Характеристика подъемно-транспортного оборудования и электроприводов

К подъемно-транспортным машинам относятся различные по конструкции подъемники, лебедки и краны.
Подъемно-транспортные машины общепромышленного назначения по принципу действия можно условно разделить на машины прерывистого действия, у которых время действия чередуется с паузой, и машины непрерывного действия. Например, цикл работы подъемного механизма мостового крана состоит из подъема груза, паузы, в течение которой кран перемещается к месту выгрузки, опускания груза, подъема грузозахватывающе-го приспособления, второй паузы, вызванной возвращением крана к месту загрузки. Примером машины непрерывного действия может служить многокабинный пассажирский лифт или конвейер.
Подъемно-транспортные машины могут включать в свой состав несколько механизмов, обеспечивающих движение груза в различных направлениях, подъемную лебедку, механизмы горизонтального перемещения и вращения.
Выбор системы электропривода и режимы его работы в значительной степени определяются статической нагрузкой, создаваемой механизмом на валу приводного двигателя. Значение и характер статической нагрузки двигателя механизмов прерывистого действия существенно зависят от кинематической схемы и природы сил, определяющих сопротивление движению. Если в подъемных лебедках основной силой сопротивления является вес поднимаемого груза (активная сила), то в механизмах передвижения и вращения — реактивная сила трения.
В неуравновешенной подъемной лебедке (без противовеса) направление действия активной силы не зависит от массы груза, а в уравновешенной подъемной лебедке (с противовесом) направление результирующей силы определяется массой перемещаемого груза. Нормальная, отвечающая всем требованиям технологического процесса работа механизма циклического действия зависит от правильного выбора электропривода и системы электроснабжения.
Общие сведения о подъемных кранах. Подъемные краны — это машины, служащие для вертикального и горизонтального перемещения грузов. Подвижная металлическая конструкция с расположенной на ней подъемной лебедкой являются основными элементами подъемного крана. Механизмы передвижения фермы крана и подъемной лебедки приводятся в действие электрическими двигателями.
На рис. приведена схема наиболее распространенного на промышленных предприятиях мостового крана, состоящего из следующих составных частей:
кабины управления 1;
механизма передвижения крана 2;
кабеля электропитания грузовой тележки 3;
электрооборудования 4;
моста крана 5;
грузовой тележки 6;
установки главного токоприемника 7;
кабины для обслуживания троллеев 8.
Крановый мост опирается на ходовые колеса и перемещается по подкрановым путям, уложенным на выступах верхней части стены цеха. Ходовые колеса крана приводятся во вращение механизмами передвижения крана 2, которые состоят из раздельных приводов, установленных на площадках пролетного строения моста.
Тележка 6 движется по двум рельсам, закрепленным на главных балках моста. Электрооборудование ^размещено на площадке моста, на тележке и в кабине управления. Питание крана осуществляется через жесткие уголковые троллеи, размещенные вдоль подкрановых путей.
Питание механизмов тележки осуществляется через гибкий кабель 3, подвешенный на специальном монорельсовом пути при помощи подвижных кареток.
Металлоконструкция моста крана коробчатого типа.
Для смягчения удара при подходе крана к концевым упорам или при сближении с другим краном на торцевых балках предусмотрены пружинные буфера.
Пролетные строения и торцевые балки ограждены перилами.
При передвижении крана применен раздельный привод на каждом крановом колесе. Привод выполнен в навесном исполнении (установлен кон сольно на валу колеса). От поворота привод удерживает кронштейн, закрепленный на концевой балке. В состав привода входят четыре электродвигателя.
Кинематическая схема тележки приведена на рис. Тележка состоит из механизмов главного подъема, вспомогательного подъема и передвижения.
Механизм главного подъема состоит из электродвигателя 7, соединенного валом-вставкой 2 с редуктором 10. Выходной вал редуктора соединен зубчатой муфтой 9 с барабаном 3. Колодочный тормоз с пружинным замыканием 5 и короткоходовыми электромагнитами переменного тока установлен на быстроходном валу редуктора 10, где действует наименьший вращающий момент (на одной из полумуфт соединения двигателя с редуктором). В качестве ограничителя высоты подъема применен шпиндельный выключатель, выключающий ток при достижении крюковой подвеской крайнего верхнего или нижнего положения.
Механизм вспомогательного подъема имеет аналогичную кинематическую схему.
Оба механизма подъема оборудованы крюковыми обоймами.
Механизм передвижения тележки состоит из двигателя 7, тормоза 5, вертикального зубчатого редуктора 6, двух ведущих 4 и 8 и двух холостых ходовых колес 11 и 12. На раме тележки укреплена линейка конечных выключателей, ограничивающих путь передвижения тележки.
В кабине управления размещены все органы управления крана. Кабина имеет закрытое исполнение. Кроме комплекта электрооборудования управления в кабине размещено сервисное оборудование, позволяющее создавать комфортные условия для работы крановщика в диапазоне температуры окружающей среды от плюс 40 °С до минус 40 "С.
На крановых установках допускается применять рабочее напряжение до 660 В. Поэтому крановые механизмы снабжают электрооборудованием на напряжение 220, 380 и 660 В переменного тока и 220, 440 В постоянного тока. В схеме управления предусматривают максимальную защиту, отключающую двигатель при перегрузках и коротком замыкании. Нулевая защита исключает самозапуск двигателей при подаче напряжения после перерыва электроснабжения.
Условия работы кранов крайне разнообразны. Предусматриваются четыре режима работы механизмов: легкий — Л, средний — С, тяжелый — Т и весьма тяжелый — ВТ. В справочной литературе приводятся характеристики режимов работы механизмов, определяемые коэффициентами ки к2, к3, продолжительностью и частотой включений, температурой окружающей среды.
Режим работы грузоподъемной машины циклический. Цикл состоит из перемещения груза по заданной траектории и возврата машины в исходное положение для нового цикла. В цикле работы машины время включения (работы) любого из его механизмов /р чередуется с временем пауз /0 этого механизма (пока включен другой механизм, происходит застроповка или расстроповка груза либо технологическая пауза). Условные циклограммы работы грузоподъемного строительного крана приведены на рис., где 1 — обтягивание троса; 2 — подъем груза или только крюка без груза (при возврате в исходное положение); 3 — спуск груза или только крюка; 4 — посадка груза или только крюка; 5 — «гашение» раскачки; 6— горизонтальное движение; 7— наведение крана в заданные координаты.
Редукторы и блоки механизмов крана имеют переменные и постоянные потери на трение и перемешивание смазочного материала. Полные потери в передачах определяются значением КПД редуктора в номинальном режиме. При этом доля постоянной составляющей потерь, не зависящих от нагрузки, составляет 40...50 % общих потерь в передачах.
Выбор крановых электродвигателей. Двигатели для механизмов, выполняющих рабочие операции по подъему и горизонтальному перемещению груза, выбираются в зависимости от требований, предъявляемых к работе каждого механизма, перерабатываемого груза, рода тока, значения напряжения, скорости и диапазона ее регулирования, конструктивного исполнения двигателя, способа защиты от влияния окружающей среды.
Исходными данными при выборе электродвигателей являются: статические и динамические нагрузки, приведенные к валу двигателя; параметры режима работы; время приложения статической и динамических нагрузок, а также технологические особенности работы механизмов, определяющие число грузовых циклов.
В задачу выбора двигателя входят предварительный выбор двигателя, расчет его на удовлетворение тепловому режиму, а также проверка обеспечения заданных ускорений (обеспечения пускового режима и запаса сцепления для механизмов передвижения).
Нагрузки механизмов кранов изменяются как по абсолютному значению от номинальных до значений холостого хода, так и по направлению в режимах тяги (подъема) и торможения (спуска). На рис. представлены области изменения нагрузок крановых механизмов при подъеме и передвижении.
Заштрихованные области соответствуют статическим нагрузкам при установившемся движении; незаштрихованные области, ограниченные штрихпунктирными линиями, соответствуют действию нагрузок в режиме разгонов и торможений. Более частой штриховкой отмечена область действия установившихся нагрузок механизмов, не подвергающихся давлению ветра или движению под уклон. Более редкой штриховкой обозначена зона действия нагрузок от попутного ветра.