам электроустановки, находящейся под напряжением. 3.3 Работы в электроустановках, связанные с подъемом на высоту. БЗ.10.1. Работы на высоте 1 м и более от поверхности грунта или перекрытий относятся к работам, выполняемым на высоте. При производстве этих работ должны быть приняты меры, предотвращающие падение работающих с высоты. БЗ.10.3. При работах, когда не представляется возможным закрепить строп предохранительного пояса за конструкцию, опору, следует пользоваться страховочным канатом, предварительно закрепленным за конструкцию, деталь опоры и т. п. Выполнять эту работу должны два лица, второе лицо по мере необходимости медленно опускает или натягивает страховочный канат. БЗ.10.5. Подавать детали на конструкции или оборудование следует с помощью «бесконечного» каната. Стоящий внизу работник должен удерживать канат для предотвращения его раскачивания и приближения к токоведущим частям. БЗ.10.6. Персонал, работающий на порталах, конструкциях, опорах и т. п., должен пользоваться одеждой, не стесняющей движения. Личный инструмент должен находиться в сумке. БЗ.10.7. Лица, осуществляющие наблюдение за членами бригады, выполняющими верхолазные работы или работы на высоте, могут размещаться на земле. БЗ.10.8. Обслуживание осветительных устройств, расположенных на потолке машинных залов и цехов предприятий, с тележки мостового крана должны производить не менее чем два лица, одно из которых с группой по электробезопасности не ниже III. Второе лицо должно находиться вблизи работающего и следить за соблюдением им необходимых мер безопасности. При выполнении работы ремонтным персоналом должен быть выдан наряд. Устройство временных подмостей, лестниц и т. п. на тележке запрещается. Работать следует непосредственно с настила тележки или с установленных на настиле стационарных подмостей. С троллейных проводов перед подъемом на тележку должно быть снято напряжение. При работе следует пользоваться предохранительным поясом. |
(1) где R - радиус колеса тележки, м; n - частота вращения вала приводного двигателя, об / мин; V - заданная скорость тележки, м / мин; 
2.2.2 Определяем статические моменты на входном валу редуктора при холостом и рабочем пробегах тележки: 
(2) где k 1 = 1 ,25 - коэффициент, учитывающий трение реборды колеса тележки о рельс; G - сила тяжести перемещаемого груза; m = 0,015 0,15 - коэффициент трения в опорах ходовых колес; r - радиус цапфы; f - коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам; i - передаточное число редуктора; h - КПД редуктора; 
(14) где I дл. - длительный ток; I пв - ток двигателя при некоторой продолжительности включения; ПВ - значение фактической продолжительности включения , %; 