Выбор цикла работы крана. Построение нагрузочной диаграммы

При работе крана направления движения крана, тележки и крюка постоянно чередуются. Работа механизма подъема состоит из периодов подъема и опускания груза и периодов подъема, и опускания пустого крюка. Для увеличения производительности крана используют совмещение операций, например, одновременное передвижение крана и тележки. Во время навешивания груза на крюк и освобождения крюка двигатель отключен, и механизм подъема не работает.

Для кранов общего назначения «Правилами Госгортехнадзора» установлены режимы работы: легкий, средний, тяжелый, весьма тяжелый. Для каждого механизма режим работы определен отдельно, для крана в целом – по механизму главного подъема.

Для проектирования принимаем Средний режим, характеризуется работой с различными грузами на средних скоростях движения, со средним числом включений в течение одного часа, средней относительной продолжительностью включения. В этом режиме работают, например, механизмы подъема и передвижения кранов формовочных отделений, механических и сборочных цехов со среднесерийным производством и ремонтно-механических цехов.

Рассматриваем как наиболее вероятный следующий цикл работы крана:

1) Загрузка (закрепление груза).

2) Подъём максимального груза с минимальной скоростью.

3) Перемещение груза на половину длины цеха с минимальной скоростью.

4) Спуск с минимальной скоростью.

5) Разгрузка.

6) Подъём пустого грузозахватывающего устройства с максимальной скоростью.

7) Быстрое перемещение крана обратно.

8) Спуск пустого грузозахватывающего устройства с максимальной скоростью.

Рассчитаем мощность при подъёме максимального груза с минимальной скоростью:

(2.1)

где – номинальная грузоподъёмность крана, тон;

– масса грузозахватывающего устройства, тон;

– минимальная скорость подъёма груза, м/с;

– номинальный КПД механических передач привода подъёма.

 

 

 

Скорость спуска считаем примерно равной скорости подъёма. Находим мощность при спуске максимального груза:

(2.2)

Рассчитывая мощности при подъеме и спуске пустого грузозахватывающего устройства, необходимо учесть снижение КПД при неполной загрузке механизма подъёма. Коэффициент загрузки при этом равен:

(2.3)

 

В зависимости от этого коэффициента и номинального значения КПД по кривым находим значение КПД при неполной загрузке η_о = 0,4.

Находим мощность подъёма пустого грузозахватывающего устройства, кВт:

(2.4)

Рассчитаем мощность при спуске пустого грузозахватывающего устройства, кВт:

(2.5)

Для упрощения построения нагрузочной диаграммы и дальнейших расчётов времена будем выражать в минутах.

Времена подъёма и спуска максимального груза, мин.:

(2.6)

Времена подъёма и спуска пустого грузозахватывающего устройства, мин.:

 

(2.7)

Время перемещения крана с грузом на половину длины цеха и возвращения крана обратно без груза равны соответственно, мин.:

(2.8)

(2.9)

Времена перемещения тележки с грузом на длину моста и возвращения крана обратно без груза равны соответственно, мин.:

(2.10)

(2.11)

Как правило, нагрузочные диаграммы электропривода строятся на основании расчетов переходных режимов. Однако, если точность в определении длительности переходных процессов и характера изменения момента электродвигателя не имеет существенного значения, то нагрузочную диаграмму можно построить упрощенным методом. В этом случае действительное изменение тока или момента при пуске и торможении по экспоненциальным кривым заменяют прямоугольным графиком, то есть предполагают, что в переходных режимах ток и момент остаются неизменными и равными их среднему значению.

Если статический момент постоянен, то при принятых допущениях ускорение электропривода в процессах торможения и разгона остается постоянным, а скорость будет изменяться по линейному закону.

Статическая нагрузочная диаграмма, рассчитанная по исходным данным и формулам строится в соответствующем масштабе и представлена на рисунке 2.

 

Рисунок 2- Нагрузочная диаграмма двигателя за цикл работы

Выбор двигателя по мощности имеет целью обеспечить его нормальную работу без перегрузки (перегрева). Основой для выбора является нагрузочная диаграмма. Она рассчитывается и строится для наиболее характерного режима работы механизма. После её построения и обработки выбор двигателя выполняем методом эквивалентной мощности.

Выбор и проверка двигателя

Основной величиной, по которой выбирают двигатель, является мощность. Так как нагрузка двигателя и его нагрев различны по этапам работы, выбор осуществляем по эквивалентной мощности.

Рассчитаем эквивалентную (по теплу, по нагреву) мощность для тех периодов рабочего цикла, когда двигатель работает, мин.:

(2.12)

Так как двигатели повторно-кратковременного режима выпускаются только на определенные, стандартные продолжительности включения, для правильного учёта фактического режима двигателя нужно пересчитать полученную эквивалентную мощность к стандартной продолжительности включения и номинальную мощность двигателя выбирать уже по ней.

 

Номинальная продолжительность включения двигателей равна 25%. Выполняем пересчёт мощности к ПВ_н и выбираем двигатель на пересчитанную мощность, кВт:

(2.13)

Выбираем двигатель [2, с.135] типа МТН412-6

- с мощностью Р_н = 34 кВт ≥ Р_Э^, = 31,64 кВт.с данными:

- номинальная частота вращения n_Н = 695 об/мин.;

- перегрузочная способность λ = 2,3;

- номинальный ток статора I_{C Н} = 82 А;

- номинальный ток ротора I_{Р Н} = 81 А;

- сопротивление фазы ротора r_P = 0,124 Ом

Двигатель, выбранный по нагреву (теплу) должен быть проверен по механической перегрузке. Найдём фактическую перегрузку двигателя для самого загруженного этапа (Р₂):

(2.14)

Рассчитаем допустимую перегрузку двигателя:

(2.15)

Так как фактическая перегрузка не превосходит допустимую, двигатель выбран верно.