Расчет устойчивости башенного крана.

Безопасная эксплуатация башенного крана обеспечивается его грузовой и собственной устойчивостью, а также точным определением монтажных зон для них, и выделения их сигнальным ограждением.

Грузовая устойчивость башенного крана обеспечивается при условии:

- коэффициент грузовой устойчивости

- момент, создаваемый рабочим грузом относительно ребра опрокидывания.

- момент всех прочих нагрузок действующих на кран относительно того же ребра с учетом наибольшего допускаемого уклона пути

 

Грузовой момент:

- расстояние от оси вращения крана до центра тяжести наибольшего рабочего груза.

- вес наибольшего рабочего груза.

- расстояние от оси вращения до ребра опрокидования.

Удерживающий момент, возникающий от действия основных и дополнительных нагрузок:

, - восстанавливающий момент от действия собственного веса крана,

- вес крана.

- угол наклона пути крана.

- расстояние от оси вращения крана до центра его тяжести.

- момент, возникающий от действия собственного веса крана при уклоне пути,

- расстояние от центра тяжести до плоскости, проходящей через точки опорного контура.

- момент от действия центробежных сил,

- частота вращения крана вокруг вертикальной оси.

- расстояние от оголовка стрелы до центра тяжести подвешенного груза.

h -расстояние от головки стрелы до плоскости, проходящей через точки опорного контура.

- момент от силы инерции при торможении опускающегося груза,

- скорость подъема груза.

- ускорение свободного падения.

- время неустановившегося режима работы механизма

подъема.

- ветровой момент

- ветровая нагрузка.

- ветровая нагрузка.

и - расстояние от плоскости, проходящей через точки опорного контура до центра приложения ветровой нагрузки.

Коэффициент грузовой устойчивости крана определяют по формуле:

,где при наличии дополнительных нагрузок и влияния наибольшего допускаемого уклона пути.

.

.

Устойчивость башенного крана обеспечена.

Зануление.

Расчет зануления.

Рассчитать систему защитного зануления при следующих данных: мощность питающего трансформатора 250кВ·А; схема соединения обметок трансформатора – «звезда»; электродвигатель серии 4А; U=380В; тип – 4А225М2, N=55,0кВт, материалом, длиной, сечением фазного и нулевого проводников.

Расчет сводится к проверке условия обеспечения отключающей способности зануления: Jкз≥3Jнпл.вст.≥1,25Jнавт.

Расчет Jкз производится по формуле:

где Uф – фазное напряжение, В; Z_Т – сопротивление трансформатора, Ом; ZП – сопротивление петли «фаза-нуль», которое определяется по зависимости:

где Rн; Rф – активное сопротивление нулевого и фазного проводников, ОМ; Хн, Хф – внутренние индуктивные сопротивления нулевого и фазного проводников соответственно, Ом; Хи – внешнее индуктивное сопротивление петли «фаза-нуль», Ом.

 

Схема

 

Значение Z_T зависит от мощности трансформатора, напряжения, схемы соединения его обмоток и конструктивного исполнения трансформатора. При расчетах зануления Z_T в данном случае равно 0,312 Ом.

Зная мощность Р электродвигателя рассчитываем номинальный ток электродвигателя Jнэл.дв.

, кВт

где Р – номинальная мощность двигателя, кВт; Uн – номинальное напряжение, В; cosα=0,9 – коэффициент мощности, показывающий, какая часть тока используется на получение активной мощности и какая на намагничивание.

Для расчета активных сопротивлений Rн и Rф необходимо предварительно выбрать сечение, длину и материал нулевого и фазного проводников. Сопротивление проводников из цветных металлов определяется по формуле:

, Ом

где ρ – удельное сопротивление проводника (для меди ρ=0,018; для алюминия ρ=0,028 Ом·мм2/м); l – длина проводника, м; S – сечение, мм2. Сечение фазных проводников определяется по величине номинального тока электродвигателя плюс токовая нагрузка от других электродвигателей и осветительных приборов: в данном случае принимаем равной 50А. Тогда суммарная нагрузка составит 60А. Определяем сечение фазных проводов.

Задаемся алюминиевым проводником сечением 16мм2 и длиной l=260м для фазного и нулевого проводов. Сечение нулевого проводника и его материал выбирается из условия, чтобы его проводимость была бы равна проводимости фазного проводника, т.е. сечения нулевого и фазных проводников должны быть равны.

Активное сопротивление фазного и нулевого проводников из алюминия при l=260м, S=16 мм2 составят:

Rф=0,028·260/16=0,455 Ом; Rн=0,028·260/16=0,455 Ом.

Для медных и алюминиевых проводников внутреннее индуктивное сопротивление фазного и нулевого проводников Хн и Хф невелико и составляет 0,0156 Ом/км, т.е. Хф=0,0156·0,26=0,004 Ом; Хн=0,0156·0,26=0,004 Ом. Величину внешнего индуктивного сопротивления петли «фаза-нуль» в практических расчетах принимают равной 0,6 Ом/км.

Находим основные технические характеристики электродвигателя 4А225М2; N=55 кВт; cosα=0,9.

Зная Jнэл.дв. вычисляем пусковой ток электродвигателя.

Определяем номинальный ток плавкой вставки

где α – коэффициент режима работы (α=1,6-2,5); для двигателей с частыми включениями (например, для кранов) α=1,6-1,8; для двигателей, приводящих в действие механизмы с редкими пусками (транспортеры, вентиляторы), α=2-2,5. В нашем случае принимаем α=2,5.

Определяем ожидаемое значение тока короткого замыкания.

Вычитываем плотность тока δ в нулевом и фазном проводниках. Допускаемая плотность тока в алюминиевых проводниках не должна превышать 4-8 А/мм2.

А/мм2.

Определяем внешнее индуктивное сопротивление петли «фаза-нуль», зная, что Хн=0,6 Ом/км.

Хн=0,6·0,26=0,156 Ом

Рассчитываем сопротивление петли «фаза-нуль» Z_П и ток короткого замыкания.

Проверим обеспечено ли условие надежного срабатывая защиты:

Как видим, Jкз превышает номинальный ток плавкой вставки предохранителя и, следовательно, при замыкании на корпус плавкая вставка перегорит за 5-7с и отключит поврежденную фазу.

 

По расчетному номинальному току плавкой вставки выбираем предохранитель стандартных параметров: ПН2-250 .

Выбираем автоматический выключатель по:

Выбираем автоматический выключатель модели: АЕ2043 .