Глава

приводы

КРАНОВЫХ

МЕХАНИЗМОВ

15.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

На кранах могут быть применены следующие приводы: ручной, электрический, гидравлический и пневматический.

Ручной привод механизмов используют для талей, подвесных н опорных однобалочных кранов грузоподъемностью до 5 т. В редких случаях ручной привод применяют в мостовых двухбалочных кранах грузоподъемностью до 20 т.

Электрический привод используют в основном для мостовых, козловых, консольных и других кранов.

Пневматический привод находит применение в мостовых кранах взрывобезопасного исполнения грузоподъемностью до 16 т (температура нагрева механизмов не выше 100 °С).

Гидравлический привод длн кранов промышленных предприятий практически не используют, хотя он находит достаточно широкое применение в судовых поворотных кранах,автомобильных стреловых кранах и других.

Ручной привод предназначен в основном для простейших кранов, работающих в условиях эпизодических грузоподъемных операций прн монтаже, демонтаже и ремонте оборудования, если фактическая высота подъема груза не превышает 2 ... 3 м. Прн нспользоваинн ручного привода нагрузки не должны превышать следующих значений.

Усилие на рукоятке, Н, менее:

прн периодической работе. . 160 прн кратковременной работе 200 Усилие на цепн тягового колеса при кратковременной работе, Н, менее........400

Скорость, м/с, менее:

рукояток......... 0,7

цепн тягового колеса .... 0,5

Большинство приводов механизмов подъема и передвижения кранов имеют тяговое колесо, передающее через редуктор усилие на грузовой барабан. Диаметр тягового колеса составляет 400 ... 1000 мм. Некоторые подъемные механизмы с ручным приводом нмеют редуктор с переключением, позволяющий увеличить скорость подъема легких грузов н перемещение крюка без груза в 2-3 раза.

В качестве пневматического привода крановых механизмов применяют поршневые н шестеренные двигатели. Прн этом определенные преимущества имеют раднально-поршневые двигатели. Мощность пневматических пряводов не превышает 3 кВт. Аппаратура управления пневмопривода состоит нз пульта, блока управления механизмом с помощью трехходового сильфонного клапана, регулирующего снльфонного клапана, пневматических усилителей н конечных выключателей. Пульт обеспечивает дистанционное управление путем подачи пневматических команд на клапаны-и усилитель. Питание системы управления осуществляется от пневмоемкостн. В нулевом положении система находится под давлением, что обеспечивает удержание груза в подвешенном состоянии без тормоза. Тормоз используется как стояночный н аварийный. Пневмоснстема обеспечивает плавное н бесступенчатое регулирование скорости до 1 : 20. Быстродействие зависит от объемна воздуха в коммуникациях, начало движения происходит через 0,5 ... 1;0 с после подачн команды.

К недостаткам пневмоприводов, ограничивающих нх широкое применение, относятся небольшой раднус действия, большой расход воздуха ввиду неизбежных утечек. На открытом воздухе пневмопривод работает неустойчиво вследствие обмерзания клапанов.

Крановые электроприводы

Достоинствами гидравлического привода являются возможность регулирования скорости и простота регулирования мощности. Гидропривод механизмов кранов состоит нз приводного электродвигателя гидронасоса с аппаратурой пуска гндролнннн между гидронасосом и гндромотором. Гндромотор может быть быстроходным с редуктор-ной передачей к рабочему органу и тихоходным высокомоментным, обеспечивающим безредукторную связь с механизмом. По энергопотреблению электродвигатель гидронасоса, постоянно включенный и работающий с низким cos ф, имеет расход электроэнергии в 1,3 раза выше, чем расход электроэнергии в системе с электроприводом.

Таким образом, гидропривод энергетически неэкономичен как крановый привод. Основными эксплуатационными недостатками гидроприводов являются следующие: 1) утечки нз гидросистемы, составляющие 2 ... 5%, которые постоянно должны компенсироваться гидронасосом даже прн неработающем механизме; 2) невозможность использования масла в интервале температур от -40 до +40 °С, необходимость смены масла прн переходе от отрицательной температуры к положительной; 3) ресурс гидропривода значительно ниже ресурса электропривода; в связи с этим применение гидроприводов на кранах ограничено, например, для мощных кранов во взры-вобезопасном исполнении.

15.2. КРАНОВЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

Общие сведения. Под системой управления электроприводом подразумевают комплекс, состоящий нз преобразователя электрической энергии, аппаратуры управления для коммутации тока в цепн электродвигателя, органа ручного управления нлн автоматического (программного) контроля, органа скоростного, путевого нлн иного контроля, а также элементов защиты электрооборудования н механизма, воздействующих на устройства отключения электрооборудования н механизма.

Электрические цепн электроприводов разделяют на следующие виды.

1. Главные цепн, через которые проходит основной поток энергии электропривода, а также осуществляется питание грузоподъемных магнитов.

2. Цепн возбуждения, через которые проходит ток возбуждения электрических машнн постоянного тока, синхронных электрических машнн переменного тока нлн электромагнитов тормозных устройств, а также ток двигателей электрогндравлнческнх толкателей.

3. Цепн управления, по которым производится подача команд к коммутационным устройствам главных цепей н цепей возбуждения от органов управления. В цепях управления осуществляется также определенная последовательность выполнения команд н переключений по заранее заданной программе.

4. Цепн снгналнзацнн, которые передают оператору нлн контролирующему устройству информацию о состоянии коммутирующих элементов главных цепей и цепей управления нлн о значениях конкретных параметров электропривода и механизма.

В крановых электроприводах применяют электромашннные н статические преобразователи электрической энергии. В электромашннных преобразователях две (нлн более) электрические машины преобразуют электроэнергию, потребляемую от питающей сети, в электроэнергию с регулируемыми параметрами (напряжение, частота, ток). В статических преобразователях преобразование электрической энергии осуществляется путем бесконтактной коммутации цепей постоянного нлн переменного тока с помощью управляемых и неуправляемых полупроводниковых приборов.

Аппаратура управления электроприводом является комплексом, включающим контактные и бесконтактные устройства коммутации в цепях электродвигателя, преобразователей энергии н управления, а также элементы защиты электрических цепей. Контактную аппаратуру в крановом электроприводе можно разделить на две группы: 1) управление контактной аппаратурой осуществляется непосредственно оператором с помощью силового контроллера; 2) с приводом контактов от

электромагиитиого такторы и реле).

устройства (кои-

Классификация систем управления.

Системы управления крановыми механизмами относятся к устройствам, находящимся под контролем оператора, т. е. в этих системах выбор момента начала операции, скоростных параметров и момента окончания операции осуществляется лнцом, управляющим механизмом. В свою очередь система управления должна обеспечивать необходимую защиту.

Механические свойства электроприводов характерньуются механическими характеристиками - зависимостями частоты вращения от вращающего момента иа валу. Системы управления можно разделить по способу управления и условиям регулирования.

По способу управления системы управления бывают: 1) управляемые непосредственно силовыми кулачковыми контроллерами, когда процесс управления, включая выбор необходимых ускорений, осуществляется исключи тельио оператором; 2) управляемые кнопочными постами, когда возможности управления ограничены конструктивными особенностями поста и заданной программой разгона (торможении); 3) управляемые сложным комплектным устройством (магнитным контроллером с использованием преобразователя энергии илн без него); в этом случае оператор выбирает только необходимые скорости, а процессы разгона, торможения и промежуточные переключения осуществляются автоматически. ,

По условиям регулирования системы управления бывают: 1) с регулированием скорости (частоты вращения) ниже номинальной; 2) с регулированием скорости выше номинальной и инже номинальной; 3) с регулированием ускорения и замецлеиня.

В соответствии с приведенной классификацией в СССР в крановом электроприводе применяют следующие системы управления: К-ДП - электропривод постоянного тока с управлением при помощи силового контролле-

ра; МК-ДП - электропривод постоянного тока с управлением при помощи магнитного контроллера; ТП-ДП - электропривод постоянного тока с питанием и управлением при помощи ти-ристорного преобразователя; ГД - электропривод постоянного тока по системе ГД (Леонарда); МП-АД К- электропривод переменного тока с короткозамкнутым двигателем, управлие-мым магнитным пускателем; К-АДК - электропривод переменного тока с короткозамкнутым двигателем, управляемым силовым контроллером; МК-АДД - электропривод переменного тока с двухскоростным двигателем, управляемым магнитным контроллером; К-АДФ - электропривод переменного тока: двигатель с фазным ротором, управляемый силовым контроллером; КД-АДФ - электропривод переменного тока: двигатель с фазным ротором, управляемый силовым контроллером с динамическим торможением способом самовозбуждения; КИ-АДФ - электропривод переменного тока: двигатель с фазным ротором, управляемый силовым контроллером с тиристорным нмпульсно-ключевым регулированием скорости; МКП-АДФ - электропривод переменного тока: двигатель с фазным ротором, управляемый магнитным контроллером с динамическим торможением способом протнво-включёння; МКД-АДФ - электропривод переменного тока: двигатель с фазным ротором, управляемый магнитным контроллером с торможением способом самовозбуждения; МКБ-АДФ - электропривод переменного тока: двигатель с фазным ротором, управляемый магнитным контроллером с бездуговой коммутацией, и нмпульсно-ключевым регулированием скорости; ТРН-АДФ- электропривод переменного тока: двигатель с фазным ротором, управляемый тиристорным регулятором напряжения; МКИ-АДФ - электропривод переменного тока: двигатель с фазным ротором, управляемый магнитным контроллером с тиристорным импульсио-ключевым регулированием скорости; ПЧН-АДД - электропривод переменного тока: двигатель двухскоростиой короткозамкнутый, управляемый тиристорным преобразователем частоты.

15.3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ КРАНОВ

Выбор системы управления для крановых механизмов осуществляется иа основе данных табл. 15.2: диапазона регулирования, способа управления, ресурса (уровня износоустойчивости), диапазона возможных мощностей электроприводов, энергетических и динамических показателей, а также дополнительных данных, определяющих условия эксплуатации электроприводов.

Экономическая оценка систем управления должна базироваться иа принципе минимальных расходе, связанных с затратами на изготовление

15.1. Затраты (руб/кВт) иа изготовление крановых электроприводов

(табл. 15.1), эксплуатационными затратами на ремонт, а также затратами энергии, потребляемой из сети иа разгон и торможение крановых механизмов, за период эксплуатации до капитального ремонта (10 лет). Систему управления выбирают по наилучшим экономическим показателям. Если экономические показатели сравниваемых систем близки, то производится дополнительная Оценка с учетом удельной массы и размеров, а также условий размещении электрооборудовании. Ориентировочные значения удельной массы различных систем управления приведены в табл. 15.3. Учитывая, что размещение преобразоэательиых агрегатов или полупроводниковых преобразователей иа кранах сопряжено с определенными трудностями, может ока-

систем управления

Удельные затраты на изготовление электродвигателя

Удельные затраты на изготовление системы управления

15.2. Характеристика систем управления крановых электроприводов

Электропривод

постоянного тока

Система

переменного тока

НОГО тока

Асинхронный с фазным ротором

Асинхронный двух-ско-рост-ной