Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Разработка мехатронной системы главного подъема мостового крана.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 4
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 6
1.1.  Назначение, состав и техническая характеристика механизма. 6
1.1   Технология. 10
1.2   Требования, предъявляемые к приводу. 12
2 РАСЧЁТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ.. 14
2.1 Расчѐт статических моментов. 14
2.2 Предварительный выбор двигателя. 14
2.3 Расчѐт нагрузочной диаграммы.. 15
2.4 Проверки двигателя по нагреву и перегрузочной
способности. 18
3 ВЫБОР И ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ   24
3.1 Выбор и характеристика преобразователя частоты.. 24
3.2 Выбор и характеристика силового трансформатора. 31
4 РАСЧЁТ И ПОСТРОЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК.. 34
4.1 Расчет времени разгона механизма главного
подъема при автоматизированном линейно-ступенчатом запуске приводного
электродвигателя. 34
4.2 Определение вероятности неразрушения каната
механизма подъема по несущей способности. 35
4.3 Расчет совместного нагружения канатов
механизма главного подъема и моста при стопорении порожнего крюка. 38
4.4 Определение вероятности неразрушения каната
механизма подъема по несущей способности. 40
5 ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОПРИВОДА.. 44
5.1 Защита от перегрузки и коротких замыканий. 44
5.2 Защита от перенапряжений. 45
5.3 Контроль изоляции. 45
6 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМОЙ   47
6.1. Разработка функциональной схемы.. 47
6.4 Выбор сенсора скорости. 48
6.5.  Выбор
контроллера. 50
6.6.  Разработка
принципиальной схемы.. 51
7 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ.. 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 65
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 66

Введение:

Двухбалочный кран представляет собой
грузоподъемное устройство, состоящее из 2х балок, которые составляют мост, и
поддерживаются концевой тележкой с каждой стороны. В большинстве случаев
тележка и подъемник движутся по рельсу, установленному на балках моста.

Двухбалочные краны могут быть как
верхнепоходные, так и нижнебеговые. Двухбалочный мостовой кран с верхним ходом
обеспечит наибольшее пространство над головой, а также наибольшую высоту крюка.

Двухбалочные краны рекомендуются для
тяжелых условий эксплуатации, когда крану приходится работать с большей
грузоподъемностью и более длинными пролетами. Из-за этого  компоненты крановой системы , включая  подъемник и тележку , имеют более сложную конструкцию,
что делает двухбалочные краны более дорогими, чем однобалочные.

Специальные функции, такие как
пешеходные дорожки и платформы для обслуживания, могут быть добавлены и
поддержаны двухбалочной конструкцией.

Они также требуют большего количества
материала для балок моста и системы взлетно-посадочных полос, поэтому особое внимание
следует уделить опорной конструкции здания. Возможно, потребуется добавить
дополнительные анкерные крепления или опорные колонны, чтобы выдержать
дополнительный собственный вес на опорах или фундаменте здания.

Двухбалочные мостовые краны идеально подходят
для подъема тяжелых грузов и могут использоваться более часто, чем однобалочные
краны. Они также могут использоваться как в помещении, так и на открытом
воздухе, в мостовых или портальных установках и часто используются в
горнодобывающей промышленности, производстве чугуна и стали, на железнодорожных
станциях и в морских портах.

Преимущества двухбалочной конструкции

Большая высота крюка — насколько высоко
над полом поднимется подъемник (обычно на 18-36 дюймов больше, чем у
однобалочной).

Нет ограничений по максимальному
диапазону или мощности

Идеально подходит для производства и
транспортировки тяжелого оборудования.

Идеально подходит для частого  подъема тяжелых грузов

Дополнительные функции, такие как
пешеходные дорожки и платформы для обслуживания, кабины, магнитные катушки и
фонари, могут быть добавлены и поддержаны двухбалочной конструкцией.

Может использоваться внутри и снаружи
помещений, включая горнодобывающую промышленность, производство чугуна и стали,
железнодорожные пути и порты

Вышеперечисленные преимущества
показывают актуальность данной темы, в связи с этим целью работы является
разработка крана мостового двухбалочного.

Заключение:

В работе модернизирована система электропривода механизма
подъема мостового крана. На основе проведенного анализа установлено, что для
привода механизма подъема мостового крана целесообразно использование таких
системы электрического привода: РКС-ГНС; РКС-АД с ФР; ТП-ГНС; ПЧ-АД.

Построено тахограму и рассчитан моменты статического
сопротивления в режимах холостого хода и номинальной нагрузки рабочего
механизма, а также осуществлен предварительный расчет мощности приводного
двигателя.

На основе технико-экономического обоснования выбрано
наиболее экономически выгодную систему — ПЧ-АД с КЗ ротором.

Для привода механизма подъема выбрано приводной двигатель
типа MTKH- 411-8 мощностью 15 кВт. Осуществлена ​​проверка выбранного двигателя
по нагревом, перегрузочной способностью и условиями пуска. Поскольку условия
проверок выполняются, то двигатель выбрано верно.

С помощью формул Клоса и Чекунова построено естественную
механическую характеристику приводного двигателя.

Для питания приводного двигателя выбрано преобразователь
частоты MicroMaster 440, номинальная мощность которого составляет 30 кВт.

Разработана математическая модель САЕП, рассчитаны
параметры регуляторов в контурах регулирования скорости и момента.

Проведена проверка на устойчивость системы с помощью
переходной и логарифмических характеристик.

Разработана схема электрическую принципиальную САЕП
механизма подъема мостового крана.

Проверена правильность проведенных расчетов путем
компьютерного моделирования в ППП Matlab.

Фрагмент текста работы:

1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Назначение, состав и техническая
характеристика механизма

Мостовые краны – это краны, которые
обычно устанавливаются в производственных и сборочных цехах. Они состоят
из одной или двух балочных балок, моста, который можно
перемещать в боковом направлении и грузовой
тележки.

В отличие от мобильных или строительных кранов,
мостовые краны обычно используются в промышленном производстве или для технического обслуживания, где эффективность или время простоя являются
критическими факторами.

Мостовые краны обычно используются в производствах, связанных
с обработкой стали и других
металлов, таких как медь и алюминий. На каждом
этапе производственного процесса,
пока он не покинет завод в качестве
готового продукта, металл обслуживается мостовым краном. Сырье погружают в печь с помощью крана,
затем горячий металл прокатывают до определенной толщины и закаливают
или отжигают,
а затем хранят с помощью мостового крана
для охлаждения, готовые рулоны поднимают и загружают на грузовые автомобили и поезда с помощью мостового
крана, и изготовитель или штамповщик
использует мостовой кран для обработки стали на своем заводе. В автомобильной промышленности
используются мостовые краны для обработки сырья. Почти все бумажные
фабрики используют мостовые
краны для регулярного технического обслуживания, требующего удаления тяжелых прижимных
валков и другого оборудования. Мостовые краны используются при первоначальном строительстве бумагоделательных машин,
поскольку они облегчают установку
тяжелых чугунных сушильных барабанов для бумаги и другого массивного оборудования, некоторые весом до 70 тонн.

Во многих случаях
стоимость мостового крана может быть в значительной степени компенсирована экономией
за счет отказа от аренды
мобильных кранов при строительстве объекта,
который использует большое количество тяжелого технологического
оборудования. На рисунке 1.1 представлен пример промышленного мостового крана. Рисунок 1.1 – Мостовой кран:

1 – Электропривод подъема лебедки; 2 –
Электропривод передвижения тележки; 3 – Электроривод передвижения моста; 4 –
Кабель питания электроприводов.

Рассматриваемый в выпускной
квалификационной работе мостовой кран содержит следующий перечень механизмов-

механизм главного подъема.

механизм вспомогательного подъема 1.

механизм вспомогательного подъема 2.

механизм передвижения главной тележки.

механизм передвижение вспомогательной
тележки.

механизм передвижения крана.

Основные технические характеристики
крана приведены в таблице 1. Таблица 1.1 — Техническая характеристика крана Грузоподъемность: Грузоподъемность 16 т. Скорости: Подъема 15,52 м\мин. Передвижения главной тележки 60 м\мин. Передвижения крана 150 м\мин Высота подъема 6,6 м. Пролѐт 315,5 м. Напряжение питания 380 В. Так как скорость подъема небольшая,
передаточное число механизма будет большим. Поэтому, принимаем за основу
кинематическую схему , изображенную на рис. 1.2