Зразок роботи
Особливу роль в підйомно-транспортних і інших операціях належить крановому устаткуванню, незамінному при підйомі і переміщенні вантажів в цехах і портах, на складах і будівельних площадках, при виконанні різних монтажних операцій. Основна маса кранів безпосередньо не бере участь у виготовленні продукції. Проте, забезпечуючи заданий технологічний процес доставкою сировини і напівфабрикатів, здійснюючи транспортування готової продукції, сприяючи монтажу різного (технологічного устаткування), крани представляють дуже важливу ланку того або іншого процесу, що не зрідка визначає продуктивність основної технологічної лінії.
Надзвичайно важливою є модернізація електроустаткування крану. Якщо модернізований кран відпрацював нормативний термін служби, то для збільшення терміну його експлуатації встановлюється система електроприводу з перетворювачем частоти. Це дозволяє зменшити динамічні навантаження на металоконструкцію за рахунок плавності розгону і гальмування, а також здійснювати сповільнене опускання вантажу і його переміщення в горизонтальній площині. Дана система електроприводу дає можливість регулювати швидкість у всьому діапазоні, як з номінальним вантажем, так і без вантажу.
Модернізація систем управління електроприводу механізмів кранів полягає в заміні існуючих релейно-контакторних систем управління з реостатним методом регулювання на систему частотного управління, що передбачає безконтактне плавне регулювання швидкості в широкому діапазоні при високому рівні енергозбереження, здобуття малих (доводочних) швидкостей, що забезпечують необхідну точність установки, збереження вантажу, підвищення продуктивності, зменшення кількості технічних обслуговувань і ремонту як електричною, так і механічною частин крану, скорочення витрати змінно-запасних частин і, відповідно, простоїв устаткування. Виконати оцінку упроваджуючи устаткування в грошовому еквіваленті в порівнянні з витратами на продовження термінів служби старих систем, що діють, допомагає техніко-економічне обгрунтування.
В області електроустаткування крану сьогодні відбувається масовий перехід на частотно-керовані короткозамкнуті електродвигуни. Використання частотного електроприводу, радіоуправління, регістраторів параметрів, системи «розумний кран» не лише спрощують управління і обслуговування, але і дозволяють отримувати інформацію про фактичний стан крану. Виробляю елементи систем електроустаткування крану різної міри складності, від перевірених часом релейно-контакторних схем до складних систем, орієнтованих на використання останніх технічних досягнень виробників електроустаткування світового рівня. Також володіють високою ефективністю і їх готові системні вирішення електроустаткування крану.
Об'єктом керування є мостовий кран типу КМ 20/10. Мостовий кран спеціальний КМ 20/10 призначений для підйому і переміщення вантажів в закритому приміщенні, для роботи на ливарному дворі доменної печі і відповідає категорії 1 ГОСТ 15150-69 в частині дії кліматичних чинників зовнішнього середовища, при температурі навколишнього повітря від мінус 20°c до плюс 40°С.
Актуальність даного проекту полягає в тому, що перетворювач частоти не лише оптимізує електроспоживання приводу за рахунок рекуперації електроенергії в живлячу мережу, але і збільшить термін служби коліс, за рахунок синхронізації роздільних приводів. Вживання перетворювача частоти зменшить збитки підприємства. .
Метою даного проекту є модернізація системи автоматичного керування приводом головного підйому мостового крану для зменшення витрат електроенергії.
Існуючій системі автоматичного управління краном властиві наступні недоліки:
- зробити перевірочний розрахунок асинхронного двигуна приводу підйому крану;
- розробити систему управління електроприводом підйому крану на базі сучасного мікроконтролеру;
- розробити алгоритмічне забезпечення роботи системи управління крану;
- зробити техніко-економічний аналіз проектних рішень, довести їх доцільність;
- провести аналіз небезпечних та шкідливих виробничих факторів та запропонувати заходи щодо їх усунення.
1.1 Аналіз конструктивних і технологічних особливостей крану
Мостовий електричний однобалочний кран є вантажопідйомною машиною, що пересувається по рейках на деякій відстані від землі (підлоги) і що забезпечує переміщення вантажу в трьох взаємно перпендикулярних напрямах. Кран призначений для виконання підйомно-транспортних операцій у виробничих цехах, машинних залах і котельних відділеннях електростанцій і інших спорудах. Як вантажозахватні органи служать вантажні крюки.
Кран відноситься до груп класифікації за ІСО 4301/1 ЗА, яка характеризується великими перервами в роботі, рідкою роботою з номінальним вантажем, малими швидкостями і 5 А, яка характеризується роботою з вантажами різної величини, середніми швидкостями руху і середнім числом включень в годині.
Кран призначений для роботи на ливарному дворі доменної печі і відповідає виконання У і категорії 1 ГОСТ 15150-69 в частині дії кліматичних чинників зовнішнього середовища.
Кран не призначений для роботи у вибухонебезпечній, хімічно активною і пожежно-небезпечному середовищу, а також для транспортування людей, вибухових, отруйних і тому подібне вантажів.
Основні технічні дані і характеристики крану приведені в таблиці 1.1.
Конструктивно кран (рисунок 1.1) має дві основні частини: міст і візок. Міст складається з металевої конструкції, механізму пересування, за допомогою якого кран переміщається уздовж підкранової дороги, кабіни управління і люльки. Візок складається з рами, механізмів головного і допоміжного підйомів і механізму пересування, за допомогою якого візок пересувається по рейках і що направляє уздовж моста.
Металева конструкція крану складається з однієї головної (пролітною) балки і двох кінцевих (поперечних) балок, коробчатого перетину, настилів і обгороджувань поручнів. На верхньому поясі головної балки встановлені під візкова рейка і напрямна, по яких пересувається візок крану. Простір усередині головної балки використовується для розміщення електроус-таткування (L більше 25 м) і проходу від одного кінця балки до іншого. Входом в балку служать отвори в стінках балки.
На кінцевих балках по торцях з двох сторін кріплять метельники для скидання предметів, що випадково попали на підкранову рейку, і гумові буфера сили удару крану, що служать для поглинання, при наїзді на тупикові упори.
Механізм пересування крану має роздільний привід і складається з наступних основних вузлів: ходових коліс, передавального пристрою, гальма і електродвигуна.
Передавальний пристрій складається з циліндрового горизонтального двоступінчатого редуктора, зубчастої муфти і трансмісійного валу.
Кран має 4 двухребердних колеса, з яких 2 – приводні. Колеса встановлюються за допомогою знімних букс на кінцевих балках.
Кабіна управління крану є зварною конструкцією, виконаною з тонколистового прокату. Для застеклененія застосований сталініт товщиною 6 мм. Кабіна обладнана стаціонарним сидінням для кранівника і кондиціонером. Є можливість регулювання положення сидіння по висоті і в горизонтальній плоскості. Поміщена кабіна посередині прольоту крану під майданчиком і сполучається з нею сходами. У кабіні розташовуються прилади управління краном.
Для обслуговування головних троллейних дротів і струмоприймачів до настилів кріпиться люлька, яка є майданчиком з обгороджуванням поручня, і повідомляється сходами з настилом крану.
Рама візка є зварною конструкцією з балок коробчатого і двотаврового перетину, зашиту листами у верхній горизонтальній плоскості.
Для кранів великих (Н/h=26/28 м) висот підйомів для можливості транспортування по залізниці рама виконана роз'ємній конструкції.
Механізм головного і допоміжного підйомів складається з наступних основних частин: підвіски крюка, поліспасту, барабана, передавального пристрою, гальма і електродвигуна. Механізм допоміжного підйому включає також кабельний барабан. Підвіска крюка разом з верхніми блоками закріпленими на рамі візка, і канатом, що огинає блоки, утворює здвоєний поліспаст, при якому на барабан одночасно намотується дві гілки каната. Блоки вмонтовуються на підшипниках кочення і нерухомих осях.
Як вантажозахватний орган, застосовані однорогі крюки вантажо-підйомністю 20 т і 10 т.
Барабан закріплюється на двох окремих цапфах, які спираються на сферичні підшипники кочення. У обертання барабан приводиться за допомогою вбудованої зубчастої муфти.
Механізм пересування візка складається з електродвигуна, передавального пристрою і ходової частини. Передавальний пристрій складається з вертикального триступінчатого редуктора і зубчастих муфт. Ходова частина складається з двох коліс з ребордамі і двох балансирних візків. Одне з коліс - привідне.
Ходові колеса встановлюються в знімних буксах.
Перевертаючий момент, що створюється вантажем, сприймається чотирма парами підтримуючих роликів, що встановлених в балансирних візках і перекочуються по тій, що направляє. Для запобігання сильному удару балансирних візків про їздову двутавр при поломці деталей балансира передбачені захвати, укріплені в балансирних візках в плоскості їздового двутавра. Для стопоріння консольного візка від перекидання при зміні утримуючих коліс передбачений захват на рамі візка. Для пом'якшення поштовхів при наїзді візка на упори на торцях рами встановлені по два гумові буфери з кожного боку.
Струмо-провід до візка здійснюється за допомогою пучка гнучкого кабелю, закріпленого на кабельних візках, що переміщаються на 4-ех роликах по нижньому поясу двутавра.
Двутавр за допомогою кронштейнів кріпиться до головної балки уздовж прольоту з боку розташування механізму пересування крану таким чином, що петлі провисання кабелю знаходяться вищим за механізми. Кабельні візки з'єднуються межу собою ланцюгом.
На кранах застосовані змащувальні матеріали двох видів: пластичні (консистентні мастила) і рідкі (масла).
Для мастила підшипників, зубчастих з'єднань редукторів з барабанами шарнірних з'єднань гальм застосовані консистентні літіїв мастила (ФІОЛ, УНІОЛ, ЖРО), що володіють великим ресурсом роботи і що вимагають рідкої заміни.
Масла використовуються для заливки в електрогідравлічні двигуни, штовхальники гальм і картери редукторів, а також для мастила зубчастих муфт. Заливка масла в редуктори виробляється через спеціальні люки в кришках редукторів, в зубчасті муфти мастило подається через отвори в обоймах напівмуфт.
Сорти змащувальних матеріалів і точки змащування, що рекомендуються, вказані в карті мастила.
Електроустаткування крану включає електродвигуни, кінцеві вимикачі, апаратуру управління приводами, апаратуру освітлення сигналізації.
1.2 Технологічні особливості та вимоги до електроустаткування крану
Підвищена небезпека робіт при транспортуванні піднятих вантажів вимагає при проектуванні і експлуатації дотримання обов'язкових правил по пристрою і експлуатації підйомно-транспортних машин. На механізмах підйому і пересування правилами по пристрою і експлуатації потрібна установка обмежувачів ходу, які впливають на електричну схему управління. Кінцеві вимикачі механізму підйому обмежують хід вантажозахватного пристосування вгору, а вимикачі механізмів пересування моста і візка обмежують хід механізмів в обидві сторони. Необхідна також установка кінцевих вимикачів, що запобігають наїзду механізмів в разі роботи два і більш за крани на одному мосту. Виняток становлять установки із швидкістю руху до 30 м/хв. Механізми кранів забезпечені гальмами закритого типа, що діють при знятті напруги.
На установках кранів застосовують робочу напругу до 500 В, тому механізми кранів забезпечують електроустаткуванням на напругу 220/380/500 В змінного струму і 220/440 В постійного струму. У схемі управління передбачають максимальний захист, що відключає двигун при перевантаженні і короткому замиканні. Нульовий захист виключає само запуск двигунів при подачі напруги після перерви в електропостачанні. Для безпечного обслуговування електроустаткування, що знаходиться на фермі моста, встановлюють блокувальні контакти на люку і дверях кабіни. При відкритті люка або дверей напруга з електроустаткування знімається.
При роботі крану відбувається постійне чергування напряму руху крану, візка і крюка. Так, робота механізму підйому складається з процесів підйому і опускання вантажу і процесів пересування порожнього крюка. Для збільшення продуктивності крану використовують поєднання операцій: час пауз, протягом якого двигун не включений і механізм не працює, використовується для навішування вантажу на крюк і звільнення крюка, для підготовки до наступного процесу роботи механізму. Кожен процес руху ділиться на періоди несталого руху (розгін, уповільнення) і період руху із сталою швидкістю.
Для якісного підйому, спуску і переміщення вантажів електропривод механізмів кранів повинен задовольняти наступним основним вимогам:
- регулювання кутової швидкості двигуна порівняльне в широких межах у зв'язку з тим, що важкі вантажі доцільно переміщати з більшою швидкістю для збільшення продуктивності крану. Знижені швидкості необхідні також для здійснення точної зупинки вантажів, що транспортуються, з метою обмеження ударів при їх посадці і полегшують роботу оператора, оскільки не вимагають багатократного повторення пусків для зниження середньої швидкості приводу перед зупинкою механізму;
- забезпечення необхідної жорсткості механічних характеристик приводу, особливо регулювальних, з тим щоб низькі швидкості практично не залежали від вантажу;
- обмеження прискорень до допустимих меж при мінімальній тривалості перехідних процесів. Перша умова пов'язана з ослабленням ударів в механічних передачах при виборі зазору, із запобіганням тій, що пробуксувала ходових коліс візків і мостів, із зменшенням розгойдування підвішеного на канатах вантажу при інтенсивному розгоні і різкому гальмуванні механізмів пересування; друга умова необхідна для забезпечення високої продуктивності крану;
- реверсування електроприводу і забезпечення його роботи, як в руховому, так і в гальмівному режимі. Вибір роду струму для електроустаткування крану має важливе значення, оскільки з ним пов'язані такі показники як технічні можливості приводу, капіталовкладення і вартість експлуатаційних витрат, маса і розміри устаткування, його надійність і простота обслуговування.
Магістр