книги из ГПНТБ / Живов Л.Г. Привод и автоматика самоходных кранов

Кран и механизм вращения можно представить в виде двух масс, соединенных упругим звеном, причем груз совершает коле­ бания в плоскости, проходящей через касательную к окружности, описываемой конечной точкой .. _________________

стрелы. Схема движения эле­ ментов крана при разгоне элек­ тропривода крана изображена на рис. 31.

Л + Д /

glо т3 +

где I — длина каната от верхней части стрелы до груза; 1о — вы­ лет крюка; т3— масса груза; Д — приведенный момент инерции крана или вращающихся его частей относительно оси вращения; J%— приведенный момент инерции вращающихся частей двига­ теля.

Для крана К-255 (грузоподъемностью 25 т, k = 4,5 м, I = = 15 м) на рис. 32 показана зависимость х = f (t). Как видно из рис. 32 (кривая 1), колебания груза происходят по монотонной кривой.

При движении груза

60

Для уменьшения амплитуды колебаний груза х необходимо подобрать такой закон изменения скорости, ускорения и рывка электропривода, при котором амплитуда х колебания груза бу­ дет на один-два порядка меньше х при Мд = const. Рывок дол­ жен при этом плавно нарастать.

Оптимальным по сравнению с другими (параболическим, си­ нусоидальным) законом разгона электропривода является раз­ гон, изображенный на рис. 17. При достижении силы статическо­ го тока / с ручка аппарата управления электроприводом с равно­ мерной скоростью за время ty доходит до предельного

кранов грузоподъемностью 25 т и более, ускорение электропри­ вода может быть выражено формулой (20). В связи с тем, что Мд здесь не постоянная величина, дифференциальное уравнение движения груза в системе координат, имеющей начало на вер­ тикальной оси, проходящей через центр свободно висящего груза, имеет вид

где ш = 2ял/60 — угловая скорость в с; п — число оборотов по­ воротной платформы крана в минуту, задаваемое по ГОСТу, по­ этому в правую часть формулы (49) необходимо подставить пра­ вую часть уравнения (20). Решение уравнения (49) при условии,

61

где

Ж V a cos у A ty— 3sin V a ty

D:

Va

JK = <Pcos Y A t y + Q sin Y A ty — {M + B)e“ V 7' + (N + B)e“ V e;

3 = — Ф ]/Л sin Y~A ty + Q V A cos ]/Л f + — (M + P) e“ *y/7 —

— 1 -(Я + Я)е -(/0.

B = 3 cos КЛ z'y + Ж К л sin V A tу .

V a

BT3( t у / Г — l )

1 + Г 2Л

503 (efye_ i )

Я =

1+ 0M

Как видно из рис. 32 (кривая 2), при работе электропривода, описываемой формулами (50) и (51), резко снижается амплиту­ да отхода груза от вертикали. Это показывает, что предложен­ ный закон разгона электропривода достаточно оптимален и осу­ ществим (в системах Г — Д, в тиристорном приводе постоянного тока, частотном управлении асинхронного двигателя), что под­ тверждается осциллограммами скорости разгона для этих систем электропривода.

Обратные связи в системах управления электроприводом да­ ют возможность еще больше снизить амплитуду ухода груза от вертикали.

С учетом выражения (30) и плавного нарастания задающего импульса

2у

62

(a|— p2 + 4 ) 2 + 4p2a| iW3 (ct2— p2 + 4) + 2yW2Pa2

(a2— p2 + 4 ) 2 + 4p2a2

63

Если груз, опускаемый двигателем главной лебедки, превы­ шает 4,0 т, в схеме применяют динамическое торможение. Для этого при операции «спуск» универсальный переключатель уста­ навливается в положение УПЗ и УП4. Контакт УП1 размыкается и обесточивает контактор Н, двигатель отключается от сети. Кон­ такт УП4 включает контактор Ml, который присоединяет пони­ жающий трансформатор Тр к напряжению 380 В. Контакт УПЗ включает контактор Е и к двум фазам статора подключается на­ пряжение постоянного тока от выпрямителей, получающих пи­ тание от трансформатора Тр. За работой схемы динамического

ется уменьшением тормозного момента лишь в том случае, если искусственная характеристика лежит в пределах площади есте­ ственной характеристики. Обеспечить высокий тормозной момент можно увеличением площади естественной характеристики пу­ тем повышения силы тока возбуждения in, питающего обмотки статора. Это хорошо видно из рис. 34, на котором кривые / и 2 получены при увеличении силы тока возбуждения, а кривая 3 — при отсутствии силы тока возбуждения. Необходимо подчеркнуть, что усилить тормозной момент можно не только увеличением си­ лы тока возбуждения, но и одновременно выключением сопротив­ лений в цепи ротора. В схеме крана К-162 сила тока возбужде­ ния не возрастает, что не обеспечивает увеличения тормозного момента при выключении сопротивлений.

Режим динамического торможения не может быть осущест­ влен на двигателе вспомогательного подъема. Включение двига­ теля вспомогательного подъема и получение рабочих скоростей осуществляется силовым контроллером К г г- Релейно-контактор­ ной станции, аналогичной главному подъему, для вспомогатель­ ного подъема нет. Тормоз Т2г отгораживается одновременно с включением реверсивных контактов контроллера К гг-

Схема поворота такая же, как и схема вспомогательного подъ­ ема (контроллер Кв и тормоз Тв).

Динамическое торможение для вспомогательного подъема и поворота заменено генераторным при полностью выведенных ро­ торных сопротивлениях.

Защитные цепи обеспечивают включение двигателя, когда включен ограничитель грузоподъемности с контактами РП-Ш и PIJ-IV (рис. 33), контакты К 51г, КВ2Г конечных выключателей крайних положений крана главного и вспомогательного подъема, конечный выключатель ограничителя угла подъема стрелы КВС, нулевые контакты силовых контроллеров Kir. Кгг, Кв- Когда цепи управления и защиты будут в исходном для работы электропри­ водов положении, тогда может замкнуться блок-контакт Л (12— 24) линейного контактора Л, обеспечивающий возможность вклю­ чения цепей управления электроприводом крана.

Электропривод стрелы Дс — асинхронный короткозамкнутый двигатель — не имеет силового контроллера и его реверс (подъ­ ем и опускание стрелы) осуществляется магнитными пускателя­ ми ПМ1 и ПМ2 посредством пусковых кнопок К4 и К5. Механизм стрелы используется гораздо реже, чем механизмы поворота и подъема. Скорость движения стрелы должна быть постоянной при переменном моменте нагрузки, поэтому асинхронный корот­ козамкнутый двигатель с жесткой электромеханической характе­ ристикой полностью удовлетворяет режиму работы стрелы.

Рассмотренная схема управления электроприводами крана К-162 имеет такие преимущества, как простота и малая стои­ мость аппаратуры, серийное, легко монтируемое оборудование, возможность работы на пяти ступенях скорости для каждого (за исключением механизма стрелы) электропривода. Некоторые особенности схемы заключаются в том, что при регулировании скорости выключением сопротивлений при незначительных гру­ зах нельзя получить малые и устойчивые скорости (например, для двигателя поворота вместо 0,3 получается 1,5 об/мин), что не отвечает требованиям ГОСТа. Наоборот, при больших грузах

привод поворота в некоторых случаях не страгивается с места ни на первом, ни на втором положении контроллера. Пять ступе­ ней для управления асинхронным двигателем не могут обеспе­ чить, как было показано ранее, плавного разгона и торможения, что для определенного класса грузов недопустимо.

На осциллограмме (рис. 35, а) показан разгон двигателя подъ­ емной лебедки крана с грузом 9,5 т. Скорость на первом поло­ жении реостата достигает почти 70% номинальной скорости, при­ чем в конце ступени скорость падает, на остальных ступенях ско­ рость нарастает мало. На рис. 35, б изображена осциллограмма при опускании груза массой 9,5 т на реостате. Резко нарастает скорость на первой ступени, причем машинист быстро переводит ручку контроллера на вторую, третью, четвертую и пятую ступе-

68

ни (по'1 — 1,2 с на каждой ступени), чтобы двигатель не перешел, в разнос. Груз останавливается в заданной точке на максималь­ ной скорости.

Динамическое торможение при опускании груза не может дать устойчивого эффекта ввиду самой природы динамического тормо­ жения— обеспечить торможение при оборотах двигателя менее 0,3 пи. Поэтому при определенных грузах при подходе к заданной точке останова могут быть рывки (при наложении тормоза), что весьма нежелательно. С целью получения более низких скоро­ стей для двигателя поворота на отдельных кранах типа К-162 был применен регулируемый механический тормоз.

Рис. 35. Осциллограммы скорости движения груза для крана

К-162:

а— при подъеме; б — при опускании

Двигатель поворота для этого оборудуется дополнительным механическим тормозом и кнопкой (педалью) управления. Боль­ шие недостатки этого узла схемы (износ колодок, рывки при при­ тормаживании, низкая надежность, повышенная внимательность машиниста) не позволяют рекомендовать его для кранов.

При подъеме или опускании крюка (с длинными стрелами) скорость крюка должна быть (чтобы сократить рабочее время цикла) не менее 1,5 Нщах- В схеме крана К-162 это не предусмот­ рено.

Краны с двухдвигательным приводом главного подъема. Для расширения диапазона регулирования скорости приводов в большой группе кранов (например, на кране типа МКГ-25) при­ менен двухдвигательный привод (рис. 36). Для лебедки главного подъема использованы два двигателя: один с фазовым ротором большой мощности (22 кВт) на 720 об/мин, другой короткозамк­ нутый на 5 кВт и 875 об/мин. Лебедка главного подъема состоит из основного и дополнительного редукторов. Основной редуктор работает от двух электродвигателей, причем наличие в первой ступени редуктора планетарного механизма при включении одно-

69