Проект электрооборудования мостового крана

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования

«Череповецкий лесомеханический техникум им. В.П. Чкалова»

Специальность 140 613: «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования»

Курсовой проект по дисциплине «Электрическое и электромеханическое оборудование»

Тема: «Проект электрооборудования мостового крана«

1. Общая часть

1.1 История развития электропривода

1.2 Характеристика мостовых кранов

2. Расчетная часть

2.1 Расчет мощности приводного механизма

2.2 Выбор схемы управления

2.3 Выбор аппаратуры управления и защиты

2.4 Разработка схемы соединений

2.5 Устройство и назначение тормозного устройства

3. Техника безопасности при обслуживании мостовых кранов

Заключение

1. Общая часть

1.1 История развития электропривода

Научно-технический прогресс, автоматизация и комплексная механизация технологических и производственных процессов определяют постоянное совершенствование и развитие современного ЭП. В первую очередь это относится к все более широкому внедрению автоматизированных ЭП с использованием разнообразных силовых полупроводниковых преобразователей и микропроцессорных средств управления. Постоянно появляются и новые типы электрических машин и аппаратов, датчиков координат переменных и других компонент, применяемых в ЭП.

Расширение и усложнение выполняемых функций ЭП, использование в них новых элементов и устройств, все более широкое включение ЭП в системы автоматизации технологических процессов требуют высокого уровня подготовки специалистов, занимающихся их проектированием, монтажом, наладкой и эксплуатацией.

Историю ЭП обычно начинают отсчитывать с разработки русским академиком Б. С. Якоби первого двигателя постоянного тока вращательного движения. Установка этого двигателя на небольшой катер, который в 1838 году совершил испытательные рейсы по Неве, является первым примером реализации ЭП. В дальнейшем ЭП стали применять, например, для наведения артиллерийской установки, перемещения электродов дуговой лампы, привода швейной машинки. Однако из-за отсутствия экономичных источников электроэнергии постоянного тока ЭП долгое время не находил широкого применения и основным являлся тепловой привод. Не изменило кардинально этого положения и создание в 1870 году промышленного электрического генератора постоянного тока, а также появление однофазной системы переменного тока.

Толчком к развитию ЭП явилась разработка в 1889 году М. О. Доливо-добровольского системы трехфазного тока и появление трехфазного асинхронного электродвигателя, что создало технические и экономические предпосылки для широкого использования электрической энергии, а значит, и ЭП.

Первой научной работой по теории электропривода явилась опубликованная в 1880 году в журнале «Электричество» статья русского инженера Д. А. Лачинова «Электромеханическая работа», в которой на научной основе были показаны преимущества электрического распределения механической энергии. В современном промышленном и сельскохозяйственном производстве, на транспорте, в строительстве, в быту применяются разнообразные технологические процессы, для реализации которых человеком созданы тысячи различных машин и механизмов.

Электрификация нашей страны и широкое применение в народном хозяйстве электроприводов началась после принятия и реализации государственного плана электрификации России — плана ГОЭЛРО, который предусматривает широкое строительство новых и реконструкцию старых электростанций, строительство новых линий электропередач, развитие электротехнической промышленности.

Дальнейшее развитие электрификации и автоматизации технологических процессов, создание высокопроизводительных машин, механизмов и технологических комплексов во многом определяется развитием электрического привода.

Одновременно происходило дальнейшее развитие и теории электропривода. Впервые как самостоятельная дисциплина теория электропривода представлена в книге С. А. Ринкевича «Электрическое распределение механической энергии», вышедшей в 1925 году.

Возможности использования современных ЭП продолжают постоянно расширяться за счет достижений в смежных областях науки и техники — электромашиностроение и электроаппаратостроение, электронике и вычислительной технике, автоматике и механике. Такое широкое применение ЭП объясняется целым рядом его преимуществ по сравнению с другими видами приводов: использование электрической энергии, распределение и преобразование её в другие виды энергии, разнообразие конструктивного исполнения, что позволяет рационально соединять привод с исполнительным органом рабочей машины.

К основным направлениям развития современного ЭП относятся:

— Разработка и выпуск комплектных регулируемых ЭП с использованием современных преобразователей и микропроцессорного управления;

— Повышение эксплуатационной надежности, унификация и улучшение энергетических показателей ЭП;

— Расширение области применения регулируемого асинхронного ЭП и использование ЭП с новыми типами двигателей, а именно линейными, шаговыми, вентильными, вибрационными, повышенного быстродействия, магнитогидродинамическими и другие…

— Развитие научно-исследовательских работ по созданию математических моделей и алгоритмов технологических процессов. А также машинных средств проектирования ЭП;

— Подготовка инженерно-технических и научных кадров, способных проектировать, создавать и эксплуатировать современный автоматизированный электропривод.

Решение этих и ряда других проблем позволит существенно улучшить технико-экономические характеристики ЭП и создать тем самым базу для дальнейшего технического прогресса во всех отраслях промышленного производства, транспорта, сельского хозяйства и в быту.

1.2 Характеристика мостовых кранов

Мостовой кран — кран, у которого несущие элементы конструкции опираются непосредственно на крановый путь.

Мостовой кран в ЦРГ установлен внутри производственного корпуса и предназначен для подъема, опускания и перемещения различных грузов при производстве монтажных, ремонтных и погрузочно-разгрузочных работ. Мостовыми краны называются по отличительной конструкции продольных (главных) и поперечных (концевых) балок, выполненных в виде моста; сваренные между собой продольные и поперечные балки передвигаются по рельсовому пути, уложенному на подкрановые балки, закрепленные на консолях колонн здания (цеха, корпуса) или эстакады открытой площадки.

Металлические конструкции мостов выполняют двухили однобалочными. Наибольшее применение нашли двух балочные мосты. Опорный мостовой кран передвигается по рельсам, уложенным на металлических или железобетонных подкрановых балках, опирающихся на колонны здания или открытую эстакаду. Подвесной мостовой кран передвигается по нижним полкам двутавровых балок, закрепленных под нижними поясами строительных ферм здания.

К основным параметрам мостовых кранов относятся: грузоподъемность, пролет моста, высота подъема, скорость подъема, скорость передвижения крана, скорость передвижения грузовой тележки, масса крана.

Электрооборудование мостовых кранов по назначению подразделяется на основное и вспомогательное. Основным является оборудование электропривода, вспомогательным — оборудование рабочего и ремонтного освещения, сигнализации, измерительной аппаратуры.

К основному электрооборудованию мостовых кранов относятся:

асинхронные электродвигатели трехфазного переменного тока;

аппараты управления электродвигателями — контроллеры, командоконтроллеры, контакторы, магнитные пускатели, реле управления;

аппараты регулирования частоты вращения электродвигателей — пускорегулирующие резисторы, тормозные машины;

аппараты управления тормозами — тормозные электромагниты и электрогидравлические толкатели;

аппараты электрической защиты — защитные панели, автоматические выключатели, реле максимального тока, реле минимального напряжения, тепловые реле, предохранители и другие аппараты, обеспечивающие максимальную и нулевую защиту электродвигателей;

аппараты механической защиты — конечные выключатели и ограничители грузоподъемности, обеспечивающие защиту крана и его механизмов от перехода крайних положений и перегрузки;

полупроводниковые выпрямители;

аппараты и приборы, используемые для различных переключений и контроля

Для привода механизмов на мостовых кранах в основном устанавливают асинхронные электродвигатели трехфазного переменного тока как с короткозамкнутым, так и с фазным ротором кранового исполнения. Эти электродвигатели отличаются повышенной перегрузочной способностью как в механическом, так и в электрическом отношении. Кратность максимального вращающего момента этих электродвигателей по отношению к номинальному при повторном кратковременном режиме с ПВ, равным 25%, составляет 2,5−3. Указанные электродвигатели изготавливают в закрытом исполнении, с внешним обдувом и с противосыростной изоляцией.

Контроллеры на мостовых кранах предназначены для управления работой (пуска, остановки, регулирования частоты вращения, изменения направления вращения) электродвигателей.

Применяют контроллеры силовые ККТ и магнитные дистанционного управления. Магнитные контроллеры предназначены в электрооборудовании мостовых кранов для управления электроприводом на расстоянии. Все переключения в них осуществляются при помощи контакторов. Магнитный контроллер обладает рядом преимуществ по сравнению с силовым контроллером. Магнитным контроллером любой мощности управляют с помощью малогабаритного командоконтроллера без применения значительного усилия машиниста (крановщика).

Контакторы магнитных контроллеров более износоустойчивые, чем контакты кулачковых контроллеров, Применение магнитных контроллеров позволяет автоматизировать операции пуска и торможения двигателя, что упрощает управление приводом и предохраняет двигатель от перегрузок. В комплект магнитных контроллеров асинхронными двигателями трехфазного переменного тока с фазным ротором, входят командоконтроллер, контакторная панель и пускорегулирующие резисторы. В отличие от силового контроллера командоконтроллер) не имеет контактов, рассчитанных на прохождение больших токов. Взамен них применены контактные мостики.

В электроприводе мостовых кранов применяют также трех полюсные контакторы для замыкания и размыкания силовых электрических цепей.

Для пуска, остановки и реверсирования асинхронных электродвигателей трехфазного переменного тока с короткозамкнутым ротором, а также для замыкания и размыкания (коммутации электрических цепей) используются в электрооборудовании мостовых кранов магнитные пускатели. Такие пускатели автоматически отключают двигатели при понижении напряжения и не допускают самопроизвольного включения двигателя после восстановления напряжения.

Электрооборудование мостовых кранов оснащено реле различного назначения и исполнения. В электрических схемах мостовых кранов встречаются реле: тепловое, максимального тока, времени, промежуточное, минимального тока, тепловое реле.

В цепи ротора электродвигателей для их плавного разгона, торможения и регулирования, частоты вращения применяют резисторы. Их устанавливают также в цепях управления и сигнализации, где они выполняют функцию ограничения напряжения или тока.

Для снятия силовых (замыкающих) пружин двух колодочных тормозов и растормаживания рабочих механизмов мостовых кранов применяют специальные тормозные электромагниты) и электрогидравлические толкатели.

Понижение напряжения с 380 В до 24 В или до 12 В для питания осветительных переносных ламп осуществляется на мостовых кранах с помощью однофазных трансформаторов. Для питания электронагревателей кабины машиниста (крановщика), опускания груза в режиме динамического торможения на кранах устанавливают трехфазные трансформаторы, обеспечивающие понижение напряжения с 380 В до 36 В. На кране имеются также измерительные трансформаторы для подключения амперметров. Необходимый для потребления в электрооборудовании мостовых кранов постоянный ток получают путем преобразования переменного тока в постоянный через выпрямители.

Среди применяемых на мостовых кранах видов электрооборудования особое место занимают конечные выключатели, непосредственно связанные с обеспечением безопасной работы кранов. На мостовых кранах применяют выключатели типов КУ, ВК, ВУ, ВПК.

Для защиты электрооборудования и электрических сетей от больших токов предусмотрены плавкие предохранители. На мостовых кранах применяют трубчатые предохранители без наполнения ПР-2 и с наполнением ПН2, НПР, НПН.

Предотвращение нарушения нормальных условий работы электрических цепей крана (перегрузка, короткое замыкание) производится с помощью автоматических выключателей.

Кроме электрических аппаратов, для частой коммутации цепей электроприводов на мостовых кранах применяют различные конструкции рубильников и выключателей периодической коммутации цепей управления и силовых цепей.

Выключатели периодической коммутации с ручным и ножным приводом используют соответственно для отключения линейного контактора и включения цепей управления. Выключатели с ручным приводом служат в качестве аварийных выключателей и имеют обозначение ВУ. Выключатели с ручным управлением применяют в ряде случаев в режиме командоконтроллеров.

Для передачи электрической энергии применяются провода, кабели и шнуры. Изолированный провод имеет токопроводящие жилы, заключенные в изолированную оболочку (резиновую, винилитовую, полихлорвиниловую). Кабели обычно имеют защитную герметическую металлическую (алюминиевую, свинцовую), резиновую или винилитовую оболочку. Для монтажа электропроводки на мостовых кранах применяют исключительно провод с изоляцией. При этом для предохранения от механических повреждений провода прокладывают в отдельных газовых трубах, металлических рукавах или плетеной металлической оболочке. Кабели и провода разделяются: по роду изоляции — неизолированные и изолированные (при этом существует большое количество видов изоляции); по материалу проводящих жил — медные, алюминиевые; по форме и конструкции проводящей жилы — сплошные или многопроволочные, круглые жилы, секторные или сегментные жилы; по роду защитных оболочек — кабели, освинцованные, с голой свинцовой оболочкой, со свинцовой оболочкой и с броней из стальной ленты.

К электрооборудованию относятся нагревательные приборы, кондиционеры, розетки кабины машиниста (крановщика).

Таблица 1. Технические характеристики мостового крана

2. Расчетная часть

2.1 Расчет мощности приводного механизма

Мостовые краны оборудованы механизмами подъема, передвижения моста и передвижения тележки.

Задачами выбора электродвигателей являются определение принципиальной возможности функционирования двигателя, обеспечение долговечности двигателя и удовлетворительных свойств пары механизм-двигатель, нахождение наиболее экономичного варианта.

Исходные данные, необходимые для расчета и выбора электродвигателя грузоподъемного механизма:

Грузоподъемность крана 35 т

Масса крюка 1 т

Высота подъема 25 м

Скорость подъема 12 м/мин

КПД механизма при нагрузке 0,8

КПД механизма при холостом ходе 0,35

Диаметр барабана лебедки 800 мм

Передаточное число полиспаста 4

Передаточное число редуктора 30

Производительность 200т/час

Напряжение переменное 380 В

Определим статический момент при подъеме груза по формуле [4 с.119]:

(1)

где грузоподъемность, Н; -вес крюка, Н;

— диаметр барабана, м;

— КПД механизма при нагрузке;

i_р— передаточное число редуктора;

— число полиспаста.

Определим статический момент при опускании груза (тормозной спуск) по формуле: [4 с.119]

(2)

Определим статический момент при подъеме крюка без груза по формуле:[4с.118]

(3)

гдеКПД механизма при х.х.

Определим статический момент при опускании крюка без груза по формуле:[4с.118]

(4)

Определим средний эквивалентный момент по формуле:

(5)

Определим частоту вращения двигателя: [4с.125]

(6)

где скорость подъема, м/мин.

Определим среднюю эквивалентную мощность по формуле: [4с.123]

(7)

Определим число циклов за 1 час по формуле: [4с.123]

(8)

где Q -производительность, т/час;

G_н— грузоподъемность, т.

Определим продолжительность цикла: [4с.123]

(9)

Определим время работы за одну операцию по формуле: [4с.123]

(10)

гдевысота подъема, м;

— скорость подъема, м/сек Определим время работы за один цикл по формуле: [4с.123]

(11)

Определим время одной паузы по формуле: [4с.123]

(12)

Определим продолжительность включений по формуле: [4с.111]

(13)

Пересчитаем мощность двигателя при ПВр=83,3% на стандартную, при ПВст=60% по формуле: [4с.123]

(14)

Определим мощность электродвигателя с учетом коэффициента запаса по формуле: [4с.123]

(15)

где К_з— коэффициент запаса (К_з=1,05−1,1)

Исходя из данных расчетов выбираем два электродвигателя, так как кран с двумя подъемами. Данные заносим в таблицу.

Таблица 2. Технические данные двигателя

(МТН7112−10-асинхронный двигатель краново-металлургический, работающий при повышенных температурах, Н-класс нагревостойкости, 7-габарит, 1-серия, 1-длина, 10-число полюсов) Проверяем выбранный двигатель на перегрузочную способность:

гдемаксимальный момент выбранного двигателя, Нм;

М_мах— максимальный момент рассчитанного двигателя, Нм;

М_ном— номинальный момент Выбранный двигатель подходит.

Построим нагрузочную диаграмму.

Рисунок 1. Нагрузочная диаграмма

2.2 Выбор схемы управления

Схемы управления крановыми двигателями могут быть симметричными и несимметричными относительно нулевого положения силового контроллера или командоконтроллера. Симметричные схемы применяют для приводов механизмов передвижения, а в некоторых случаях и для приводов механизма подъёма. В таких случаях при одинаковом по номеру положениях рукоятки контроллера при движении в разные стороны двигатель работает на аналогичных характеристиках. Несимметричные схемы используют для приводов механизмов подъёма, когда при подъёме и спуске груза требуется, чтобы двигатель работал на различных характеристиках.

Магнитные контроллеры применяются преимущественно для управления двигателями кранов с тяжелыми режимами работы.

Обмотка статора двигателя подключается через реверсирующие двухполюсные контакторы КМ1 и КМ2. Резисторы в цепях ротора двигателя выводятся посредством контакторов КМ3-КМ7. Схема позволяет получить: автоматический пуск на естественную характеристику в функции независимых выдержек времени, создаваемых реле КН1-КН3, питание катушек которых производится через выпрямитель от защитной панели; работу на трёх промежуточных скоростях; торможением противовключением.

В цепь якоря двигателя включены: обмотка возбуждения, катушка тормозного электромагнита и четыре ступени сопротивления, предназначенные для пуска, торможения и регулирования угловой скорости.

Схема контроллера обеспечивает работу двигателя в двигательном режиме и в режиме противовключения.

Защита силовой цепи и цепи управления достигается с помощью автоматических выключателей и предохранителей.

Все параметры автоматов должны соответствовать их работе как в обычном, так и в аварийном режимах, а конструктивное исполнение — условиям размещения.

Номинальный ток автомата должен быть не ниже тока продолжительного режима установки, а сам аппарат не должен отключатся при предусмотренных технологических перегрузках.

2.3 Выбор аппаратуры управления и защиты

электропривод мостовой кран тормоз

Для обеспечения безаварийной работы мостовые краны снабжают приборами и устройствами безопасности: концевыми выключателями; буферными устройствами; ограничителями грузоподъемности или массоизмерительными устройствами, указывающими массу поднимаемого груза; блокировочными устройствами; устройствами, предотвращающими столкновение кранов, которые работают на одних крановых путях; приспособлениями для исключения выпадения строп из зева грузовых крюков; звуковой и световой сигнализацией и средствами коллективной защиты от поражения электрическим током; ключ маркой.

Концевые выключатели применяют для автоматического отключения от электрической сети приводного электродвигателя механизма подъема груза при подходе крюковой подвески к главным балкам моста, а также при подходе к концевым упорам крана или грузовой тележки при номинальной скорости передвижения более 32 м/мин. После остановки механизма концевой выключатель не должен препятствовать движению механизма в обратном направлении.

Буферные устройства предназначены для смягчения возможного удара мостового крана или его тележки об упоры, а также кранов один о другой. Буфер содержит упругий элемент, который поглощает кинетическую энергию поступательно движущихся масс крана или тележки в момент соударения.

Ограничитель грузоподъемности служит для отключения приводного электродвигателя механизма подъема груза, если масса поднимаемого груза превышает паспортную грузоподъемность крана на 25%.

Для определения массы транспортируемого груза краном применяют массоизмерительное устройство.

Электрические и электромеханические устройства блокировки служат для повышения безопасности управления мостовым краном. К числу таких блокировок относятся: механическая блокировка вводного рубильника ключ маркой, электромеханическая блокировка двери кабины, потолочного люка, нулевая блокировка.

Для выбора аппаратов защиты нахожу номинальный ток двигателей грузозахватного механизма по формуле:[12 с.245]

(16)

где Р- мощность двигателей, Вт;

U— напряжение, В;

— КПД;

соs-коэффициент мощности.

Выбираю автоматический выключатель.

Все параметры автоматов должны соответствовать их работе как в обычном, так и в аварийном режимах, а конструктивное исполнениеусловиям размещения.

Номинальный ток автомата должен быть не ниже тока продолжительного режима установки, а сам аппарат не должен отключатся при предусмотренных технологических перегрузках.

Защита установки от перегрузок по току будет обеспечена, если номинальный ток автомата с тепловым расцепителем будет равен или насколько больше номинального тока защищаемого объекта.

Уставки тепловой и максимальной токовой защит электродвигателей должны соответствовать уровням соответствующих токов двигателей. Максимальная токовая защита не должна срабатывать при пуске двигателя, для чего ее ток уставки выбирается по соотношению .

Защита от перегрузки (тепловая защита) считается эффективной при следующем соотношении ее тока уставки и номинального тока двигателя .

Для двигателя

.

Ток уставки электромагнитного расцепителя

.

Для двигателя

.

Данные автоматического выключателя заношу в таблицу.

Таблица 3. Технические данные автоматического выключателя

Выбираю предохранитель, для защиты от к.з.

Таблица 4. Технические данные предохранителя

Выбираю контакторы, по напряжению в силовой части схемы. Данные заношу в таблицу.

Таблица 5. Технические данные контакторов

Выбираю пакетные выключатели Они выбираются по роду и величине напряжения, току нагрузки, количеству переключений, которое они допускают по условиям механической и электрической износостойкости, а также конструктивному исполнению.

Таблица 6. Технические данные пакетных выключателей

Выбираю кулачковый контроллер серииККТ-60А для управления асинхронным двигателем с напряжением 380 В. Он имеет до 12 силовых контактов на номинальные токи до 63А, а так же маломощные контакты для коммутации сетей управления.

Цепь управления Принимаю ток цепи управления 10А.

Выбираю командоконтроллер для коммутации нескольких маломощных электрических цепей.

Таблица 7. Технические данные командоконтроллера

Выбираю кнопки управления Таблица 8. Технические данные кнопок управления

Выбираю магнитные пускатели, предназначенные для пуска, остановки и защиты асинхронных электродвигателей.

Таблица 9. Технические данные магнитных пускателей

Выбираю автоматический выключатель в цепи управления

Таблица 10. Технические данные автоматического выключателя

Выбираем лампу накаливания

Таблица 11. Технические данные ламп осветительных

Выбираю универсальный переключатель

Таблица 12. Технические данные универсального переключателя

2.4 Разработка схемы соединений

Таблица 13. Разработка схемы соединений

2.5 Устройство и назначение тормозного устройства

В мостовых электрических кранах применяют колодочные и дискоколодочные тормоза. В колодочных тормозах тормозные колодки прижимаются к наружной поверхности тормозного шкива. В дискоколодочных тормозах тормозные колодки выполнены плоскими и прижимаются они к торцовым поверхностям диска. Тормоза мостовых кранов замкнутые, т. е. их колодки прижаты к тормозному шкиву или диску в нормальном состоянии, когда отключены приводной электродвигатель механизма и привод тормоза. Усилие замыкания тормоза (усилие прижатия колодок к шкиву или диску) создается постоянно действующей внешней силой предварительно сжатой замыкающей пружины. Эти тормоза размыкаются, освобождая механизмы крана, только при включении привода тормоза одновременно с включением приводного электродвигателя механизма. Крановые тормоза приводятся в действие автоматически при отключении приводного электродвигателя механизма. Тормоза механизмов мостовых кранов не создают сил сопротивления при работе механизма, а стопорят механизм только в конце движения при отключении от электрической сети приводного электродвигателя и удерживают механизм на месте при стоянке.

Действие крановых тормозов основано на использовании сил трения, возникающих при прижатии неподвижных колодок к вращающемуся тормозному шкиву или диску. Значение создаваемой при этом силы трения зависит в основном от усилия прижатия колодок к тормозному шкиву и коэффициента трения между шкивом и колодками. Колодка прижимается к тормозному шкиву под действием усилия замыкающей пружины. Это усилие зависит от степени поджатая, т. е. осадки пружины, и от длины пружины в сжатом состоянии. Регулируя длину пружины в сжатом состоянии, можно увеличить или уменьшить усилие прижатия колодок к тормозному шкиву.

Коэффициент трения зависит от свойств материалов, из которых изготовлены тормозные колодки и шкив, а также от состояния поверхности трения тормозного шкива — наличия смазочного материала, влаги, ржавчины, рисок и канавок. Для повышения стабильности коэффициента трения и увеличения срока службы тормоза тормозные шкивы подвергают термической обработке, чаще всего токами высокой частоты до заданной твердости. Тормозные колодки снабжают фрикционными накладками, изготовленными из смеси асбестовой ваты с различными каучуками или смолами. Такие накладки обладают стабильным и высоким значением коэффициента трения. Таким образом, при работе тормоза сила трения создается при прижатии фрикционных накладок к термообработанной поверхности трения тормозного шкива.

При торможении кинетическая энергия движущегося механизма преобразуется в тепловую энергию нагрева поверхности тормоза. В тяжелом и весьма тяжелом режимах работы кранов температура поверхности трения тормоза может достигать 200 °C и более. Одним из недостатков фрикционных накладок крановых колодочных тормозов является то, что при сильном нагреве коэффициент трения накладки по шкиву начинает уменьшаться. При этом пропорционально уменьшается сила трения и увеличивается путь торможения, что может привести к аварии крана. По этой причине нельзя использовать мостовой кран в режиме более тяжелом, чем режим, указанный в его паспорте. Фрикционные накладки быстро изнашиваются, если усилие их прижатия к тормозному шкиву превышает заданное значение.

При работе тормоза в результате действия сил трения возникает тормозной момент. Тормозной момент зависит от силы трения и диаметра тормозного шкива. С увеличением диаметра шкива при одинаковых условиях прижатия колодок к шкиву и коэффициенте трения тормозной момент увеличивается. Поэтому на разных крановых механизмах установлены тормоза с разными диаметрами тормозных шкивов.

Для полной остановки и удержания механизма или поднятого груза в неподвижном состоянии необходимо, чтобы тормозной момент тормоза был больше крутящего момента, создаваемого приводным двигателем механизма или массой поднятого груза. Превышение тормозного момента по сравнению с крутящим называют коэффициентом запаса торможения. Для тормозов механизма подъема груза в зависимости от режима работы коэффициента запаса торможения должен быть не менее 1,5.

В зависимости от скорости начала торможения, тормозного момента и массы крана или поднимаемого груза грузовая тележка, кран или груз при торможении будут проходить до полной остановки определенный путь, который называют тормозным путем.

Электрогидравлический толкатель, являющийся приводом тормозов, состоит из корпуса, в который установлен цилиндр. Ниже цилиндра установлен насос с приводным электродвигателем. Электродвигатель асинхронный, трехфазный, фланцевого типа с короткозамкнутым ротором, мощностью 0,2 кВт. На валу электродвигателя установлены колесо насоса с крыльчаткой центробежного насоса. В конструкции крыльчатки применены прямые радиальные лопатки, которые обеспечивают нормальную работу толкателя независимо от направления вращения вала электродвигателя. Станина электродвигателя прикреплена болтами к корпусу электродвигателя. Места разъемов уплотняются кольцами из маслостойкой резины, от протекания масла по штоку также предусмотрено уплотнение. Масло в электродвигатель заливают через отверстие, закрываемое пробкой, а сливают через отверстие, расположенное внизу станины. Внутренняя полость толкателя наполняется трансформаторным маслом, после этого для удаления воздуха необходимо закрыть пробку и выполнить пятикратное включение толкателя под нагрузкой на шток 100−250 Н. Затем масло доливают до тех пор, пока оно не начнет пониматься по наливному каналу. При отсутствии питания в статорной обмотке электродвигателя гидротолкателя колодки под действием пружины через стержень, верхний рычаг и шток передают усилие на рычаг. Рычаги, поворачиваясь на пальцах, плотно прижимают колодки к поверхности тормозного шкива, создавая необходимую силу трения. При включении механизма включается и электродвигатель электрогидротолкателя. После выключения электродвигателя гидротолкателя пружина снова прижимает колодки к шкиву.

К преимуществам электрогидравлических толкателей в сравнении с электромагнитами относят возможность регулирования времени срабатывания тормоза, плавное нарастание тормозного момента, большое число включений, высокую долговечность, простоту эксплуатации, бесшумность и пр.

3. Техника безопасности при обслуживании мостовых кранов

Безопасная работа грузоподъемных кранов может быть обеспечена путем соблюдения требований нормативных документов по технике безопасности. Организация службы по соблюдению требований безопасности труда при эксплуатации кранов должна осуществляться в соответствии со СНиП 12−03−99 «Безопасность труда в строительстве. Часть I. Общие требования», «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов». Предприятие, эксплуатирующее кран, назначает ответственных за безопасное производство работ по перемещению грузов кранами на объектах.

Предприятие — владелец крана согласовывает проект производства работ для установки крана на объекте; проводит частичное и полное техническое освидетельствование крана; периодически проверяет (осматривает) состояние крана и опорного основания; проверяет соблюдение установленного Правилами Госгортехнадзора РФ порядка допуска рабочих к управлению и обслуживанию крана; участвует в комиссиях по аттестации и периодической проверке знаний требований безопасности труда машинистом (крановщиком) и обслуживающим персоналом, принимает меры по соблюдению требований безопасности труда при эксплуатации крана и устранению неисправностей его составных частей и сборочных единиц; назначает машиниста (крановщика) для работы на кране и обеспечивает его производственной инструкцией по безопасному ведению работ.

Предприятие, эксплуатирующее кран, обеспечивает объект проектом производства работ (ППР); составляет перечень применяемых мероприятий, обеспечивающих безопасное производство работ в зоне действия крана; устраивает подкрановые пути для движения крана у строящегося сооружения; проверяет выполнение технического освидетельствования съемных грузозахватных приспособлений и их маркировку; назначает стропальщиков для обвязки и зацепки грузов при их перемещении краном; определяет и указывает машинисту и стропальщикам место и порядок безопасного складирования и монтажа конструкций; инструктирует машиниста (крановщика) и стропальщиков по вопросам безопасного выполнения предстоящей работы; не допускает без наряда-допуска производства монтажных и погрузочно-разгрузочных работ кранами вблизи линии электропередачи; обеспечивает в соответствии с нормами освещение места производства работ в ночное время; не допускает в рабочую зону крана посторонних лиц; обеспечивает сохранность крана по окончании смены.

В Инструкции по монтажу указывается, при какой скорости ветра должны быть прекращены работы по монтажу, демонтажу крана. Запрещается проводить монтажные работы на высоте при гололеде, в ночное время, в грозу, туман и при температуре воздуха ниже -20° С. Вести монтаж ночью можно только в случае аварии. Запрещается спускать или поднимать башню ночью. При работе в темное время монтажная площадка должна быть освещена. При гололеде монтажная площадка должна быть посыпана песком. Кран перед подъемом очищают от снега и льда. Не допускается применение обледенелых канатов для строповки. Управлять механизмами крана при монтаже разрешается только монтажникам, имеющим соответствующее удостоверение. При монтаже и демонтаже крана запрещается: крепить элементы конструкции неполным количеством болтов; устанавливать кран у котлована с неукрепленными откосами; вести в зоне монтажа или демонтажа какие-либо работы, не относящиеся непосредственно к монтажу.

Для уменьшения воздействия опасных и вредных производственных факторов работы по перемещению грузов кранами, техническому обслуживанию и ремонту машинист (крановщик) должен выполнять, применяя средства индивидуальной защиты. Основным средством защиты от производственных загрязнений и механических повреждений служит спецодежда: костюм мужской или женский, состоящий из куртки с брюками или полукомбинезоном. Спец обувь предназначена для защиты ног машиниста от холода, механических повреждений, масла и т. п. Для работ на открытом воздухе в зимнее время машинист (крановщик) одевает ватную куртку, брюки и валенки, которые весной он сдает на летнее хранение. Для защиты рук от механических повреждений при проведении работ по техническому обслуживанию и ремонту крана машинист должен пользоваться специальными рукавицами. Каска необходима для защиты головы от механических повреждений и поражения электрическим током. Машинисту (крановщику) выдается каска темного или оранжевого цвета. Каски белого цвета предназначены для менеджеров. Каски могут снабжаться устройствами для защиты от шума. При проведении работ на высоте машинист (крановщик) должен пользоваться предохранительным поясом.

Перед началом работы машинист (крановщик) осматривает кран, проверяет исправность тормозов и приборов безопасности, знакомится с рабочей зоной на объекте и устанавливает кран в ней в соответствии с проектом производства работ, проверяет исправность подкрановых путей, грузозахватных устройств; определяет маркировку перемещаемых грузов, знакомится с опасными грузами и веществами. Машинист (крановщик) участвует в ЕО1) просматривает записи в вахтенном журнале и, если может, устраняет зафиксированные в этом журнале неполадки крана или сообщает о них до начала работы лицу, ответственному за исправное состояние крана. Запрещается приступать к работе, если при этом выявлены неисправности: трещины или деформация в несущих металлоконструкциях крана ослабленные зажимы в местах крепления канатов, сверхнормативные обрывы проволок или поверхностный износ, повреждения деталей тормоза грузовой лебедки и устройств безопасности.

Перед пуском крана с него убирают все приспособления, инструменты и незакрепленные детали; убеждаются, что правильно и надежно установлены плиты противовеса и балласта, рельсовые противоугонные захваты; удаляют людей с крановых путей.

Во время работы машинист (крановщик) выполняет следующее:

не допускает на кран посторонних лиц;

проверяет уклон площадки, на которой стоит кран; допускается уклон не более 3°;

соблюдает расстояние от бровки котлована или траншеи до ближайшей опоры (колеса, гусеницы, выносной опоры) крана;

выполняет рабочие движения по сигналу стропальщика;

контролирует массу поднимаемых грузов и вылет по указателю в кабине или закрепленному на стреле);

перед подъемом груза предупреждает стропальщика и всех находящихся около крана о необходимости освободить рабочую зону крана;

устанавливает грузозахватное устройство так, чтобы исключить косое натяжение грузового каната (при подъеме груза расстояние между ним и крюковой подвеской должно быть 0,5 м);

перемещаемые в горизонтальном направлении грузы приподнимает на 0,5 м выше встречающихся на пути предметов; следит за отсутствием людей в просвете между поднимаемым или опускаемым грузом и выступающими частями, зданий и транспортных средств;

приостанавливает работу крана при неравномерной укладке каната или спадании его с барабана.

Запрещается:

без наряда-допуска устанавливать кран или перемещать груз на расстояние ближе 30 м от крайнего провода действующей линии электропередачи;

одновременно работать имеющимися на кране двумя механизмами подъема (основном и вспомогательным);

выполнять рабочие движения на взрывопожароопасной территории без присутствия лица, ответственного за перемещение грузов кранами;

допускать к обвязке и зацепке грузов рабочих, не имеющих прав стропальщика;

поднимать грузы неизвестной массы;

поднимать защемленные грузом грузозахватные устройства и железобетонные изделия с поврежденными петлями.

Перемещать грузы электромагнитной плитой разрешается только в специально отведенных местах склада (пункта грузопереработки). При разгрузке автомашин не разрешается перемещать электромагнитную плиту с грузом над кабиной автомашины, а при разгрузке железнодорожных вагонов — над составом. Необходимо постоянно следить за правильностью намотки кабеля подъемного электромагнита на барабан. Машинист не имеет права покидать кабину, если на электромагнитной плите есть груз. При работе с грейфером необходимо следить, чтобы челюсти плотно закрывались. Нельзя допускать сильного ослабления грузового каната и выхода его из ручья барабана.

При приближении грозы и ураганного ветра опускают груз и прекращают работу.

По окончании смены машинист (крановщик) обязан: не оставлять груз в подвешенном состоянии; поставить кран в отведенное для него место и закрепить его; остановить силовую установку и при питании крана от внешнего источника выключить рубильник; сообщить своему сменщику о всех неполадках в работе крана и сделать соответствующую запись в вахтенном журнале. При работе в стесненных условиях соблюдают ограничение рабочих движений крана, выставляют предупреждающие и запрещающие знаки безопасности.

Ответственный за безопасное производство работ на строительной площадке и инженерно-технический работник, осуществляющий надзор за безопасной работой кранов, обеспечивают своевременное оповещение машиниста (крановщика) о резких переменах погоды (пурга, ураганный ветер, гроза, сильный снегопад). Нельзя оставлять без надзора кран с работающей силовой установкой и открытыми дверцами кабин.

Техническое обслуживание (ТО) кранов в условиях строительной площадки приходится выполнять при отсутствии постоянных рабочих мест и в различных погодных условиях. Это представляет повышенные требования к обеспечению безопасных условий труда. Для выполнения ТО выбирают ровную (чтобы исключить возможность самопроизвольного перемещения машины под воздействием силы тяжести) свободную от посторонних предметов площадку с твердым нескользким покрытием на расстоянии не менее 50 м от мест хранения нефтепродуктов. Под колеса кранов подкладывают колодки, стрелы опускают до упора. С электрифицированных кранов снимают напряжение и вывешивают предупредительные надписи. Пользуются только исправными инструментами, домкратами и приспособлениями. Инструмент, запасные части, приспособления их нужно поднимать на кран только в специальной сумке или с помощью веревки. Устанавливают сборочные единицы и составные части на подставки и козлы, испытанными на грузоподъемность. Операции ТО с ходовыми колесами производят после выпуска воздуха из камер. При мойке крана под большим давлением струи отлетающая грязь может попасть в лицо и глаза. Сборочные единицы очищают сжатым воздухом, пользуясь защитными очками. Во время заправки крана машинист (крановщик) становится так, чтобы ветер не относил на него пары и брызги топлива. Операцию выполняют в рукавицах. При доливе воды в систему охлаждения пробку радиатора открывают медленно, чтобы пар из него выходил постепенно во избежание ожога горячим паром лица и рук. Зимой для заливки горячей воды используют металлические ведра с насадкой, позволяющим направлять струю воды. Применять самодельные ведра (например, из резиновых камер) запрещается. При использовании пара для нагрева двигателей соблюдают меры предосторожности. Шланг с паром, вставив в горловину радиатора, закрепляют, чтобы предупредить его выпадение. Масло в картере и рабочая жидкость в гидрооборудовании при работе крана находятся в горячем состоянии, поэтому их сливают осторожно в специальные емкости.

Для предотвращения самопроизвольного открывания дверей кабин замки должны быть исправными. Двери кабин должны плотно закрываться, так как через отверстия просачивается пыль и загрязняется воздух. Особое внимание обращают на наличие чехлов в местах прохождения рычагов и педалей. Подушку и спинку сиденья содержат в хорошем техническом состоянии, не допускается провалов, выступающих пружин и острых кромок.

Грузоподъемные краны имеют электрический привод и относятся к электроустановкам напряжением 1000 В. «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок» потребителей требуют, чтобы машинисты мостовых и электрических грузоподъемных кранов имели определенные знания по электротехнике и электрооборудованию кранов, знали и умели оказывать первую помощь при поражении электрическим током. Тело человека является хорошим проводником электрического тока, в зависимости от многих причин и условий воздействие электрического тока может быть от легкого, едва ощутимого судорожного сокращения мышц пальцев рук, до прекращения работы сердца или легких, т. е. смертельного поражения.

Поражение электрическим током происходит при замыкании электрической цепи через тело человека, поэтому машинист (крановщик) должен быть обеспечен защитными средствами. По степени надежности изолирующие защитные средства делятся на основные и дополнительные. Основными считаются те защитные средства, изоляция которых может надежно выдерживать напряжение установки и посредством которых допускается непосредственное прикосновение к токоведущим частям находящимся под напряжением. Дополнительными являются защитные средства, служащие для усиления действия основных средств и для защиты от напряжения прикосновения и шагового напряжения. В крановых электроустановках основными защитными средствами являются изолирующие перчатки, а дополнительными средствами — изолирующие галоши и коврики. При поражении электрическим током необходимо как можно скорее освободить пострадавшего от действия тока, так как от продолжительности этого действия зависит тяжесть электротравмы. При этом необходимо помнить, что прикасаться к человеку, находящемуся под напряжением, можно только при условии принятия необходимых мер предосторожности. Меры первой помощи будут зависеть от состояния пострадавшего после освобождения его от действия электрического тока.

Заключение

Мною разработан проект электрооборудования мостового крана грузоподъемностью 35 т.

В общей части курсового проекта указаны основные требования, предъявляемые к электрооборудованию крана, который предназначен для производства грузоподъемных работ. С помощью мостового крана достигаются высокие темпы производства. Он обеспечивает обслуживание большой площади рабочей зоны, равной ходу грузовой тележки, умноженной на длину подкранового пути.

В расчетной части проекта произведен расчет и выбор мощности электродвигателя грузоподъемного механизма. Произведен проверочный расчет элементов силовой цепи. Выбрана аппаратура защиты и управления.

Выбранное электрооборудование соответствует нормам ПУЭ.

Коммутационная аппаратура может осуществлять защиту потребителей от перегрузки и коротких замыканий.

В разделе «Техника безопасности» описаны вопросы техники безопасности при обслуживании кран.

Считаю, что выбранное мной электрооборудование позволит уменьшить простои при работе крана, улучшить эксплуатационные свойства и повысить надежность и безопасность работы.

1. Александров К. К., Кузьмина Е. Г. Электротехнические чертежи и схемы — М.: Энергоатомиздат, 1990, 288 с.

2. Барыбин Ю. Г., Федоров Л. Е. Справочник по проектированию электроснабжения — М.: Энергоатомиздат, 1990, 576 с.

3. Карпов Ф. Ф, Козлов В. Н. Справочник по расчету проводов и кабелей — М.: Энергия, 1969, 264с.

4. Зимин Е. Н. Электрооборудование промышленных предприятий и установок — М.: Энергоатомиздат, 1991

5. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок — СПб.: Издательство ДЕАН, 2001, 208 с.

6. Пижурин П. А. Справочник электрика лесозаготовительного предприятия — М.: Лесная промышленность, 1988, 363 с.

7. Пижурин П. А. Электроборудование и электроснабжение лесопромышленных и деревообрабатывающих предприятий — М: Лесная промышленность, 1993, 263с.

8. Правила устройства электроустановок — М.: Главгосэнергонадзор России, 2001, 6 издание.

9. Правила устройства электроустановок — СПб.: Издательство ДЕАН, 2002, 928с.