Козловой кран — устройство и назначение

Введение

Железнодорожная станция – основной
объект железнодорожного транспорта
<https://referat-zona.ru/wiki/Железнодорожный_транспорт>,
имеющий путевое развитие <https://referat-zona.ru/wiki/Путевое_развитие>,
позволяющее производить операции по приёму, отправке, скрещению и обгону
поездов <https://referat-zona.ru/wiki/Поезд>,
операции по приему, выдаче грузов, багажа
<https://referat-zona.ru/wiki/Багаж> и
грузобагажа и обслуживанию пассажиров
<https://referat-zona.ru/wiki/Пассажир>,
а при развитых путевых устройствах – маневровую работу по формированию и
расформированию поездов и технические операции с поездами. В быту
<https://referat-zona.ru/wiki/Быт> железнодорожной
станцией может называться любой более-менее оборудованный остановочный пункт
<https://referat-zona.ru/wiki/Остановочный_пункт>
для поездов.

Описание

Обязательными элементами станции
являются:

Путевое хозяйство
<https://referat-zona.ru/wiki/Путевое_хозяйство>
– состоит из совокупности железнодорожных путей
<https://referat-zona.ru/wiki/Железнодорожный_путь>,
как правило, объединённых в парки. Как парки, так и пути
<https://referat-zona.ru/wiki/Железнодорожный_путь>
в парках могут иметь определённую специализацию (например, сортировочный парк
<https://referat-zona.ru/wiki/Сортировочный_парк>,
приёмо-отправочный парк и т. д.). Нумерация путей
<https://referat-zona.ru/wiki/Железнодорожный_путь>
осуществляется вверх и вниз от главных (по которым, как правило, осуществляется
пропуск поездов <https://referat-zona.ru/wiki/Поезд>
без остановки) с соблюдением чётности и нечётности нумерации. Между собой пути
соединяются стрелками
<https://referat-zona.ru/wiki/Стрелочный_перевод>,
которые также нумеруются с одной стороны станции чётными, а с другой нечётными
номерами. На пассажирских станциях пути могут быть секционированы, что
позволяет принимать на путь два короткосоставных пригородных поезда с различных
сторон. В этом случае к номеру пути добавляется буква, однако с точки зрения
путевого развития станции данный путь всё равно рассматривается как единое
целое.

Полезная длина пути ограничивается
предельными столбиками
<https://referat-zona.ru/wiki/Предельный_столбик>
и/или светофорами
<https://referat-zona.ru/wiki/Железнодорожный_светофор>.
Тупиковые пути имеют с одной стороны специальный тупиковый упор и используются
для служебных целей и отстоя вагонов
<https://referat-zona.ru/wiki/Вагон> и
локомотивов <https://referat-zona.ru/wiki/Локомотив>.

Грузовое хозяйство
<https://referat-zona.ru/w/index.php?title=Грузовое_хозяйство&action=edit&redlink=1>
– предназначено для производства грузовых операций и включает в себя
погрузочно-выгрузочные пути, терминалы, склады, сортировочные станции и т.д.

Системы сигнализации и централизации
<https://referat-zona.ru/wiki/Устройства_сигнализации,_централизации_и_блокировки>
– предназначены для управления движением поездов <https://referat-zona.ru/wiki/Поезд>
посредством стрелок
<https://referat-zona.ru/wiki/Стрелочный_перевод>,
светофоров <https://referat-zona.ru/wiki/Железнодорожный_светофор>.
Отдельной системой является горочная автоматическая централизация (ГАЦ),
которая предназначена для управления роспуском составов на сортировочных горках
<https://referat-zona.ru/wiki/Сортировочная_горка>
в сортировочных станциях <https://referat-zona.ru/wiki/Сортировочная_станция>.

Специализация

Железнодорожные станции по основному
назначению и характеру работы делятся на категории[2]
<https://referat-zona.ru/wiki/Железнодорожная_станция>:

Пассажирские станции
<https://referat-zona.ru/wiki/Пассажирская_железнодорожная_станция>
предназначены для осуществления операций по обслуживанию пассажиров и
организации движения пассажирских поездов, в том числе операции с багажом,
билетами, почтой. Строятся обычно в крупных населенных пунктах с большим
транзитным, местным или пригородным пассажирским движением.

Собственно пассажирские – все
устройства связаны только с обслуживанием пассажиров

Пассажирские технические – предназначены
для технической обработки, переформирования, экипировки и подготовки
пассажирских составов в рейс.

Грузовые станции
<https://referat-zona.ru/wiki/Грузовая_железнодорожная_станция>
предназначены для выполнения грузовых и коммерческих операций с грузами и
грузовыми вагонами. Строятся в крупных промышленных и административных центрах,
в пунктах расположения морских и речных портов, в местах массовой погрузки и
выгрузки грузов. Кроме погрузки и выгрузки, обрабатывают поступающие составы и
формируют отправительские маршруты. Грузовые станции в зависимости от рода
перерабатываемого груза и места расположения делятся на обычные грузовые,
предназначенные для переработки разных грузов, поливные, угленагрузочные,
портовые и др. К грузовым станциям общего пользования примыкают подъездные пути
промышленных предприятий.

. Технические станции
<https://referat-zona.ru/w/index.php?title=Техническая_железнодорожная_станция&action=edit&redlink=1>
предназначены для выполнения технических операций с грузовыми вагонами,
составами, поездами для организации перевозок и обеспечения безопасности
движения. К техническим станциям относятся железнодорожные станции, на которых
операции пассажирской и грузовой работы не являются доминирующими. В
зависимости от выполняемых технических операций с грузовыми вагонами, составами
или поездами технические железнодорожные станции подразделяются на:
сортировочные, участковые, предпортовые.

На всех вышеперечисленных станциях
применяются козловые краны, которые выполняют грузоподъемную функцию

Козловые краны

Козловые краны – краны мостового
типа, мост (пролётные строения) которых установлен на опоры, перемещающиеся по
рельсам, установленным на бетонные фундаменты <https://referat-zona.ru/wiki/Крановый_путь>.

Рис. 1

1. Конструкция козлового крана

.1 Технология козлового крана

Козловой кран состоит из следующих элементов:

металлический мост;

тележка, установленная или подвешенная на мосту
и способная по нему передвигаться;

две опоры, каждая из которых включает одну или
две стойки;

платформы опор для передвижения по
подкрановому пути <https://referat-zona.ru/wiki/Крановый_путь>;

механизм подъёма груза;

механизм передвижения тележки;

механизм передвижения крана.

Козловые краны по назначению
подразделяют на[1]
<https://referat-zona.ru/wiki/Козловой_кран>[2]
<https://referat-zona.ru/wiki/Козловой_кран>:

перегрузочные (общего назначения);

строительно-монтажные;

краны специального назначения.

1.2 Внешний вид и устройство
козлового крана

Часто мост крана представляет собой
пространственную конструкцию, состоящую из двух, связанных между собой ферм.
Однобалочные мосты более характерны для кранов грузоподъёмностью 5-10
<https://referat-zona.ru/wiki/Тонна>. В
качестве тележки в этом случае используют электротали. Козловые краны большой
грузоподъёмности выполняют с двухбалочными мостами. Рельсы для перемещения
тележек в этих кранах обычно устанавливаются на верхней части главных балок.
Грузовые канаты проходят между главными балками.

Тележки

Масса канатных грузовых тележек с
учётом массы грузовой и тяговой лебёдок составляет 5-10
<https://referat-zona.ru/wiki/Процент>
от массы номинального груза. Канатные грузовые тележки находят применение
только в кранах группы режима 1K … 3K так как при перекатывании грузового
каната по блокам полиспаста существенно увеличивается сопротивление
передвижению тележки, что приводит к ускоренному износу каната. Для
предотвращения чрезмерного провисания грузового каната приходится увеличивать
массу грузовой подвески.

Подвесная грузовая тележка у
козловых кранов бывает двух типов:

монорельсовая. У монорельсовой
канатной тележки для уменьшения изгибающего момента, изгибающего монорельс,
подвески рамы блоков выполнены со сферическими опорными элементами. Кроме
ограниченного срока службы монорельса, отмечается неустойчивое положение
тележки и кабины в поперечном направлении. Боковое раскачивание тележки и
передвижной кабины, которое не устраняется применением упорных роликов,
отрицательно влияет на условия работы крановщика. При действии на тележку
боковых нагрузок или при возникновении эксцентриситета в механизмах с траверсой
<https://referat-zona.ru/wiki/Траверса>
при подъёме грузов упорные ролики оказывают воздействие на нижние пояса моста.
В некоторых случаях для перемещения кабины предусматривают дополнительные
монорельсы, что увеличивает металлоёмкость конструкции[2]
<https://referat-zona.ru/wiki/Козловой_кран>;

двухрельсовая. Иногда двухрельсовые
подвесные тележки снабжают монорельсовыми каретками, а нижние пояса моста
выполняют из двутавровых балок, однако при этом резко возрастает число ходовых
колёс. Усложняются и становятся менее надёжными узлы крепления балок к решётке
граней моста.

Более распространены краны с
тележками, перемещающимися по направляющим, уложенным на нижние пояса. Рамы
таких тележек для обеспечения равномерного распределения нагрузок на
подтележечные направляющие часто выполняют с опиранием по трёхточечной схеме.
При использовании тележек с грузовыми лебёдками на одном из торцов рамы
закрепляют шарнир для соединения поперечной балки несущей стойки с ходовыми
колёсами. В канатных тележках поперечину прикрепляют к торцу балки, на которой
установлены канатные блоки. В этом случае уменьшается высота тележки, что
позволяет рамы балансиров ходовых колёс монтировать на оси торцов поперечин.
Для улучшения компоновки узлов примыкания стоек к мосту, в самоходных тележках
применяют малогабаритные редукторы или механизм передвижения выполняют с
центральным приводом[2]
<https://referat-zona.ru/wiki/Козловой_кран>.

Лебёдки

Ход натяжения тягового каната
ориентировочно может составлять 0.8-1.2
<https://referat-zona.ru/wiki/Процент>
и 1.5-2.5
<https://referat-zona.ru/wiki/Процент>
длины пути тележки для лебёдок соответственно с нарезными барабанами и шкивами.
При ходе тележки 40-45
<https://referat-zona.ru/wiki/Метр> применяются
натяжные лебёдки. Для фрикционных лебёдок иногда применяют автоматические
натяжные устройства (грузовые или пружинные). Их рекомендуют использовать при
скоростях передвижения 0.3-0.5 м/с
<https://referat-zona.ru/wiki/Метр_в_секунду>
и ходе тележки 20-25 <https://referat-zona.ru/wiki/Метр>.
В качестве натяжных используют поворотные под действием собственного веса
лебёдки, рамы которых шарнирно смонтированы на основании с обеих сторон от
шкива.

Лебёдки могут быть выполнены:

с канатоведущим желобчатым шкивом.
Минимальный диамет должен быть не менее наименьшего допустимого диаметра блока
и соответствовать группе механизма. Угол наклон] должен быть несколько более
угла трения каната о шкив;

с нарезным барабаном. Такие лебёдки
более надёжны, но обладают большими габаритами и массой.

Ходовое устройство козловых кранов

Механизмы передвижения выполняют в
виде одноколёсных или балансирных тележек, соединяемых с основанием стоек опор
или ходовых балок. Приводные двигатели
<https://referat-zona.ru/wiki/Электрический_двигатель>
имеют фазный ротор; в козловых кранах с электроталями
<https://referat-zona.ru/wiki/Таль_(механизм)>
грузоподъёмностью 5
<https://referat-zona.ru/wiki/Тонна>и менее
часто применяют короткозамкнутые двигатели. Балансирные тележки могут быть
выполнены с установленными на промежуточные ходовые колёса зубчатыми венцами,
связанными между собой колесом. Иногда на выходной вал редуктора выполняют с
третьей дополнительной опорой – с целью уменьшить нагрузку на корпус редуктора.
В некоторых механизмах передвижения вал ведущего колеса монтируют на двух
опорах и соединяют с редуктором <https://referat-zona.ru/wiki/Механический_редуктор>
зубчатой муфтой
<https://referat-zona.ru/wiki/Зубчатая_муфта>,
однако это приводит к существенному увеличению ширины ходовой тележки. У
механизма передвижения с навесным редуктором отсутствует консольная нагрузка и
открытые передачи. Иногда валы редуктора и колёса соединяют с помощью жёсткой
тарельчатой муфты. В козловых кранах применяются различные узлы установки
ходовых колёс от мостовых кранов – цилиндрические и сварные буксы
<https://referat-zona.ru/wiki/Букса>,
закрепляемые внутри опоры. При использовании горизонтальных редукторов
компоновка и рама усложняются; возрастают боковые габариты тележки. При
использовании вертикальных редукторов значительно снижается масса и габариты
тележки.

1.3 Применение

Козловые краны применяют обычно для
обслуживания открытых (реже крытых) складов, главным образом штучных грузов,
контейнеров и лесных грузов, для монтажа сборных промышленных и гражданских
сооружений, обслуживания гидроэлектростанций и секционного монтажа в
судостроении. Краны изготовляются преимущественно крюковыми или со специальными
грузозахватными устройствами. Пролёты кранов общего назначения обычно 4-40
<https://referat-zona.ru/wiki/Метр>; при
обслуживании судостроительных стапелей до 170
<https://referat-zona.ru/wiki/Метр>. Грузоподъёмность
таких кранов составляет 3-50
<https://referat-zona.ru/wiki/Тонна>, а при
обслуживании гидроэлектростанций и стапелей достигает 400-800
<https://referat-zona.ru/wiki/Тонна> (в отдельных
случаях 1600
<https://referat-zona.ru/wiki/Тонна> – две
тележки с грузоподъёмностью по 800
<https://referat-zona.ru/wiki/Тонна>).
Передвижение кранов (скорость 20-100 <https://referat-zona.ru/wiki/Метр>/мин
<https://referat-zona.ru/wiki/Минута>)
часто является рабочим движением; при малых грузоподъёмностях в качестве
грузовой тележки используются самоходные электрические тали
<https://referat-zona.ru/wiki/Таль_(механизм)>.
Для монтажа крупных изделий (например, в судостроении) применяют краны с двумя
грузовыми тележками, позволяющими кантовать груз на весу. Краны строительного
назначения, имеющие переменное место работы, выполняются самомонтирующимися.

Стропальные устройства

1.4 Устройства и механизмы для
стропальных и такелажных работ. Общие сведения

Строповка, перемещение и расстроповка грузов с
использованием грузоподъемных кранов производится при помощи съемных
грузозахватных устройств.

В зависимости от назначения, формы, размеров,
массы груза и условий производства применяются грузозахватные устройства разных
типов:

с жестким (захваты и траверсы) или гибким (из
кусков каната, стропы)

подвесом;

ручные, автоматические, дистанционные;

поддерживающие, зажимные, притягивающие,
зачерпывающие. Грузозахватные устройства называютсяподдерживающими, если груз

зацеплен за элементы грузозахватного
приспособления и поддерживается ими. Они подразделяются:

на стропы;

траверсы;

подхваты.

Грузозахватные устройства называютсязажимными,
если груз зажимается элементами грузозахватного приспособления и удерживается
за счет силы трения. Они подразделяются:

на клещевые;

фрикционные;

эксцентриковые.

Грузозахватные устройства называются
притягивающими, если груз удерживается за счет вакуумного, магнитного или
электромагнитного взаимодействия между грузозахватным приспособлением и грузом.
Они подразделяются:

на вакуумные;

магнитные;

электромагнитные.

Грузозахватные устройства называются
зачерпывающими, если груз зачерпывается элементами грузозахватного
приспособления и размещается внутри него.

Они подразделяются:

на грейферные;

ковшовые;

совковые.

1.5 Кинематическая схема механизма
подъема козлового крана

Рис. 2

Вращающая энергия с двигателя подъема передается
по промежуточному валу на редуктор, понижающий крутящий момент с помощью, после
чего энергия передается на кинематическую схему механизма подъема.

2. Требования к электрооборудованию
крана

.1 Требования к электроснабжению
крана

Электрооборудование крана выполняется и
эксплуатируется согласно «Правил устройств и безопасной эксплуатации
грузоподъемных механизмов».

Электрооборудование крана относится к категории
потребителей не ниже 2, краны пожаро-взрывоопасных цехов -к категории.

Электрооборудование запитывается напряжением не
более 500 В переменного тока.

Электрооборудование запитано от главных траллеев
через токосъемники, напряжение подается на вспомогательный таллей, расположенный
под мостом или гибкий шланговый кабель, подающий питание на защитную панель
крана, от которой через вводный рубильник, линейный контактор, аппараты защиты,
напряжение гибким шланговым кабелем подается на приводы крана.

По требованиям ростехнадзора шкаф защитной
панели запирается индивидуальной ключ-биркой.

2.2 Основные виды защит крана

На кранах обязательны следующие виды защит:

максимальная токовая защита от токов короткого
замыкания и сверхперегрузок выше 25% осуществляет реле максимального тока;

Рис. 3 – Схема включения реле максимального тока

Нулевая защита – защита от самозапуска двигателя
при отключении-восстановлении напряжения. Осуществляется через линейный
контактор, который получает питание только при установке всех контроллеров
крана в нулевое положение;

На всех механизмах крана устанавливаются
нормально закрытые тормоза. На кранах взрыво-пожароопасных помещений-два
тормоза;

На дверях кабины и люке выхода на мост
устанавливаются конечники, отключающие питание защитной панели при открытии дверцы;

конечное положение всех механизмов крана
снабжены конечными выключателями;

все металлические конструкции крана заземляются
через пути с общим контуром заземления цеха.

2.3 Требования к ЭП крана

-Диапазон регулирования скорости 4:1, 10:1 для
специальных кранов;

Наличие реверса

Ограничение ускорений и торможений при
минимальной длительности переходных процессов, для уменьшения раскачивания
груза, проскальзывания ходовых колес при оптимальной производительности крана.

Высокая жесткость механических характеристик

Данным требованиям удовлетворяют три системы
электропривода:

) Нерегулируемый или двухскоростной АД с
короткозамкнутым ротором краново-металлургической серии MTKF,
MTKH.краново-металлургическая сериякороткозамкнутый(H)-класс изоляции обмоток

Система применяется в тельферах и кранбалках.

) АД с фазным ротором регулированием скорости
изменением сопротивления на роторе с помощью полочных или магнитных
контроллеров.

Двигатели серии MTF и MTH

) Частотно-регулируемый ЭП АД с короткозамкнутым
ротором серии ATMK.

В курсовом проекте для ЭП крана применяем АД с
фазным ротором.

Рис. 4

2.4 Режимы работы электрического
оборудования крана. Расчет П.В.

Электрическое оборудование крана выполняется и
эксплуатируется в повторно-кратковременном режиме S3. В зависимости от
продолжительности включения крана производится цикл различающий следующие
разновидности режимов работы:

Л-легкий режим. Характеризуется
продолжительностью ПВ=10-15%. В данном режиме работают строительно-монтажные
краны, насосно-компрессорных станций ремонтных производств.

С-средний режим. ПВ=25%, в этом режиме работают
краны машиностроительных заводов и механосборочных цехов.

Е-тяжелый режим, ПВ=25-40%.

ВТ-весьма тяжелый режим, ПВ=40-60%

Для крана железнодорожной станции принимаем ВТ
режим ПВ=60%

Для расчета продолжительности включения ЭП крана
рассчитываем время работы привода подъема тележки моста.

где Н-высота подъема; Lп-пролет
моста; -длина
подкрановый путей

Находим суммарное время работы крана
за цикл.

Суммарное время отключения крана
(2.4.2)

где ПВст-стандартное

Продолжительность включения приводов подъема
тележки и моста за цикл работы крана. (2.4.3)

3. Расчет и выбор мощности двигателя
подъема

.1 Расчет статических нагрузок и
предварительный выбор двигателя подъема

Статические нагрузки на двигатель
крана создаются силами тяжести и трения. Сила тяжести создает активный
статический момент сопротивления, который может быть положительный (при спуске
груза) и отрицательный (при подъеме груза). Для расчета мощности двигателя
механизма подъема необходимо рассчитать силу тяжести груза.

=mg, H

Где m- масса, кг- ускорение
свободного падения, g=9,8 м/с

Сила тяжести груза

=22000*9.8=215600 H

Сила тяжести грузохватающего
устройства (3.1.2)

 H

Статическая мощность двигателя при
подъеме груза (3.1.3)

 кВт

Статическая мощность двигателя при тормозном
спуске груза (3.1.4)

кВт

Мощность двигателя при подъеме
пустого крюка (3.1.5)

где -кпд механизма подъема без нагрузки

где кзаг.-коэффициент загрузки

кВт

Эквивалентная мощность двигателя
(3.1.6)

кВт

Номинальная мощность двигателя
выбирается по условию:

(3.1.7)

где – коэффициент запаса, учитывающий
перегрузку двигателя

По условию 3.1.7 выбираем двигатель
с фазным ротором МТН 512-8 при ПВ=60%.

37 кВт

705 об/мин

85%

= 1370

3.2 Проверка двигателя подъема

При работе электропривода крана,
двигатели должны поднять максимальный груз, даже при возможной просадки
напряжения сети на 15%, при этом пуск двигателя подъема должен осуществляться
за время от 1 до 5 секунд для предотвращения резких толчков и обеспечения
заданной производительности крана. Так как в периоды пуска двигатель
перегревается, ток в 2,5 раза превышает номинальное значение-осуществляется
проверка двигателя на нагрев.

Для уменьшения скорости барабана
подъемной лебеткой на валу двигателя устанавливается редуктор, на барабан
полиспаста

Передаточное число редуктора
рассчитывается по формуле:

,(3.2.1)

где – номинальное число оборотов
двигателя, об/мин

 – радиус барабана подъемной
лебедки, м

 – передаточное число полиспаста
Принимаем к установке редуктор с передаточным числом ближайшим к расчетному.
Статический момент двигателя при подъеме груза(3.2.2)

Проверка двигателя на перегрузочную
способность осуществляется исходя из условий реостатного пуска двигателя,
обеспечивающего Mmax  Мпуск и
возможного снижения напряжения сети на 15%

 (3.2.3)

При выполнении данного условия выбранный
двигатель проходит проверку на перегрузочную способность.

Статический момент двигателя при спуске груза
(3.2.4)

Статический момент при подъеме
пустого крюка (3.2.4)

Статический момент при спуске
пустого крюка (3.2.5)

Момент инерции двигателя подъема с
грузом (3.2.6)

Где Wном-угловая скорость двигателя,

 об/мин (3.2.7)

Момент инерции привода подъема без
груза (3.2.8)

Время пуска двигателя при подъеме
груза (3.2.9)

где Мпуск – пусковой момент
двигателя

Мпуск=Ммах

Оптимальное время пуска с грузом для
двигателя подъема от 1 до 5 секунд

Если tп<1сек, то необходимо
ограничить пусковой момент двигателя, задаваясь оптимальным временем пуска

Время пуска двигателя при спуске
груза (3.2.10)

Время пуска двигателя при подъеме
пустого крюка (3.2.11)

Время пуска двигателя при спуске
пустого крюка в силовом режиме (3.2.12)

Среднее установившееся время работы
крана с постоянной скоростью (3.2.13)

где (3.2.14)

Эквивалентный момент двигателя за
цикл работы крана (3.2.15)

Номинальный момент двигателя
(3.2.16)

Выбранный двигатель проходить
проверку на нагрев при выполнении условия (3.2.17)

4. Расчет и выбор тормозных
устройств

Для механической фиксации крана при
отключении напряжения на кранах прилагают колодочные, ленточные и дисковые
тормоза, приводящие в движения электромагнитом или электрогидротолкателем.
Электромагнитные тормоза характеризуются высоким быстродействием, низкой
стоимостью при низкой надежности, так как в случае резких срабатываний
происходит перекос рычагов и пружин, якорь не может втянуться и начинает
сжигаться большим пусковым током, который в 10-15 раз превышает ток
номинальный.

На кранах применяются однофазные
электромагниты серии МО и трехфазные электромагниты серии КМТ.

Гидротолкатели характеризуются
высокой надежностью, большими тяговыми усилиями при низком быстродействии и
высокой стоимостью.

Рис. 5

Выбор тормоза осуществляется по
развиваемому тормозному усилию

 (4.1)

Выбор тормоза осуществляется по
условию:

Мт≥Кзап*Мр.т

где коэффициент запаса, зависящий от
режима работы крана:

Для ВТ режима Кзап.=2,5

Выбрал тормоза серии ТКТГ с приводом
от электрогидротолкателей ТКТГ 300М с данными: Диаметр шкива: 300мм Тормозной
момент: 800 Н*м Тип электрогидротолкателя: ТГМ 50.

5. Выбор аппаратуры управления

.1 Выбор управляющего контроллера

Управляющий контроллер осуществляет пуск,
регулирование скорости и останов двигателя крана при приводе рукоятки
контроллера из одного положения в другое.

Для управления двигателями крана применяют
кулачковые и магнитные контроллеры. Кулачковые осуществляют непосредственное
переключение силовых цепей двигателя, характеризуются простой конструкцией,
высокой ремонтопригодностью, низкой стоимостью. При низкой надежности. Из-за
резких скачков тока и момента выходят из строя механические части привода,
отсутствует автоматизация процессов пуска и торможения, большие габариты в
кабине крановщика, подключение силовых путей снижает безопасность работы,
необходимы физические усилия при переключениях.

Кулачковые контроллеры применяют в приводах
кранов, работающих в режимах Р и С, с током ротора до 63 А.

Магнитные контроллеры – комплексное устройство,
состоящее из слаботочного командоконтроллера, контакторов и реле времени.
Силовые цепи переключаются контакторами. При переключении цепей их управляющих
катушек командоконтроллером и реле.

Характеризуется автоматизацией процесса пуска и торможения,
малыми габаритами в кабине крановщика, легкостью переключений при низкой
ремонтопригодности и высокой цене.

Магнитные контроллеры применяются кранах,
работающий в режимах Т и ВТ, и при токах ротора свыше 63 А. Выбор контроллера
осуществляется по режиму работы, числу двигателей, назначению, по условию
Iном.к≥I2ном, где I2ном- номинальный ток ротора двигателя

Выбрал контроллер КС-160

5.2 Расчет и выбор
пуско-регулирующих сопротивлений

Пуско-регулирующее сопротивление осуществляет
ограничение пусовых токов двигателя, регулирование пускового момента с целью
ограничения первого толчкового момента при разгоне двигателя и увеличения
максимальной тяговой способности при пуске до момента статического, с целью
подъема максимальных грузов.

Осуществляется по стандартной разбивке
суммарного сопротивления на ступени для выбранного контроллера.

Номинальное сопротивление ротора (5.2.1)

где , -ЭДС и ток ротора в короткозамкнутом
режиме.

Таблица 1 – Сопротивления и токи в
сопротивлениях

По расчетным значениям сопротивления с учетом
протекающего по ним тока выбираем стандартные ящики сопротивлений, результаты
сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Выбор пускорегулирующего
сопротивления

6. Расчет и выбор питающих кабелей
двигателей крана

Токопровод к двигателям крана осуществляется от
главных троллеев. Через токосъемники подается питание на вспомогательный
троллей или гибкий шланговый кабель, который проходит по мостом крана, в кабине
крановщика где подключается к защитной панели в качестве вводного источника
питания. От защитной панели индивидуальными кабелями питание подается на
двигатели, расположенные на мосту и тележке крана.

Выбор питающих кабелей осуществляется по нагреву
с проверкой на потерю напряжения, которая не должна превышать допустимые 5%

Условия выбора кабеля по нагреву (6.1):

где  – длительно допустимый ток кабеля,
А

 – номинальный ток статорных обмоток

-суммарный ток всех двигателей крана
с учетом периодичности включения.

Выбранный кабель проверяется на
потерю напряжения:

где y-удельная проводимость для
медного кабелядлина кабеля, м

S-сечение кабеля

(6.1.2)

6.1 Выбор кабеля

Сечение кабеля выбирается по
справочнику 1 таблица 12, результаты заносим в таблицу 3.

Таблица 3 – Выбор индивидуального
кабеля для двигателей крана

Наименование
двигателя        Рном кВт             

АS

L

м

6.2 Расчет и выбор питающего кабеля
от траллеев до защитной панели

Выбор кабеля осуществляется по расчетной
мощности для группы двигателей с учетом режима работы крана.(6.2.1)

где с, k – опытные коэффициенты,
определяемые по режиму работы крана

 – суммарная мощность трех наиболее
мощных двигателей крана

– суммарная мощность всех двигателей
крана

Расчетный ток группы двигателей.(6.2.2)

где =0,847

По условию 6.1 выбираем трехжильный
шланговый кабель сечением 200кв.мм с длительно допустимым током 200 А

6.3 Выбор главных троллеев крана

Выбор главных троллеев крана
осуществляется по пусковому току для группы двигателей

(6.3.1)

где -кратность тока пуска двигателей

-номинальный ток статора двигателей

троллеи выбираются по условию 6.1

Выбрал троллеи размером 50х50х6,
сечением 569 кв.мм и допустимым током 330 А, сопротивлением 0,225 ом

проверка троллев на потерю
напряжения осуществляется по условию:

(6.3.2)

где -потеря напряжения в стальных
троллеях, определяемая по номограммедлина подкрановых путей

7. Расчет и выбор аппаратов защиты
крана

Питание к электрооборудованию крана
осуществляется от защитной панели, через вводный рубильник, линейный контактор,
реле максимального тока, защищающее двигатели от токов короткого замыкания и
сверхперегрузок.

В цепь питания линейного контактора включаются
конечные выключатели механизмов крана, контакты ключ-бирки, выключатели люка и
дверей, блокирующие включение линейного контактора при незакрытых дверях в
кабине и люке выхода на мост.

Рис. 6 – Схема защитной панели

козловой кран двигатель ток

Выбираем реле максимального тока к АМ по двум
параметрам: номинальный ток катушки и пределы регулирования тока срабатывания.

для вводного реле к АМ, защищающего все
двигатели крана:

(7.1.1)

где – суммарный ток статорных обмоток
всех двигателей крана.

(7.1.2)

где -сумма пускового тока наибольшего по
мощности потребителя и номинальных токов всех остальных потребителей.

Индивидуальное реле максимального
тока выбирается по условию:

(7.1.3)

(7.1.4)

Таблица 4 – Реле максимального тока

Вводный контактор выбирается по условию

(7.1.5)

Выбрал контактор КТ6653И 500А с
номинальным током 500А, количеством полюсов равным 3, который соответствует
условию 7.1.5

Выбор рубильника Q осуществляется
как выбор плавкой вставки предохранителя, защищающий несколько двигателей

(7.1.6)

Выбрал рубильник ВР32И с условным
тепловым током 250А и количеством полюсов равным 3, соответствующий условию
7.1.6

8. Описание принципиальной схемы
контроллера КС160

Для начала работы схемы необходимо
замкнуть QS2, питание идет на реле времени КТ1 и КТ2 которые замыкают свои
контакты и создадут цепь протекания тока через KV при условии что SA1 будет
находиться в нулевом положении. Замыкаем QS1, это приведет к срабатыванию KV
контакты которого замыкаясь шунтируют SA1 в нулевом положении и подадут питание
на основную часть схемы управления. При переводе SA1 в положение 4 (на спуск)
питание получат магнитные пускатели КМ1 и КМ2 которые замыкают свои контакты в
цепи управления запитывают блокировочное реле KL1, контакты которого замыкаясь
начинают запитывать КМ6 контакты которого замыкаясь начинают запитывать YВ1 и
двигатель начинает растормаживаться. Параллельно питание получит КМ8 которое
замыкает свои силовые контакты шунтирует в блоке сопротивлений ступень КМ12 и
КМ8. КМ8 замыкает свои контакты, питание идет на КМ9 которая шунтирует ступень
КМ9. КМ9 замыкает свой контакт , контакт КТ1 размыкается и замыкается по
истечению времени подавая питание на КМ10 которое замыкает ступень КМ10. При
замыкании контакта КТ1, КТ2 размыкается и замыкается по истечению времени
подавая питание на КМ11 которая замыкает ступень КМ11. Так как питание
поступает на КМ1 и КМ2 она замыкают свои контакты в силовой цепи, напряжение
поступает на статорную обмотку двигателя и двигатель начинает вращаться с
номинальной скоростью. Во всех схемах магнитных контроллеров предусмотрено
включение электромагнитного тормоза для обеспечения механического торможения до
полной остановки. При этом в схемах магнитных контроллеров КС допускается
применения тормозных магнитов переменного и постоянного тока. В последнем
случае выполняется фокусировка включения тормоза, осуществляемая контактором
KL1 и реле КТ1. Реле КТ1 настраивается на срабатывание при токе, равном
номинальному току холоднйо катушки электромагнита тормоза при ПВ=25%. При
переводе рукоятки контроллера с положения спуска в нулевое положение или с
четвертого (или третьего) положения спуска в нулевое, первое или второе
положения обеспечивается наряду с механическим и электрическое торможение в течении
времени, определяемого выдержкой времени реле KL1. На это время собирается
схема, соответствующая второму положению спуска. Во избежание чрезмерных
скоростей в аварийных режимах выдержка времени реле KL1 должна быть не более
0,5 с. Для получения торможения, соответствующего второму положению спуска, в
схемах контроллеров КС предусмотрено включение в цепь катушки контактора КП
размыкающих контактов ножного выключателя НП. Совмещение механического и
электрического торможения повышает надежность и исключает просадку груза.

9. Техническая эксплуатация
электрооборудования крана

Мостовой кран в соответствии с
требованиями Правил Гостехнадзора и стандартов единой системы конструкторской
документации (ЕСКД) должен быть снабжен следующей эксплуатационной документацией:
паспортом (НС), техническим описанием и инструкцией по эксплуатации (ТО),
инструкцией по монтажу (ИМ), поставляемыми заводом-изготовителем; крановым
журналом, журналом приема и сдачи смен машинистами, производственной
инструкцией, протоколом измерения сопротивления изоляции электропроводки,
протоколом измерения сопротивления заземляющего устройства защитного
заземления, журналом учета и осмотра съемных грузозахватных приспособлений и
тары, проектом организации работ (ПОР), приказом по организации о назначении
лиц, ответственных за безопасное производство работ по перемещению грузов
краном, перечнем грузов с указанием их массы, графическим изображением схем
строповки грузов, обеспечиваемых эксплуатирующей организацией.

Паспорт крана прилагается к крану
заводом-изготовителем. Паспорт состоит из двух частей. В первой части
указывается разрешение на изготовление крана, выданного управлением
Гостехнадзора, завод-изготовитель, наименование крана, его заводской номер, тип
крана, назначение, исполнение, дата изготовления, характеристика тормозов,
электродвигателей, канатов, грузозахватных органов и т. п. В паспорте
производится полная характеристика крана, чертеж общего вида крана с указанием
основных размеров, кинематические схемы всех механизмов, схемы запасовки
канатов, принципиальная электрическая схема управления электродвигателями
крана, включая цепи сигнализации и освещения, а также указания по выполнению
защитного заземления. Помимо этого, дается характеристика наземного кранового
пути с указанием ширины колеи, типа рельсов и шпал, а также сообщаются сведения
и испытании крана; приведены сертификаты металла основных элементов крана и его
канатов. Все перечисленные сведения обеспечивает завод-изготовитель.

Во второй части паспорта
предусмотрены формы, используемые при эксплуатации крана и заполняемые
владельцем. В эти формы заносят основные сведения о кране: его местонахождение;
лицо, ответственное за содержание крана в исправном состоянии; данные о ремонте
металлоконструкции и замены механизмов, канатов и грузозахватного крюка; запись
результатов освидетельствования и сведения о регистрации крана. К паспарту
прикладывают чертеж установки крана на строительной площадке с указанием
основных размеров (проект организации работ- ПОР) и справку, подтверждающую, что
крановых путь рассчитан на нагрузку от данного крана.

Листы паспорта должны быть
пронумерованы и прошнурованы. Паспорт хранят в техническом отделе у владельца
крана и передают вместе с краном новому владельцу.

Техническое описание и инструкция по
эксплуатации -ТО прилагается к крану заводом-изготовителем. Оно состоит из двух
разделов: часть первая-техническое описание, часть вторая – эксплуатация крана.
В первой части приведены: назначение и общее устройство крана; техническая
характеристика крана; состав, устройство работы деталей и механизмов, включая и
электрооборудование; контрольно-измерительные приборы и приборы безопасности;
инструмент и принадлежности. Во вторую часть ТО включены разделы: общие
указания; указания мер безопасности; подготовка крана к работе; порядок работы
на кране; характерные неисправности и методы их устранения; техническое
обслуживание; указания по текущему ремонту; правила хранения и консервации.

В приложении к инструкции ТО
приводятся электрические схемы крана, чертежи железобетонных плит балласта и
противовеса, чертежи звеньев специальных крановых путей (если такие
необходимы), карта смазывания, допускаемые механические повреждения
металлоконструкций крана, допуски на износ ответственных деталей механизмов,
ведомость подшипников и манжетных уплотнений и свидетельство о консервации.

Техническое описание и инструкцию по
эксплуатации хранят на рабочем месте машиниста, для чего в кабине крана
предусмотрен шкафчик. Машинист должен руководствоваться в своей работе этим
документом.

Инструкция по монтажу ИМ состоит из
следующих разделов: указания мер безопасности; подготовка крана к монтажу;
монтаж крана; монтаж крана по узлам; наладка; пуск, регулирование и обкатка;
сдача крана в эксплуатацию; демонтаж; перевозка крана; приложения. В приложении
производятся электрические схемы крана, включая монтажные, и журнал кабельной
разводки.

Инструкция ИМ может хранится как на
кране, так и в специальном подразделении, занимающимся перебазированием и
монтажом кранов.

При ремонте и обслуживании электрооборудования
грузоподъёмных машин необходимо:

производить осмотр и ремонт
электрооборудования грузоподъёмных машин;

производить подготовку
электрооборудования грузоподъёмных машин к техническому освидетельствованию.

При техническом обслуживании между ремонтами

В порядке текущей эксплуатации
дежурному электромонтёру по обслуживанию электрооборудования грузоподъёмных
машин разрешается в присутствии машиниста, имеющего группу по
электробезопасности 2 произвести следующие работы:

осмотр электрооборудования;

замену перегоревших ламп и плавких
вставок;

ремонт и замену электроаппаратов,
расположенных в кабине машиниста;

проверку исправности работы приборов
и устройств безопасности, освещения, сигнализации и блокировки, за исключением
приборов сигнализации о наличии напряжения на главных троллеях.

При обнаружении неисправностей, не
относящихся к перечню работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации,
дежурный электромонтёр должен доложить старшему по смене об обнаруженных
недостатках.

10. Правила техники безопасности
эксплуатации электрооборудования крана

Общие требования безопасности

К выполнению работ электромонтера по
ремонту и обслуживанию электрооборудования грузоподъемных машин допускаются
лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, обученные по
соответствующей программе и аттестованные квалификационной комиссией, а также
получившие инструктаж по безопасным методам работы непосредственно на рабочем
месте с оформлением в Журнале регистрации инструктажа. Электромонтер,
допущенный к ремонту и обслуживанию грузоподъемных машин, должен иметь группу
по электробезопасности не ниже III. Аттестованному электромонтеру выдается
удостоверение на право ремонта и обслуживания электрооборудования
грузоподъемных машин за подписью председателя комиссии, скрепленное гербовой
печатью. Допуск к работе электромонтера по ремонту и обслуживанию
грузоподъемных машин оформляется приказом по предприятию (цеху, участку) после
выдачи на руки удостоверения и инструкции по охране труда. Повторная проверка
знаний электромонтера, производящего ремонт и обслуживание грузоподъемных
машин, производится: периодически, не реже одного раза в 12 месяцев; при
переходе с одного предприятия на другое; по требованию лица, ответственного по
надзору за грузоподъемными машинами на предприятии, или инспектора
Госгортехнадзора.

Проверка знаний производится в
объеме инструкции по охране труда, соответствующих разделов “Правил
техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей” и
“Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов”.
Электромонтер, допущенный к самостоятельной работе по ремонту и обслуживанию
электрооборудования грузоподъемных машин, должен знать: инструкцию по охране
труда для электромонтеров при обслуживании общепроизводственного электрооборудования
напряжением до 1000 В;

основные положения общей
электротехники;

назначение, устройство и принцип
действия узлов, механизмов и электрооборудования грузоподъемных машин;

электрические схемы, закрепленные
для обслуживания грузоподъемных машин;

соответствующие разделы “Правил
техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей” и
“Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов”;

основные причины повреждений и
аварий на электрооборудовании грузоподъемных машин, уметь находить и устранять
их. Электромонтер обязан соблюдать правила внутреннего трудового распорядка
предприятия. Курить в производственных и вспомогательных помещениях и на
территории предприятия разрешается только в специально отведенных для этой цели
местах. При проведении работ на электромонтера могут воздействовать следующие
опасные и вредные производственные факторы: шум и вибрация от работающих
механизмов; электрический ток; производственный микроклимат. Электромонтер
должен быть обеспечен средствами индивидуальной защиты: комбинезоном
хлопчатобумажным; перчатками диэлектрическими; галошами диэлектрическими.
Электромонтер, допущенный к самостоятельной работе по ремонту и обслуживанию
электрооборудования грузоподъемных машин, должен: производить осмотр и ремонт
электрооборудования грузоподъемных машин; производить подготовку
электрооборудования грузоподъемных машин к техническому освидетельствованию.
Электромонтер по ремонту и обслуживанию грузоподъемных машин должен знать и
соблюдать правила личной гигиены. Электромонтер по ремонту и обслуживанию
грузоподъемных машин должен уметь оказать пострадавшему первую (доврачебную)
помощь при несчастном случае. В случае возникновения в процессе работы
каких-либо вопросов, связанных с ее безопасным выполнением, необходимо
обратиться к лицу, ответственному за безопасное производство работ. Обученный и
аттестованный электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования
грузоподъемных машин несет полную ответственность за нарушение требований
настоящей Инструкции согласно действующему законодательству. Требования
безопасности перед началом работы Прежде чем приступить к работе, электромонтер
должен ознакомиться с записями в оперативном журнале, принять от
электромонтера, сдавшего смену, утвержденную энергетиком техническую
документацию, защитные средства по технике безопасности, сделать запись о
принятии смены в оперативном журнале и расписаться. Убедиться в достаточном
освещении рабочего места. Привести в порядок рабочее место, убрать все
предметы, которые могут помешать безопасной работе.

Надеть полагающуюся спецодежду,
подготовить исправные и испытанные индивидуальные средства защиты
(диэлектрические перчатки, галоши). Обо всех замеченных недостатках на рабочем
месте поставить в известность мастера или руководителя работ и до их указаний к
работе не приступать. Лицо, ответственное за содержание грузоподъемных машин в
исправном состоянии, до начала ремонта обязано сделать в вахтенном журнале
машиниста (крановщика) ремонтируемого крана запись следующего содержания:
“Разрешаю производителю работ тов. ______________произвести ремонт
электрооборудования крана № ___ по ________ виду ремонта с ___ ч ____ мин ____
числа _____ месяца _______ года ____ до ____ ч _____ мин _____ числа _____
месяца _____ года” и подписаться. 4.

Требования безопасности в аварийных
ситуациях При несчастном случае пострадавший или очевидец, бывший при этом,
обязан немедленно известить мастера или начальника участка, которые должны
организовать оказание первой (доврачебной) помощи пострадавшему и направить его
в лечебное учреждение.

При тяжелом несчастном случае
немедленно вызвать “скорую помощь” и известить администрацию.
Устранение неисправностей электрооборудования грузоподъемных машин должно
производиться только при отключении крана от питающей сети.

Заключение

Выполнен расчет и выбор мощности
двигателя подъема. По расчетной мощности был выбран двигатель МТН 512-8.
Выбранный двигатель проверен на перегрузочную способность, пусковое время и
пусковой момент. В зависимости от массы поднимаемого груза с коэффициентом
запаса по расчетному тормозному моменту, для фиксации механизма в отключенном
состоянии выбран – электромагнит ТКТГ тип 300М. По номинальному току ротора
двигателя выбран контроллер КС-160 для механизма подъема и пускорегулирующие
резисторы для каждой ступени по стандарту разбивки сопротивлений на ступени для
контроллера. По расчетным значениям токов статорных цепей двигателей подъема,
тележки и моста выбраны питающие кабели и троллеи крана с проверкой на потерю
напряжения. Рассчитаны необходимые параметры уставок реле максимального тока,
выбраны элементы защитной панели.