Горизонтальный кран штабелер

1. Задание на проектирование

       Разработать электропривод для механизма  горизонтального перемещения крана-штабелера, обеспечивающий выполнение его технологических требований по исходным данным, приведенным в таблице 1. 

  Таблица 1.1

       

     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.

 

     

     СОДЕРЖАНИЕ

1. Задание на проектирование 2

2. Введение 4

3. расчет тахограммы механизма 6

4. расчет статической мощности на валу электродвигателя горизонтального перемещения 9

5. предварительный выбор электродвигателя 10

6. Расчёт статического момента и суммарного момента инерции электропривода, приведенных к валу двигателя 12

7. Расчёт участков нагрузочной диаграммы 13

8. Поверка выбранного электродвигателя по нагреванию и по перегрузке 14

9. Анализ динамических свойств электромеханического преобразователя, как объекта управления 17

10. Выбор преобразователя частоты 20

11. Заключение 22

Библиографический список 23

 

2.  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:

1. Механизм горизонтального перемещения штабелера по напольному рельсу в проходе между стеллажами. Максимальный путь перемещения этого механизма определяется количеством рядов ячеек, расположенных по длине.
2. Механизм вертикального перемещения (механизм подъема и опускания грузоподъемника). Максимальный путь перемещения этого механизма определяется количеством рядов (этажей) ячеек, расположенных на высоте.
3. 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:

1. Режим работы – повторно-кратковременный.
2. Диапазон регулирования скорости ( при отсутствии контура положения) – до ( в зависимости от требуемой точности позиционирования).
3. Необходимость точного позиционирования механизма в фиксированных точках.
4. Необходимость ограничения значений ускорения и замедления с целью предотвращения пробуксовки.
5. Возможность осуществления реверса.

   Упрощенная  кинематическая схема механизма  приведена на рис.2.1.

   Упрощенная  кинематическая схема  механизма горизонтального  перемещения крана  штабелера по напольному рельсу

   

1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – тормоз; 4 – ходовое  колесо

     Рис.2.1 
 

 

3. расчет тахограммы механизма

     Упрощенная типовая тахограмма механизма горизонтального перемещения штабелера

     

     Рис.3.1

1. Время разгона крана:

 

     где

      - конечная скорость на участке разгона; 

       – начальная скорость  перемещения крана; 
 

2. Путь, проходимый при разгоне

 

3. Время торможения

 

     где

      – конечная скорость на первом участке торможения;

       – пониженная  скорость 
 

       – начальная скорость на первом  участке торможения 
 

4. Путь, проходимый на первом участке торможения:

 

5. Время работы на участке с пониженной скоростью:

 

6. Время торможения с пониженной скорости до полного  останова крана:

 

     Где

      – конечная скорость на втором участке торможения 
 

       – начальная скорость на втором  участке торможения 
 

7. Путь, проходимый на втором участке торможения:

 

8. Путь, проходимый при работе с установившейся скоростью:

 

     Где

       – полный путь, проходимый краном: 
 

9. Время работы на участке с установившейся максимальной скоростью:

 

10. Время цикла  работы:

 

11. Время паузы:

 
 

 

     

4.   расчет статической мощности на валу электродвигателя горизонтального перемещения

 

   Где

  – статическая  мощность на валу  электродвигателя  горизонтального  перемещения

  – коэффициент,  учитывающий трение  реборд ходового  колеса о рельсы: 

  – общий вес  незагруженного крана,  имеющего массу  : 

 – вес  груза, имеющего массу : 

 – коэффициент  трения в подшипниках ходовых  колес: 

  – диаметр цапфы  ходового колеса: 

 – коэффициент  трения качения ходовых колес: 

  – коэффициент  полезного действия  передач механизма: 

  – диаметр ходового  колеса: 
 
 

 

     

5. предварительный выбор электродвигателя

     По  рассчитанной статической мощность на валу электродвигателя и необходимым  требованиям к электроприводу предварительно выбираем асинхронный двигатель  серии 4А.

      На  практике, обычно, для двигателей кранов штабелеров  горизонтального перемещения  скорость вращения поля (синхронная скорость) принимается равной . Таким образом, из каталога электродвигателей предварительно выбрал двигатель: 4А80А6У3