Реферат: Электропривод механизма вертикального перемещения крана – штабелера

СОДЕРЖАНИЕ

1.Введение и краткое содержание технологического процесса……………………… 3

2. Расчет тахограммымеханизма……………………………………………………… 6

3. Формирование требований кэлектроприводу…………………………………….. 9

4. Выбор типаэлектропривода………………………………………………………… 10

5. Предварительный выбор мощностиэлектропривода, выбор типа двигателя…… 12

6. Расчет нагрузочной диаграммы электропривода…………………………………. 13

7. Проверка выбранного двигателя понагреву………………………………………. 15

8. Анализ механической части электропривода………………………………………20

9. Выбор вентилей силовой частиэлектропривода…………………………………… 21

10.Система управления тиристорным преобразователем напряжения…………….. 22

11.Расчеты по энергетике электропривода…………………………………………… 24

Заключение………………………………………………………………………….. 25

Библиографический список………………………………………………………… 261. ВВЕДЕНИЕ ИКРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

В данном проекте рассматривается электроприводмеханизма вертикального перемещения крана-штабелера.

В проекте рассмотреныследующие вопросы: расчет тахограммы, анализ механической части электропривода,выбор исполнительного двигателя с последующей проверкой на нагрев, выбор ирасчет параметров силовой части электропривода и системы управления силовымпреобразователем энергии, расчеты по энергетике электропривода.

Сейчас рассмотрим кратконазначение кранов, их основные функции [3].

Склады представляют собой сложное хозяйство.Наибольшее распространение получили системы с кранами-штабелерами, укладывающимигрузы в штабеля или стеллажи с помощью грузозахватывающих устройств.

Краны-штабелеры позволяютрационализировать складское хозяйство, экономить производственные площади,освободить значительное количество вспомогательных рабочих, открывают широкиевозможности складирования. Кран-штабелер — это подъемно-транспортная машинациклического действия, которая передвигаться по рельсам. Кран оборудованвертикальной колонной, по которой перемещается грузовой захват.

Рабочий цикл крана-штабелеразависит от планирования склада, он состоит в подведении грузового захвата подгруз, перед фронтом стеллажей, подъеме на небольшую высоту, в поворотеплатформы, перемещении тележки к проходу между колоннами, перемещении попроходу до нужной секции. Груз на захвате останавливается напротив выбраннойячейки, несколько выше плоскости стеллажа, затем захват опускается, при этомгруз остается лежать на опорной плоскости стеллажной ячейки, а грузовой захватвозвращается в проход.

Мостовые краны-штабелерыобслуживают большие площади складов. Их используют также для перемещения грузовиз складов в производственное помещение. Кроме вилочных захватов краныоборудуют специальными захватами, позволяющими переносить и переворачиватьгрузы, опорожнять тару и производить другие операции. Краны-штабелерыуправляются крановщиками или дистанционно.

Краны-штабелеры позволяютуменьшить проходы между стеллажами, увеличить полезную высоту складов до 10-30метров. При использовании кранов-штабелеров складское помещение используется на165-200%.

Время выполнения рабочегоцикла является основным параметром, определяющим производительностькрана-штабелера.

Кран-штабелер является подъемно-транспортной машинойциклического действия и осуществляет циклы «отнести» тару с приемного стола вячейку склада, «принести» тару из ячейки стеллажа на приемный стол.

Положение тары в стеллажахопределяется двумя координатами, соответствующими номерам вертикального игоризонтального рядов стеллажей, а также номеру одного из двух стеллажей, междукоторыми движется кран.

Кран-штабелер имеет дваэлектропривода: привод механизма горизонтального перемещения и привод механизмавертикального перемещения. Кроме того, на каретке механизма вертикальногоперемещения смонтирован грузозахват, который выдвигается при установке крана-штабелерапротив нужной ячейки стеллажа, либо против приемного стола.

Цикл работы крана повыполнению операции «отнести» тару с приемного стола в ячейку стеллажа состоитиз следующих этапов: подвод крана-штабелера к приемному столу (причем уровенькаретки установлен на 15 мм ниже уровня стола), выдвижение захвата, подъемкаретки на 30 мм, возврат грузозахвата с грузом на место, отработка приводомгоризонтального перемещения заданной координаты вертикального ряда стеллажа,отработка приводом вертикального перемещения заданной координаты ячейкистеллажа (причем каретка устанавливается на 15 мм выше уровня опорной плоскостистеллажа), выдвижение грузозахвата с грузом внутрь ячейки, опускание каретки на30 мм (груз остается лежать на опорной плоскости ячейки), возврат захвата.

После этого кран готов квыполнению следующего цикла работы.

Конструктивно-технологические параметры механизмавертикального перемещения.

№ п/п

Технологические данные

Обозначение

Размерность

Максимальное количество ячеек по высоте

Высота ячейки

0.4

Масса грузоподъемника с тарой

Gгр

кг

1000

Масса груза

кг

500

Номинальная скорость подъема

Vп

м/с

0.3

Допустимое ускорение (замедление)

a(b)

м/с2

0.5

Число включений в час

Точность останова

0.004

Диаметр барабана

Dб

0.3

Путь перемещения на пониженной скорости в зоне точного останова

0.04

Путь перемещения механизма подъема по условиям нормальной работы грузозахватного устройства

0.04

Кинематическая схемамеханизма вертикального перемещения крана-штабелера представлена на рис 1.

<img src="/cache/referats/25735/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1954 _x0000_s1955 _x0000_s1956 _x0000_s1957 _x0000_s1958 _x0000_s1959 _x0000_s1960 _x0000_s1961 _x0000_s1962 _x0000_s1963 _x0000_s1964 _x0000_s1965 _x0000_s1966 _x0000_s1967 _x0000_s1968 _x0000_s1969 _x0000_s1970 _x0000_s1971 _x0000_s1972 _x0000_s1973 _x0000_s1974 _x0000_s1975 _x0000_s1976 _x0000_s1977 _x0000_s1978 _x0000_s1979 _x0000_s1980 _x0000_s1981 _x0000_s1982 _x0000_s1983 _x0000_s1984 _x0000_s1985 _x0000_s1986 _x0000_s1987 _x0000_s1988 _x0000_s1989 _x0000_s1990 _x0000_s1991 _x0000_s1992 _x0000_s1993 _x0000_s1994 _x0000_s1995 _x0000_s1996 _x0000_s1997 _x0000_s1998 _x0000_s1999 _x0000_s2000 _x0000_s2001 _x0000_s2002 _x0000_s2003 _x0000_s2004 _x0000_s2005 _x0000_s2006 _x0000_s2007 _x0000_s2008 _x0000_s2009 _x0000_s2010 _x0000_s2011 _x0000_s2012 _x0000_s2013 _x0000_s2014"> Тормоз

Груз

Редуктор

Рис. 1. Кинематическая схемамеханизма подъема2. РАСЧЕТТАХОГРАММЫ МЕХАНИЗМА

<img src="/cache/referats/25735/image003.gif" v:shapes="_x0000_s1259">
Кран-штабелер является механизмом циклического действия. Это механизм с интенсивнымрежимом работы, тахограмма содержит участки пуска, торможения и работы снесколькими значениями установившейся скорости. Электропривод механизма работаетв повторно-кратковременном режиме. Определим отрезки пути и времени работы наотдельных участках тахограммы (знание параметров тахограммы необходимо длярасчета мощности двигателя). Расчет будем вести согласно методике, котораяизложена в [6]:

Время разгона tр1от Vнач=0 до Vп=0.3 м/с:

Vп=0.3 м/с– номинальная скорость подъема;

Vнач=0– начальная скорость подъема;

<img src="/cache/referats/25735/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1260">
a=0.5 м/с2– допустимое ускорение.

Путь, проходимый при разгоне Sр1:

<img src="/cache/referats/25735/image007.gif" v:shapes="_x0000_s1262">
Значение пониженнойскорости Vпон, определяемое по условию требуемой точностипозиционирования:

b=0.5 м/с2– допустимое замедление;

<img src="/cache/referats/25735/image009.gif" v:shapes="_x0000_s1261">
DQ=0.004 м– точность останова.

Время торможения tТ1:

<img src="/cache/referats/25735/image011.gif" v:shapes="_x0000_s1263">
Путь, проходимый наотрезке торможения SТ1:

<img src="/cache/referats/25735/image013.gif" v:shapes="_x0000_s1264">
Время работы научастке с пониженной скоростью tу2:

DL=0.04 м– путь перемещениямеханизма подъема по техническим требованиям грузозахватного устройства.

<img src="/cache/referats/25735/image015.gif" v:shapes="_x0000_s1265">
Время торможения tТ2:

<img src="/cache/referats/25735/image017.gif" v:shapes="_x0000_s1266">
Путь, проходимый наотрезке торможения SТ2:

Расчетный путь перемещения S:

<img src="/cache/referats/25735/image019.gif" v:shapes="_x0000_s1268">
Kh=30– максимальное количество ячеек по высоте;

h=0.4 м– высота ячейки.

<img src="/cache/referats/25735/image022.gif" v:shapes="_x0000_s1267 _x0000_s1269">
Путь, проходимыйпри работе с установившейся скоростью Sу1:

Время работы на участке с установившейся скоростью tу1:

<img src="/cache/referats/25735/image025.gif" v:shapes="_x0000_s1272 _x0000_s1273">
Время разгона tр2от Vнач=0 до -Vпон:

<img src="/cache/referats/25735/image027.gif" v:shapes="_x0000_s1274">
Путь, проходимыйпри разгоне Sр2:

Время работы на участке с пониженной скоростью tу3:

<img src="/cache/referats/25735/image029.gif" v:shapes="_x0000_s1275">
DS=0.04 м– путь перемещения на пониженной скорости в зоне останова.

<img src="/cache/referats/25735/image031.gif" v:shapes="_x0000_s1276">
Время торможения tТ3:

Путь, проходимый на отрезке торможения SТ3:

<img src="/cache/referats/25735/image033.gif" v:shapes="_x0000_s1271">
Время цикла tц:

<img src="/cache/referats/25735/image035.gif" v:shapes="_x0000_s1270">
z=30– число включений в час.

Время паузы t0:

Тахограмма механизма представлена на рис.2.

<img src="/cache/referats/25735/image036.gif" v:shapes="_x0000_s1412 _x0000_s1394 _x0000_s1395 _x0000_s1396 _x0000_s1397 _x0000_s1398 _x0000_s1399 _x0000_s1400 _x0000_s1401 _x0000_s1402 _x0000_s1403 _x0000_s1404 _x0000_s1405 _x0000_s1406 _x0000_s1407 _x0000_s1408 _x0000_s1409 _x0000_s1410 _x0000_s1411"> VN

<img src="/cache/referats/25735/image037.gif" v:shapes="_x0000_s1413">Vпон1

t0 tр2 tу3 tт3 t tр1 tу1 tт1 tу2 tт2

Vпон2

Рис. 2. Тахограмма механизма
3. ФОРМИРОАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ

1.Электроприводработает в повторно-кратковременном режиме;

2.Диапазон регулирования скорости до 10:1 (в зависимости от требуемой точностиостанова);

3.Необходимость точного позиционирования электропривода в фиксированных точках;

4.Должна быть обеспечена возможность работы и регулирования скорости электроприводапри активном моменте статической нагрузки;

5.Привод должен быть реверсивным.

4. ВЫБОР ТИПАЭЛЕКТРОПРИВОДА

Конструкция кранов в основном определяется ихназначением и спецификой технологического процесса, но ряд узлов, напримермеханизм подъема и перемещения, выполняется однотипными для кранов различныхвидов. Поэтому имеется много общего в вопросах выбора и эксплуатацииэлектрооборудования кранов.

Электрооборудование крановработает, как правило, в тяжелых условиях: повышенная загазованность изапыленность, высокая влажность, влияние химических реагентов. В связи с этимоно должно выбираться в соответствующем конструктивном исполнении, оборудованиекранов стандартизировано.

К электрооборудованию крановпредъявляются следующие требования: обеспечение высокой производительности,надежности работы, безопасность обслуживания, простота эксплуатации и ремонта.

Режим работы крановыхмеханизмов – важный фактор при выборе мощности приводных электродвигателей, онхарактеризуется следующими показателями: относительная продолжительностьвключения, среднесуточное время работы, число включений за 1 час работы электродвигателя,коэффициент переменности нагрузки.

В механизмахкранов-штабелеров находят применение крановые электродвигатели трехфазногопеременного тока (асинхронные) и постоянного тока. Они работают в повторно-кратковременном режимепри широком регулировании частоты вращения, причем их работа сопровождаетсязначительными перегрузками, частыми пусками, реверсами и торможениями.

Кроме того, электродвигателикрановых механизмов работают в условиях повышенной вибрации. В связи с этим посвоим технико-экономическим показателям и характеристикам крановыеэлектродвигатели отличаются от электродвигателей общепромышленного исполнения.

Наибольшее применение длякрановых механизмов получили крановые электродвигатели серии MTKF,асинхронные с короткозамкнутым ротором, обеспечивающие высокий пусковой иноминальный моменты, регулирование скорости в широких пределах и плавный пуск[7].

Преимуществами асинхронныхэлектродвигателей перед электродвигателями постоянного тока является их меньшаястоимость, простота ремонта и обслуживания, меньшая масса.

Для электроприводов крановыхмеханизмов находят применение системы управления крановыми электродвигателями стиристорным преобразователем напряжения (ТПН).

Система управленияпреобразователем переменного напряжения для регулирования скорости асинхронногодвигателя должна быть замкнутой по скорости и току [1]. Силовая часть ТПНсодержит пять пар встречно-параллельно соединенных тиристоров. Последние двепары позволяют осуществить реверс двигателя и динамическое торможение. Магнитноеполе вращается в прямом направлении («вперед») при открывании тиристоров VS1…VS6.Порядок открывания вентилей 1-6,3-2,5-4,1-6 и т.д. Для получения поля, вращающегося в обратномнаправлении («назад»), открывают тиристоры VS5…VS10 в порядке: 5-10,7-6,9-8,5-10и т.д. В случае динамического торможения в обмотки двигателя подаетсяпостоянный ток. Чтобы ток протекал вэтом режиме в положительные полупериоды напряжения надо

открывать VS1 и VS4. В отрицательныеполупериоды следует открывать тиристоры VS9 и VS8.

ТПН включается в цепьобмотки статора и служит для регулирования напряжения статора.

Использование замкнутыхсистем автоматического управления, построенных по принципу подчиненногорегулирования, позволяет получить управляемые пуско-тормозные режимы и плавноерегулирование скорости вращения в широких пределах.

В качестве электроприводадля крановых механизмов рекомендован тиристорный асинхронный электропривод сфазовым управлением в качестве наиболее рационального для позиционныхмеханизмов, если при повторно-кратковременном режиме работы число включений вчас не превышает 150-200, мощность асинхронного двигателя 15-20 кВт.

Исходя из вышесказанного,выбираем для механизмов нашего крана тиристорный электропривод с фазовымуправлением.

Такой привод имеет ряддостоинств:

— простота силовых цепей;

— легко осуществляется формирование динамическиххарактеристик с ограничением момента двигателя;

— возможность осуществления динамического торможенияподачей постоянного тока в обмотку статора.

Недостатками данногопривода являются:

— большие потери энергии в двигатели на пониженныхскоростях;

— необходимость использования тахогенератора изамкнутой системы регулирования дляполучения достаточно жестких характеристик при сравнительно небольшом диапазоне регулирования скорости.

5.ПРЕДВОРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА, ВЫБОР ТИПА ДВИГАТЕЛЯ

Статическая мощность на валу электродвигателя приподъеме груза Pc[6]:

Gгр=gmгр– вес, грузоподъемного устройства;

G=gm– вес, груза;

hмех=0.7– коэффициент полезного действия подъемного механизма.

Двигатель выбираем из условия, что его номинальная мощность будет превышатьстатическую мощность на валу, т.е. PN>Pc. <img src="/cache/referats/25735/image041.gif" v:shapes="_x0000_s1041">
Предварительно выбираем двигатель с короткозамкнутым ротором MTKF211-6, у которого PN=7.5 кВт, nN=880 об/мин, IN=19.5A [5]

Расчет передаточного числа редуктора i:

wN=92.11 рад/с– номинальная скоростьвращения двигателя;

wб=(2.mп.Vп)/Dб=(2.2.0.3)/0.3=4 рад/с — скорость вращениябарабана.

<img src="/cache/referats/25735/image043.gif" v:shapes="_x0000_s1104">
Из стандартного рядапринимаем i=22.4.С учетом принятых передаточного числа и номинальной скорости вращения двигателянайдем реальную скорость подъема:

Полученная скорость больше скорости заданной поусловию на 0.008 м/с, что не существенно, поэтому примем Vп=0.3 м/с, а, следовательно,пересчета тахограммы не требуется.

<img src="/cache/referats/25735/image045.gif" v:shapes="_x0000_s1106">
Пониженная угловаяскорость двигателя wпон:

<img src="/cache/referats/25735/image047.gif" v:shapes="_x0000_s1042">
Приведенный к валудвигателя статический момент при подъеме груза Mсп[6]:

Dб=0.3 м– диаметр барабана;

mп=2– кратность полиспаста.

<img src="/cache/referats/25735/image049.gif" v:shapes="_x0000_s1043">
Приведенный к валудвигателя момент инерции механизма подъема Jмех:

<img src="/cache/referats/25735/image051.gif" v:shapes="_x0000_s1044">
Суммарный моментинерции электропривода JS:

6. РАСЧЕТНАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАММЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Момент на участке разгона Mр1[4]:

-ускорение при разгоне.

На участках с установившейся скоростью момент равенмоменту статическому. (Му1=Му2=Му3=Мс=70.31 Н.м).

<img src="/cache/referats/25735/image059.gif" v:shapes="_x0000_s1417">
Момент на участкеторможения до пониженной скорости Mт1:

-ускорениепри торможении.

<img src="/cache/referats/25735/image065.gif" v:shapes="_x0000_s1419">
Момент на участкеторможения с пониженной скорости до нуля Mт2:

<img src="/cache/referats/25735/image069.gif" v:shapes="_x0000_s1421">
-ускорение при разгоне.

<img src="/cache/referats/25735/image071.gif" v:shapes="_x0000_s1423">
Момент на участкеразгона Mр2:

-ускорение при разгоне.

<img src="/cache/referats/25735/image077.gif" v:shapes="_x0000_s1426">
Момент на участкеторможения до пониженной скорости Mт3:

-ускорениепри торможении.

Нагрузочная диаграмма представлена на рис.3.

<img src="/cache/referats/25735/image082.gif" v:shapes="_x0000_s1437">М

Мр1 Мт3

Му1 Му2 Мр2

<img src="/cache/referats/25735/image085.gif" v:shapes="_x0000_s1462"><img src="/cache/referats/25735/image086.gif" v:shapes="_x0000_s1458"><img src="/cache/referats/25735/image087.gif" v:shapes="_x0000_s1457"><img src="/cache/referats/25735/image087.gif" v:shapes="_x0000_s1452"><img src="/cache/referats/25735/image086.gif" v:shapes="_x0000_s1451"><img src="/cache/referats/25735/image087.gif" v:shapes="_x0000_s1450"><img src="/cache/referats/25735/image087.gif" v:shapes="_x0000_s1448"><img src="/cache/referats/25735/image088.gif" v:shapes="_x0000_s1447">Мс

Мт1 Мт2 Мр2 <img src="/cache/referats/25735/image089.gif" v:shapes="_x0000_s1449"> <img src="/cache/referats/25735/image090.gif" v:shapes="_x0000_s1453 _x0000_s1454"> <img src="/cache/referats/25735/image091.gif" v:shapes="_x0000_s1455 _x0000_s1456">

Рис. 3. Нагрузочная диаграмма
7. ПРОВЕРКАВЫБРАННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ

Регулируемыйэлектропривод в системе ТПН-АД при сравнительно низкой стоимости, относительнойпростоте, хороших массогабаритных показателях и высокой надежности обладаетдостаточно широкими техническими возможностями при приемлемых в ряде случаевтехнико-экономических показателях. Это позволяет применять его в механизмахциклического действия, которые требуют управляемых пускотормозных режимов,кратковременного снижения скорости, точной отработки позиционных перемещений.

Важной задачей припроектировании системы ЭП является обоснованный выбор мощности электродвигателя[2]. Для АД решение задачи осложнено нелинейной зависимостью между моментомдвигателя и его током статора, т.е. нельзя использовать метод эквивалентногомомента для проверки двигателя по нагреву. Из-за этого используют методсредних потерь, для реализации которого достаточно знание лишь паспортныхданных АД, параметров тахограммы ЭП и его нагрузочной диаграммы.

В системах ТПН-АДрегулирование скорости связанно с возрастанием скольжения, следовательно и сувеличением потерь, т.к. DP2=PэмS. Нагрев двигателя в повторно-кратковременном режиме определяетсяпотерями энергии в машине на участках разгона, торможения и установившейсяскорости. При этом необходимо обеспечить нормальное тепловое состояниедвигателя, т.е. его работу без перегрева.

<img src="/cache/referats/25735/image094.gif" v:shapes="_x0000_s1045">
Исходное выражение для метода средних потерь в системе ТПН-АД выглядит так [2]:

<img src="/cache/referats/25735/image096.gif" v:shapes="_x0000_s1078">
DPср– средние потери в двигателе за цикл работы;

eгр` — приведеннаяпродолжительность включения графика нагрузки

<img src="/cache/referats/25735/image098.gif" v:shapes="_x0000_s1077">
DPN– номинальные потеридвигателя;

eN` — приведенная номинальнаяпродолжительность включения.

Для двигателей, нормированных наповторно-кратковременный режим работы:

eN — номинальная продолжительность включения;

b0– относительный коэффициенттеплоотдачи при неподвижном двигателе;

bПТ– относительный коэффициенттеплоотдачи при пуске (торможении) двигателя и при работе на пониженнойскорости.

<img src="/cache/referats/25735/image100.gif" v:shapes="_x0000_s1079">
Без учета добавочных имеханических потерь суммарные потери в АД:

DPм1(DPм2)–потери в меди статора (ротора) (DPм1N=3.I21N.r1и DPм2N=MN.w0.SN);

DPс1(DPс2)–потери в стали статора (ротора).

Потери в меди и сталиасинхронной машины могут быть определены, если известны ее параметры,напряжения, приложенные к обмоткам двигателя, и токи. Для облегчения расчетов ианализа необходимо выразить потери в относительных единицах. При этомдопустимым является пренебрежение потерями в стали на фоне потерь в меди.

<img src="/cache/referats/25735/image102.gif" v:shapes="_x0000_s1080">
Средние потери:

DWп, DWт– потери энергии в медистатора и ротора при пуске, торможении;

DPу, DPпон– мощность потерь приработе на установившейся полной и пониженной скорости.

При динамическом торможении ток протекает только подвум обмоткам статора. Поэтому для исключения перегрузки отдельных фаздвигателя условие проверки целесообразно рассматривать по отношению к мощностипотерь, выделяющихся в одной фазе:

n –количество участков тахограммы;

Dtj – время работы на j-м участке тахогаммы.

<img src="/cache/referats/25735/image106.gif" v:shapes="_x0000_s1082"><b

еще рефераты

Еще работы по технике

Реферат по технике

Одноступенчатый цилиндрический редуктор с цепной передачей

29 Августа 2013

Реферат по технике

Электроснабжение моечно-сушильного цеха фабрики ПОШ

29 Августа 2013

Реферат по технике

Парогенератор ДЕ-10-14ГМ

29 Августа 2013

Реферат по технике

Проектирование механизмов машинного агрегата двухпоршневого насоса двухстороннего действия

29 Августа 2013