МЕХАНИЗМ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КРАНА – ШТАБЕЛЕРА
Учебно-методическое пособие по выполнению
расчетного задания для студентов направления
13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника»
всех форм обучения
Барнаул 2015
Стальная, М. И., Еремочкин С.Ю. Механизмы горизонтального перемещения крана – штабелера: Учебно-методическое пособие по выполнению расчетного задания для студентов направления 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника» всех форм обучения / М. И. Стальная, С. Ю. Еремочкин. – Барнаул, 2015. – 26с.
Учебно-методическое пособие предназначено для выполнения расчетного задания по дисциплине «Системы автоматического управления электроприводом общепромышленных механизмов» с краткими методическими указаниями по его оформлению.
Пособие предназначено для студентов направления 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника» всех форм обучения.
Рассмотрено и утверждено
на заседании кафедры
«Электротехника и
автоматизированный электропривод»
Протокол №11
от 11.06.2015 г.
Рецензент: д.т.н.,
профессор А. А. Багаев
(АлтГАУ)
© Стальная Мая Ивановна, 2015
© Еремочкин Сергей Юрьевич, 2015
Содержание
Задание на проектирование …………………………….............................. 3
Введение ……………………………………………………………... …….. 5
1 Расчет статической мощности на валу электродвигателя горизонтального перемещения ………………………………………………….. 7
2 Предварительный выбор электродвигателя ………………………….... 8
3 Расчёт статического момента и суммарного момента инерции электропривода, приведенных к валу двигателя ……………………………... 10
3.1 Приведенный к валу двигателя статический момент …………….... 10
3.2 Приведенный к валу двигателя момент инерции механизма ……… 10
3.3 Суммарный момент инерции электропривода ……………………... 10
4 Расчет тахограммы ………………………………………………......…. 12
5 Расчёт участков нагрузочной диаграммы …………………………….. 14
6 Проверка выбранного электродвигателя по нагреванию и по перегрузке. ………………………………………………………………………. 15
6.1 Проверка выбранного электродвигателя по нагреванию ………….. 15
6.2 Проверка выбранного электродвигателя по перегрузке …………… 17
7 Анализ динамических свойств электромеханического преобразователя, как объекта управления …………………………………….. 18
8 Выбор преобразователя частоты ………………………………………. 21
Заключение ……………………………………………………………….. 23
Библиографический список ……………………………………………… 24
ЗАДАНИЕ НА РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ
Разработать электропривод для механизма горизонтального перемещения крана-штабелера, обеспечивающий выполнение его технологических требований по исходным данным, приведенным в таблице 1.
Таблица 1 – Технологические данные механизма горизонтально перемещения
| А | KL | |||||
| L,м | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | |
| mкр | ||||||
| Б | m,кг | |||||
| Vm,м/с | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 0,9 | |
| a, b, м/с | 0,5 | 0,4 | 0,6 | 0,3 | 0,4 | |
| В | Z | |||||
| Dk, м | 0,32 | 0,35 | 0,30 | 0,36 | 0,31 | |
| Г | dц, м | 0,06 | 0,07 | 0,05 | 0,08 | 0,04 |
| ∆Ѳ | 0,002 | 0,003 | 0,004 | 0,005 | 0,001 | |
| Д | ∆S, м | 0,04 | 0,05 | 0,03 | 0,06 | 0,02 |
При расчетах систем электропривода предполагается, что электрооборудование эксплуатируется на высоте не более 800 м над уровнем моря в условиях умеренного климата в сухом отапливаемом помещении (климатические условия и категория размещения У4 или УХЛ4 по ГОСТ 15150–69), при отсутствии в атмосфере токопроводящей пыли и коррозионно-активных веществ, а также при практическом отсутствии вибрационных нагрузок (группа эксплуатации М1 по ГОСТ 17516–70), степень защищенности электрооборудования и электродвигателей от внешних воздействий должна быть не менее чем IР23 по ГОСТ 14294–72, 14494–72.
ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
Введение
1. Задание на проектирование. Исходные данные
2. Расчёт статического момента и суммарного момента инерции электропривода, приведенных к валу двигателя
3. Предварительный выбор электродвигателя
4. Расчет тахограммы
5. Расчёт участков нагрузочной диаграммы
6. Проверка выбранного электродвигателя по нагреванию и по перегрузке
6.1 Проверка выбранного электродвигателя по нагреванию
6.2 Проверка выбранного электродвигателя по перегрузке
7. Выбор преобразователя частоты
Заключение
Список использованных источников
ВВЕДЕНИЕ
Краном-штабелером называется подъемно-транспортная машина циклического действия, предназначенная для обслуживания складов. Кран-штабелер передвигается по рельсам вдоль прохода, по обе стороны которого расположены стеллажи, состоящие из горизонтальных и вертикальных рядов ячеек, в которых на опорах располагаются контейнеры, тарные ящики или поддоны с деталями (грузом). Краны-штабелеры оборудованы вертикальной колонной, по которой перемещается грузовой захват или специальная платформа.
Краны-штабелеры имеют три механизма с электрическим приводом:
а) механизм горизонтального перемещения штабелера по напольному рельсу в проходе между стеллажами. Максимальный путь перемещения этого механизма определяется количеством рядов ячеек, расположенных по длине;
б) механизм вертикального перемещения (механизм подъема и опускания грузоподъемника). Максимальный путь перемещения этого механизма определяется количеством рядов (этажей) ячеек, расположенных на высоте;
в) механизмы передвижения грузового телескопического захвата.
Установка грузов в стеллажи производиться следующим образом: с приемной площадки путем выдвижения телескопического грузового захвата груз забирается и устанавливается на грузовой платформе. После этого механизмы горизонтального перемещения и подъема производят установку грузовой платформы напротив заданной ячейки стеллажа. Причем вилы грузового захвата при установке груза в пустую ячейку находятся на 30-50 мм выше ячейки. Затем производится выдвижение грузового захвата внутрь стеллажа и опускание его на 10-20 мм ниже уровня ячейки. При этом груз остается лежать на опорной плоскости стеллажной ячейки, грузовой захват убирается внутрь крана-штабелера, который возвращается в исходной положение.
Доставка груза со склада производится аналогично, только в обратной последовательности.
Таким образом, как следует из технологических требований, необходимо обеспечить позиционирование механизмов горизонтального и вертикального перемещения с высокой точностью – (2÷5) мм. Для обеспечения такой точности необходимо создавать позиционные электроприводы, управление которыми производится в функции знака и модуля рассогласования между заданным и истинным положением управляемого механизма. В этом случае можно обеспечить требуемую точность позиционирования бес использования режима пониженной скорости.
При отсутствии контура положения отрезок пути перед точной остановкой (40÷60) мм механизм должен пройти на пониженной скорости, что позволит обеспечить требуемую точность позиционирования.
Кроме того, по условиям работы грузозахватного устройства (при транспортировке грузов на стеллаж и при их извлечении со стеллажа) должно быть обеспечено перемещение механизма вертикального перемещения в каждом цикле работы крана-штабелера на 30-50 мм в режиме пониженной скорости или по треугольной тахограмме.
Требования к электроприводу
Электропривод крана штабелера должен обеспечивать следующие требования:
a) режим работы – повторно-кратковременный;
б) диапазон регулирования скорости (при отсутствии контура положения) – до (в зависимости от требуемой точности позиционирования);
в) необходимость точного позиционирования механизма в фиксированных точках;
г) необходимость ограничения значений ускорения и замедления с целью предотвращения пробуксовки;
д) возможность осуществления реверса.
Упрощенная кинематическая схема механизма приведена на рисунке 1.
1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – тормоз; 4 – ходовое колесо
Рисунок 1 - Упрощенная кинематическая схема механизма горизонтального перемещения крана штабелера по напольному рельсу
Пример выполнения
РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ НА ВАЛУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
Статическая мощность на валу электродвигателя горизонтального перемещения, кВт
(1.1)
где 
= 3 – коэффициент, учитывающий трение реборд колеса о рельсы;
= 
g = 1500∙9,81 = 14715Н – общий вес незагруженного крана;
G = mg = 250∙9,81 = 2453 Н – вес груза;
= 0,015 – коэффициент трения в подшипниках качения ходовых колес;
= 0,0005 м – коэффициент трения качения ходовых колес;
= 0,7 – коэффициент полезного действия передач механизма;
= 0,06 м – диаметр цапфы;
= 0,32 м – диаметр колеса.
