Характеристика шахтных подъемных установок

Характеристика шахтных подъемных установок.

Шахтные подъемные установки предназначены для подъема полезного ископаемого, а также для вспомогательных работ: спуска и подъема людей, материалов оборудования и являются важным фактором эффективности и производительности горнодобывающего предприятия.

В наши дни горнодобывающие предприятия оборудуются главным, вспомогательным, проходческим или аварийно-ремонтным подъемами, причем каждая установка может обеспечить выдачу двумя сосудами. Сосуды имеют конструктивные различия при их эксплуатации в вертикальных или наклонных стволах.

Главные подъемные установки оснащены скипами и служат для выдачи полезного ископаемого или пустых пород.

Вспомогательные и аварийно-ремонтные установки используются для спуска-подъема людей, материалов и оборудования и в некоторых случаях полезного ископаемого или породы клетями. Полезное ископаемое (или порода) предварительно загружается в вагонетки. Разница между данными вариантами подъемных установок заключается в эксплуатации при различных ситуациях и потребностях горнодобывающих предприятий. В ствол подъемных установок вентиляторами главного проветривания нагнетается воздух для следующего его распределения по горным выработками.

Проходческие подъемные установки имеют ряд конструктивных отличий сравнительно с вышеописанными установками. Такой вид установки применяется при проходке стволов. Подъемным сосудом является бадья.

По расположению установки классифицируются относительно поверхности земли на поверхностные и подземные.

Шахтная подъемная установка — понятие обобщенное, которое подразумевает собой обоснованную расчетами машину, привод на базе каких-либо редукторов, подъемные сосуды, канаты, копер с расположенными на нем направляющими шкивами.

Подъемная машина укомплектовывается органом навивки, редуктором и электродвигателем. Обязательными опциями комплектации являются аппаратура управления и защиты, механизм перестановки барабана, тормозная система, которая в свою очередь снабжена приводной маслостанцией или компрессором.

Орган навивки выбирается с учетом высоты подъема, веса груза и количеством подъемных сосудов.

Однобарабанные одноконцевые машины (тип Ц — однобарабанные) имеют постоянный радиус навивки. Широко применяются при проходке, прохождении и углублении стволов, при подъеме полезного ископаемого с горизонтов неглубоких шахт (до 500 м).

Однобарабанные двухконцевые машины с разрезным барабаном (тип ЦР, БЦК) имеют один цилиндрический или двухцилиндровый конический (с непостоянным радиусом навивки) барабан. Конструкция барабана выполнена таким образом: большая часть барабана (заклиненная) закреплена на коренном валу жестко, меньшая управляется механизмом перестановки и имеет возможность вращаться независимо, относительно вала или соединятся с ним. Два независимых каната одним концом закрепляются рядом с наружными ребордами барабана, а вторым крепятся к подъемному сосуду. При навивке (подъеме) каната осуществляется выбег (спуск) каната. Таким образом, производится работа с одним или двумя рабочими горизонтами, регламентные работы по обслуживанию подъемных сосудов, замена канатов. Бицилиндроконические подъемные машины применяют для сокращения возникающих нагрузок неуравновешенных систем. Таким типом машин в основном оборудуют грузовой подъем.

Двухбарабанные одноконцевые машины с разрезным барабаном (тип 2ЦР, МПБ). Конструкция данного типа подъемных машин практически идентична конструкции однобарабанных машин с разрезным барабаном. Основным отличием является наличие двух барабанов (заклиненного и переставного) вместо одного. Такой тип машин эксплуатируется в шахтах со средней глубиной подъема (500-1000 м) и в глубоких (1000-1500м).

Подъемные машины со шкивом трения (тип ШТ 7.2, ЦШ, МПМН) приводят в движение подъемные сосуды (или подъемный сосуд с противовесом) за счет высоко коэффициента трения, возникающего при взаимодействии каната с футеровкой шкива. Футеровка, изготавливаемая из материалов устойчивых к износу (Пластикат из полихлорвинила, состав на основе фторопласта и т. д.), монтируется на барабан цельносварной конструкции. Канат огибает барабан через выполненные канавки в футеровке — ручьи.

Одноканатные подъемные машины со шкивом трения типа ШТ 72 постепенно снимаются с «вооружения» горных предприятий из-за нецелесообразности их эксплуатации. Им на смену приходят многоканатные машины типа ЦШ, МПМН. Количество канатов достигает двух, четырех, шести, восьми единиц, благодаря чему осуществляется подъем груза с глубины более 1200 м и максимальной скоростью до 20 м/с. Установка подъемных машин чаще всего выполняется в башенных копрах, но не исключено расположение и в надшахтных зданиях.

При углублении шахты, достижении новых эксплуатационных горизонтов свыше 1000 м и отсутствие возможности замены подъемной машины на соответствующую, применяют машины с многослойной навивкой каната на барабан. Максимальное количество навиваемых слоев на барабан не превышает трех, что способствует неравномерной укладке витков и способствует повышению износа каната.

Машины с «бесконечным канатом» в большинстве случаев используются при откатке в наклонных выработках. Канат крепится к вагонеткам обеими концами и приводится в действие шкивом трения. Профиль шкива выполнен в виде конуса или параболы. Приводная станция, расположенная в противоположном конце откаточной выработки, приводит в действие натяжной шкив, который в свою очередь обеспечивает нужное тяговое усилие. Такая система откатки устарела и не используется при разработке новых месторождений.

Привод подъемных машин состоит из электродвигателя (одного или двух) и редуктора. Коренной вал и редуктор, редуктор и электродвигатель соединяются зубчатыми муфтами.

Редуктор понижает скорость вращения электродвигателя и увеличивает крутящий момент на выходном валу. Таким образом, скорость вращения барабана подъемной машины не превышает 50 об/мин, в то время, когда скорость вращения вала электродвигателя варьируется в промежутке от 250 до 100 об/мин. На практике применяются одноступенчатые редукторы (наш каталог содержит сравнительно небольшие по крутящему моменту редукторы ЦУ-250 или Ц-250) и двухступенчатые (для общего ознакомления представлены редукторы Ц2У-400, Ц2Н-450, Ц2Н-500, РМ-650, РМ-850).

Одноступенчатые редукторы имеют одну зубчатую передачу и передаточное отношение до 6,3. Редукторы имеют две вал-шестерни, поэтому приводятся в действие одним или двумя электродвигателями. Один электродвигатель может быть исполнительным, а второй резервным. Работа с двумя электродвигателями повышает мощностные характеристики привода, увеличивает КПД, способствует уменьшению возникновения деформаций в зубчатых передачах и подшипниках качения. Иногда из привода подъемных машин (к примеру, некоторые БЦК) исключают редуктор, вместо его устанавливается тихоходный двигатель постоянного тока (серия П).

Редукторы крепятся к фундаменту зданий подъемных машин жестко или устанавливаются на пружинах (редукторы многоканатных подъемных машин), для снижения воздействий на конструкцию зданий.

Двухступенчатые редукторы имеют две зубчатые передачи, передаточные отношения от 8 до 50. Данный тип допускает установку только одного электродвигателя.

При выборе редуктора учитывается тип подъемной машины, глубина подъема, вес груза с учетом веса каната.

Приводные двигатели подъемных машин бывают асинхронные и синхронные, постоянного и переменного тока. Среди всех вышеперечисленных видов самыми применяемыми являются асинхронные двигатели с фазным ротором типа АК, АКЗ, АКН, МА36. Мощность двигателей колеблется от 200 до 3200 кВт, при этом скорость вращения вала может достигать 1500 об/мин.

Подъемные канаты.

Разнообразие подъемных канатов характеризуется требованиями, предъявляемыми к ним. Выбор каната зависит от назначения шахтного подъема людской, грузолюдской, грузовой и от его функции тяговый (головной) и уравновешивающий (хвостовой).

Головные канаты имеют конструктивные отличия, прежде всего в свивке. Проволоки свиваются в прядь. Пряди свиваются в канаты двойной, тройной свивки. В основном применяются канаты двойной свивки.

Вариант закрытых канатов используют в роли проводников, несущих канатов подвесных дорог, при эксплуатации многоканатных подъемных машин. Специальная конструкция закрытых канатов способствует долговечности прядей, исключает попадание большого количества влаги, абразивных и мелкодисперсных частиц, а также уменьшает расход канатной смазки.

Хвостовые канаты применяются в уравновешенных системах подъема. Канаты крепятся к подъемным сосудам снизу. Условие уравновешенности соблюдается в том случае, когда вес погонного метра хвостового каната приравнивается весу головного.

Основные критерии расчета подъемной установки и выбор подъемной машины.

Расчет подъемной установки начинается с определения основных требований, предъявляемых к подъемной установке.

• Во-первых: необходимо определить назначение шахтного подъема (людской, грузолюдской или грузовой) для дальнейшего выбора канатов согласно ГОСТ и выбора максимальной скорости подъема.
• Во-вторых: определить высоту подъема и объемный вес выдаваемой руды.
• В-третьих: выбрать подъемный сосуд, с учетом назначения подъема, предварительно выбранной вагонетки, производительности подъема.

Выбор подъемного каната.

Определяется концевая нагрузка на канат, то есть суммарная масса груза, подъемного сосуда, вагонетки. Затем рассчитывается вес одного погонного метра каната в смазке. На этом этапе необходимо определить: высоту копра; длину каната (от максимальной точки подъема до направляющего шкива); запас прочности (принимается по ПБ согласно с принятой категорией подъема); предел текучести проволок из предела 160-180 кгс/мм (в основном принимается 160 кгс/мм, так как при этом значении канат является более пластичным); удельный вес каната 9000-1000 кгс/м³.

Далее производим выбор каната, учитывая полученное значение расчетного веса метра каната и назначения подъема по ГОСТу.

Выбор направляющего шкива.

Согласно ПБ рассчитывается приближенный диаметр шкива, затем по каталогу необходимо определить фактические параметры и габариты шкива.

Габаритные размеры органа навивки.

Как и диаметр направляющего шкива, диаметр барабана подъемной машины рассчитывается согласно с условиями ПБ для каждого типа подъемной машины. Для расчета ширины навиваемой части барабана нужно определить общую длину каната с учетом длины каната для его испытания.

Еще одним критерием при выборе подъемной машины является определение максимального статического натяжения (сумма общего веса поднимаемого груза и веса всей длинны каната) и максимальной разности статических натяжений каната (сумма веса полезного ископаемого и веса всей длинны каната). После вычислений принимается подъемная машина из каталога завода-изготовителя.

Углы девиации.

Другими словами это угол отклонения на направляющем шкиве, между струной каната и ее проекцией на плоскости вращения барабана и угол отклонения на барабане между струной и ее проекцией, проведенной по оси ординат перпендикулярно оси органа навивки. Предварительно необходимо выполнить расположение подъемной машины (согласно ПБ) относительно ствола.

Выбор максимальной скорости движения подъемных сосудов рассчитывается по заданной производительности и максимальной высоте подъема. Время одного цикла принимать по заданной производительности и данным ОНТП 5-86.

Построение тахограммы.

Построение изменения скорости подъема сосуда необходимо для определения нагрузок возникающих при работе выбранного (ориентировочно) электродвигателя. Скорость и ускорение для подъемных сосудов, на этапах разгона и замедления, принимать по ОНТП 5-86.

Расчет привода подъемной машины.

По паспортным данным подъемной машины необходимо определить тип редуктора. Для определения расчетной частоты вращения электродвигателя необходимо использовать принятые значения максимальной скорости подъема, передаточного отношения редуктора и диаметр барабана подъемной машины. Полученную частоту вращения округляем до большего и принимаем по каталогу завода-изготовителя. Следующим является уточнение максимальной скорости подъема при данной частоте вращения.

Мощность электродвигателя рассчитывается по уже принятых значениях максимальной скорости, концевой нагрузке ,передаточному отношению редуктора. Полученное значение округляется до большего и принимается по каталогу, причем на 15-20% больше рассчитанной.

Расчет динамики подъема.

На данном этапе определяются усилия на окружности навивки барабана в каждом периоде тахограммы для дальнейшего выбора установочной мощности двигателя, проверки его на перегруз, расчет максимального крутящего момента редуктора, который развивается выбранным электродвигателем.

Заключительным этапом является расчет изменения используемой мощности электродвигателя при подъеме.

Сфера применения грузоподъемных машин и механизмов

Грузоподъемные механизмы различных конструкций востребованы в любых отраслях промышленности, на строительных объектах, в складской логистике, на транспортных предприятиях при обслуживании оборудования энергетических объектов. Применение грузоподъемного оборудования осуществляется там, где требуется выполнить монтаж и демонтаж, подъем, крепление и перемещение грузов, ремонт, погрузку, разгрузку. Выбор оборудования в обширной номенклатуре грузоподъемных машин (ГПМ) производится на основании технических параметров устройств и условий их эксплуатации.

Классификация грузоподъемных механизмов

• домкраты
• лебедки
• строительные подъемники
• погрузочно-разгрузочные машины
• строительные краны

На строительстве горных предприятий широко применяются грузоподъемные машины при монтаже конструкций зданий, технологического оборудования и на погрузо-разгрузочных работах. Их структура включает основание, несущую систему, силовой механизм и приспособление для связи груза и несущей системы.

Различают 4 класса грузоподъемных механизмов и машин, ГПП:

1. Грузоподъемные механизмы для линейного перемещения груза
2. Строительные и монтажные подъемники
3. Погрузочно-разгрузочные машины
4. Строительные и монтажные краны.

Кроме того, грузоподъемные механизмы делятся на переносные, передвижные, стационарные и самоходные.

Характеристики грузоподъемные механизмы

размер рабочей зоны, грузоподъемность, высота подъема, грузовой момент, мощность привода, скорость перемещенного груза.

К грузоподъемным механизмам относятся домкраты, тали, лебедки. Домкраты служат для подъема грузов на высоту до0,6 м, при монтажных работах для передвижения и выверки конструкций и представляет телескопическую раздвижную пару с приводным и тормозным устройствами. Имеются винтовые, гидравлические и реечные домкраты. Винтовой имеет рукоятку 1, при повороте которой винт 2 перемещается в гайке 3 корпуса вниз или вверх в зависимости от установки защелки 5 храповика 4. Поднятый груз удерживается самоторможением винта (рисунок 1 а).

Рисунок 1 – Домкраты:

а – винтовой; б – реечный; в – гидравлический; г – беспоршневой.

Масса груза поднимаемого домкратом

,

где Р – усилие на рукояти, Н (грузоподъемность 1 – 20 тн).

R, S, h – радиус рукояти, шаг винта, к.п.д. домкрата.

Реечный домкрат (рисунок 1 б) поднимает груз при вращении рукояти 1, передающий через колесо 6 крутящий момент на вал-шестерню, которая выдвигает рейку 7 с грузовой площадкой (грузоподъемность до 0,5-10 тн).

Масса груза формула расчета

где i – передаточное число шестерни и рейки;

d – диаметр делительной окружности реечной шестерни.

В гидравлическом домкрате усилие подъема от рукояти 1 сообщает плунжеру 11 цилиндра 10 возвратно-поступательное движение, при этом Рабочая жидкость из резервуара 12 через клапаны 13 и 9 поступает под поршень 8. Груз удерживается клапаном (рисунок 1 в).

Масса груза

где D– передаточное число шестерни и рейки;

l – диаметр делительной окружности реечной шестерни.

Гидродомкраты надежны, компактны, грузоподъемность до 50-200 тн.

Грузовые тали

Грузовые тали используют для сборочных т монтажных работ в местах, где применение домкратов затруднительно. Груз крепится на крюке тали, крюк с обоймой подвешивается на петле грузовой цепи, которая перемещается при вращении приводной звездочки. Удерживается груз тормозом с храповым остановом. Грузоподъемность талей с зубчатыми и червячными передачами составляет 2,5-100 кН, высота подъема груза до3 м. Электротали имеют грузоподъемность 25-500 кН, скорость подъема 0,085-0,42 м/сек. Во взрывоопасных условиях тали оборудуют пневмоприводом, реже гидроприводом.

Строительные лебедки

Строительные лебедки предназначены для подъема и перемещения грузов с помощью канатов, навиваемых на барабан. Лебедки общего назначения применяются как самостоятельные грузоподъемные машины, а специальные – как часть кранов, подъемников и других машин. Привод лебедок может быть ручным, электрическим и гидравлическим. Главные параметры – тяговое усилие, канатовместимость и скорость каната. Ручные лебедки используются при малых объемах монтажных работ, когда перемещение груза идет с малой скоростью. Тяговое усилие 5-100 кН, канатовместимость -20-300м. При вращении вручную вала 1 крутящий момент через шестерни 2 и 4 передается на вал 5. Тормоз 3 обеспечивает остановку груза и спуска при обратном вращении рукояти.

Электрореверсивная лебедка

Электрореверсивная лебедка имеет связь между барабаном 5 и двигателем 8 через редуктор 6. Подъем и спуск груза производятся реверсированием двигателя. Тормоз 7 автоматически замыкается пружиной или грузом при отключении двигателя. Электролебедки являются основным силовым оборудованием многих строи тельных машин. По назначению различают тяговые и грузоподъемные лебедки (рисунок 2).

Рисунок 2 – Схемы лебедок:

а – реечная; б – электрореверсивная: в – зубчато-фрикционная

Подъемники для перемещения грузов имеют платформы, клети или коши, движущиеся в направляющих; применяются для подъема строительных материалов, подачи материалов в смесительные машины и грохоты. Они просты по конструкции и в монтаже. Особо целесообразно их применение при отделочных, ремонтных, электромонтажных работах, когда из-за малых грузопотоков можно высвободить краны.

Строительные подъемники (рисунок 3) делят на грузовые и грузопассажирские

Подъемники промышленные и строительные

Мачтовый строительный подъемник имеет опорную раму 2 с пневмоколесами 1. Мачта 3 имеет направляющие для платформы 5 поднимаемой лебедкой 5 и канатом 7, проходящим через блок 7 мачты. Грузоподъемность до300 кг, высота подъема до20 м.

Грузопассажирские мачтовые подъемники дополнительно оборудуются ограничителями грузоподъемности и блокировкой кабины. Грузоподъемность до800 кггруза или до 10 человек, скорость подъема до 35 м/мин.

Шахтный подъемник для подъема бетона, сыпучих материалов на высоту до100 ми массой до 3 тн может устанавливаться снаружи и внутри здания. Ковш 3 с грузом размещается на площадке или в клети 2, которая поднимается лебедкой по направляющим мачты шахты

Ковшовый (скиповой) подъемник служит для подачи материалов в смесительные и дробильно-сортировочные машины. Ковш 1 емкостью в 1 м 3 загружается в углублении, поднимается канатом 2 и лебедкой по направляющим 3 и на заданной высоте опрокидывает груз в приемник.

Струнный подъемник имеет 2-4 направляющих каната между нижней рамой на почве и вершиной на здании. На платформе предусмотрен выдвижной монорельс для подачи материалов. Высота подъема до40 м, грузоподъемность 0,2 – 0,5 тн.

Монтажные подъемники выполняются в виде двухзвенной или телескопической стрелы. На верхнем конце имеется платформа для рабочих. Стрела монтируется на шасси автомобиля или на прицепе с выпосными опорами. Грузоподъемность 0,2-0,5 тн, радиус зоны 20-30 м.

Рисунок 3 – Строительные подъемники:

а – мачтовый; б – схема запасовки канатов; в – шахтный;

г – скитовый; д — гидроподъемник

При шахтном строительстве широко используются краны для монтажа сборных конструкций, зданий и технологического оборудования надшахьного комплекса (эстакад, галерей, копров, погрузочных бункеров, очистных сооружений, зданий административно-бытовых комбинатов). Краны подразделяют на самоходные, стационарные, переставные и приставные, а по конструкции делят на башенные, пролетные и стреловые.

Башенные краны

Башенные краны с башнями решетчатого типа и трубчатого могут быть с поворотной платформой и с поворотной стрелой. Башенный кран общего назначения с поворотной платформой имеет ходовую раму

1 с механизмом передвижения

2 полноповоротная платформа

3 с контргрузом

4 устанавливается на опорно-поворотном устройстве

башня 7 шарнирно соединена с платформой и удерживается стойкой 8

стрела 9 – канатным расчалом

10 вылет стрелы изменяется лебедкой 11 и полиспасом 12 (рисунок 4).

Рисунок 4 – Башенные краны:

а – общего назначения с поворотной платформой; б – с трубчатой башней

Пролетные краны делятся на козловые, мостовые и кабельные и используются на полигонах и складах железобетонных изделий, на площадках укрупненной сборки, строительства промышленных зданий и т.д.

Стреловые самоходные краны имеют применение на монтажных, подъемно-транспортных работах в строительстве, особенно при разбросанных объектах с малыми объемами работ (электроподстанции, здания вентиляционных и компрессорных установок и др.) По ходовому оборудованию они делятся на железнодорожные, гусеничные, пневмоколесные, тракторные и автомобильные. Грузоподъемность их от 4 до 200 тн.

Эксплуатационная сменная производительность кранов и подъемников

,

где Р – наибольшая грузоподъемность, тн;

К_г, К_в – коэффициенты использования грузоподъемности и времени смены;

Механизмы подъема. Преобразователь частоты серии EI-9011 в частотно регулируемом приводе

Механизмы подъема груза с применением электропривода устанавливаются на всех грузоподъемных машинах. Их общая конструкция характерна не только для кранов и лифтов, но и для машин специального назначения, в которых направление вектора приложения силы от действия нагрузки может совпадать с направлением вращения ротора электродвигателя.

Самый простой вариант механизма — грузовая лебедка. Это машина для подъема грузов с помощью каната, навиваемого на барабан с зацепом в виде крюка.

Основная кинематическая схема механизма подъема

Электропривод механизма подъема

Самый распространенный электродвигатель для механизма подъема — это асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. При простоте управления (прямой пуск) у него есть существенные недостатки:

• большие пусковые токи,
• большие динамические нагрузки при запуске.

Устранить их в какой-то мере позволяет применение электродвигателя с фазным ротором. Но появляется новый недостаток — громоздкое силовое коммутационное оборудование.

Наиболее высоких эксплуатационных показателей позволяет достичь применение частотно-регулируемого привода, а именно:

• снизить пусковые токи до уровня номинального,
• снизить динамические нагрузки до уровня расчетных,
• плавно регулировать скорости вращения в широком диапазоне.

Применение ПЧ серии EI-9011 для управления механизмом подъема

При выборе преобразователя частоты «Веспер» прежде всего надо учитывать тип редуктора механизма подъема. Различают 2 основных типа:

• цилиндрический,
• червячный.

Различие этих редукторов в том, что цилиндрический — двухсторонний, т. е. крутящий момент передается как от входного вала к выходному, так и наоборот — от выходного вала к входному; а червячный — односторонний. Последний устанавливают реже — из-за низкого КПД и повышенного износа.

В механизмах подъема с червячным редуктором возможно применение любого преобразователя частоты «Веспер» серий EI, E3, E4, E5. Но применение ЧРП в таком механизме мы рассматривать не будем — из-за отсутствия особенностей его работы.

Для механизмов подъема с цилиндрическими редукторами рекомендуется применять преобразователи частоты серии EI-9011, благодаря наличию у них:

1. Мощного центрального процессора, который позволяет создать программное обеспечение для векторного режима с высокими точностными характеристиками и широким функционалом.
2. Двух векторных режимов: в разомкнутой системе и с датчиком обратной связи по скорости.
3. Широкого диапазона регулировки скорости: 1/100 в обычном векторном режиме и 1/1000 — в векторном с обратной связью.
4. Векторного режима с обратной связью, который обеспечивает М=100% практически при нулевой скорости вращения двигателя.

Ранее приведенная кинематическая схема механизма подъема оптимальна для управления от преобразователя частоты EI-9011. В составе механизма есть тормозное устройство (3), конструктивно не связанное ни с электродвигателем, ни с редуктором. Для него доступно независимое управление электрическим сигналом.

С преобразователем частоты структура будет иметь следующий вид:

Рассмотрим простейшую схему управления приводом грузовой лебедки с электродвигателем небольшой мощности — до 8 кВт:

Для такого применения достаточно, как правило, режима работы ПЧ «Векторный в разомкнутой системе».

Почему именно он? Потому что позволяет управлять вращением двигателя в более широком диапазоне скоростей, чем скалярный режим. Это особенно важно на нижней границе диапазона, где требуется обеспечить номинальный момент на валу двигателя при возможной минимальной скорости вращения. Чем меньше значение выходной частоты ПЧ, при которой двигатель начинает вращение и имеет номинальную нагрузку на своем валу, тем меньше динамическая (ударная) нагрузка на все части механизма подъема.

Программирование ПЧ серии EI-9011 для управления механизмом подъема

Для программирования ПЧ необходимо подключить его к сети силового электропитания 3Ф, 380 В, 50 Гц. Соответственно, и электродвигатель, с которым предполагается работа, тоже следует подключить к ПЧ. Программирование производится с собственного пульта управления.

Векторный режим работы предусматривает обязательную автонастройку ПЧ с применяемым электродвигателем. Проводить ее следует при каждой замене двигателя.

Важное примечание: в процессе автонастройки ПЧ определяет ряд параметров двигателя во время вращения последнего. Поэтому для корректного определения параметров вал двигателя должен быть свободным — на нем не должно быть лишней присоединенной массы.

После подачи напряжения питания в основном меню ПО надо выбрать раздел «Инициализация». В этом разделе:

• Выполнить инициализацию (возврат значений всех параметров к заводским).

• Выбрать режим работы — «Векторный в разомкнутой системе».

• Определить уровень доступа к параметрам — «Расширенный».

Выбор других разделом меню и параметров производится аналогично.

Программирование можно выполнить и с помощью пульта управления ПЧ. Вся информация выводится на дисплей пульта в доступном виде и с комментариями на русском языке.

Следующий шаг: в основном меню ПО надо выбрать раздел «Автонастройка». В этом разделе следует выполнить все указания по вводу значений параметров двигателя и запустить процесс автонастройки. Если после его завершения на дисплее пульта управления нет сообщений об ошибках, следует перейти к программированию.

Далее в основном меню ПО надо выбрать раздел «Программирование». Перечень его параметров определяется следующими условиями:

• Управление работой ПЧ (человек или АСУ).
• Управление работой механизма со стороны ПЧ.

Для рассматриваемого варианта применения алгоритм работы и управления будет следующим:

При подаче команды движения вверх или вниз ПЧ выдает команду на отключение тормоза (размораживает механизм), а затем начинает вращение двигателя с минимальной частоты. В процессе работы лебедки можно регулировать скорость вращения и, соответственно, линейную скорость перемещения зацепа с грузом, выбирая оптимальную.

Вернемся к электрической схеме внешних подключений к ПЧ.

Клеммы 1 и 2 имеют фиксированные функции пуска в прямом и обратном направлении вращения соответственно.

После подачи питания на ПЧ вид управления — дистанционный: световые индикаторы УПР и РЕГ светятся. За это состояние отвечают параметры b1-02 и b1-01 соответственно, т.е. ПЧ уже настроен на внешние команды «ПУСК» и «УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮ».

Управление тормозом лебедки будет выполнять многофункциональный дискретный выход: клеммы 9-10. К началу вращения, после подачи команды «ПУСК», контакты внутреннего реле замыкают клеммы 9-10 и обеспечивают подачу сигнала управления тормозной системой лебедки. Такой режим обеспечивает функция дискретного выхода «Во время вращения».

В сочетании с режимом торможения постоянным током при пуске можно создать момент на валу двигателя при минимальной выходной частоте, при котором не будет срыва управления, и динамические нагрузки будут минимальными.

Процесс торможения постоянным током при пуске определяется параметрами:

• В2-01 — частота включения постоянного тока торможения.
• В2-02 — уровень тока торможения.
• В2-03 — время торможения постоянным током при пуске.

При подаче команды «ПУСК» включается торможение двигателя постоянным током, но тормоз еще не отключен. В течение времени торможения происходит предварительное намагничивание двигателя, и к моменту отключения тормоза на его валу уже создан начальный момент. Это поясняют следующие временные диаграммы:

При опускании груза направление вращения вала двигателя совпадает с направлением вектора силы, которая определяется массой груза, и эта сила пытается увеличить скорость вращения вала двигателя. Таким образом, двигатель переходит в генераторный режим работы.

ЭДС, которая вырабатывается двигателем в таком режиме, поступает в ПЧ, повышая напряжение на звене постоянного тока. Чтобы исключить аварийные остановки привода из-за перегрузки по напряжению, предусмотрен тормозной резистор. Он подключается к звену постоянного тока, когда напряжение ЗПТ достигает критического значения и рассеивает в тепло излишек электроэнергии.

Обобщая вышесказанное, можно составить минимальный список параметров с конкретными значениями для программирования режимов работы и управления ЧРП грузовой лебедки:

• А1-03=2220,
• А1-02=2,
• А1-01=4,
• В2-01=0,5,
• В2-02=50.0,
• В2-03=1.0,
• Н2-01=37.

Рассмотренный пример ЧРП грузовой лебедки с применением ПЧ «Веспер» серии EI-9011 можно использовать как базовый — для проектирования более сложных механизмов подъема, с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Электропривод

Электрический — самый молодой тип привода, среди представленных, он появился во второй половине XIX века, через несколько десятков лет после появления электродвигателя.

Данный тип привода преобразует вращательное движение двигателя в возвратно-поступательное движение исполнительного механизма.

Электропривод потребляет энергию только при движении, что делает его особенно экономичным. Может использоваться электродвигатель любого типа — постоянного, переменного тока, серводвигатель и др.

Применение электроприводов обширно. Благодаря своим компактным размерам, он может монтироваться в составе практически любого оборудования и станков. Из-за доступности источника энергии он применяется во всех отраслях на основных и вспомогательных операциях.

Активно используется для затворов трубопроводной арматуры, т.к. при отключении электропривод не смещается по инерции.

Электропривод идеально подходит для длительной стабильной работы оборудования.

Схема типового электропривода

Достоинства

1. Низкая стоимость энергии.

2. Простота конструкции всей системы (относительно двух других видов привода).

3. Обеспечение стабильной скорости работы.

4. Высокая точность работы

5. Возможность передачи энергии на расстояние без значительных потерь

6. Точное позиционирование и плавное регулирование.

7. Наиболее высокий КПД среди всех типов приводов

8. Простота объединения в синхронизированные системы (подъема или перемещения).

9. Простота автоматизации, широкий спектр дополнительных устройств, контролирующих и регулирующих датчиков.

10. Требуют минимальное тех.обслуживание

11. Низкий уровень шума

12. Экологичность, отсутствие вредного воздействия на окружающую среду.

13. Стабильная работа при относительно высоких и низких температурах +/- 50

Недостатки

1. Сложность применения в пожароопасных зонах и взрывоопасных средах, также при большой влажности.
Отчасти этот недостаток устраняется выбором специального типа двигателя с высокой степенью защиты.

2. Высокая стоимость, т.к. приобретается механизм уже с двигателем.

3. При длительной непрерывной работе возможен перегрев двигателя, износ трущихся частей
4. Электромагнитное поле может создавать помехи в сетях управления помехи в проходящих рядом других сетях (например управления и сигнализации).

Уменьшить негативное влияние недостатков поможет грамотная конструкция привода и оговаривание всех возможных опасных влияний, разработка точной кинематической схемы

Современный электропривод может оснащаться массой дополнительных защитных средств повышающих его срок службы и комфорт работы с ним.

Стреловые подъёмники

Рабочий орган стрелового механизма представляет собой систему рычагов (колен), каждое из которых является продолжением предыдущего. На последнем колене закреплена грузонесущая платформа.

Важно! Перемещение платформы коленчатого подъёмника в двух направлениях снижает время подъёма до места выполняемых работ.

При наличии у стрелы двух колен, основное, первое звено обязательно выполняется телескопическим для увеличения высоты подъема.

Стреловые механизмы не отличаются большой грузоподъемностью – обычно до 250 кг , и предназначены для доставки к месту работы одного – двух человек.

Многозвенные стреловые устройства также могут иметь телескопические секции, что еще больше расширяет их возможности. Такой подъемник с помощью «руки» способен быстро доставить рабочих в такие места, доступ к которым другим способом чрезвычайно затруднен.

Классификация подъемно-транспортного оборудования

Подъемно-транспортное оборудование классифицируют по ряду признаков: функциональному назначению (грузоподъемное, транспортирующее, погрузочно-разгрузочное оборудование); направлению перемещения груза (горизонтальное, вертикальное, под углом); рабочему циклу (периодического действия, непрерывного действия); виду привода (ручное, электромеханическое); типам конструкций (стационарные, передвижные); а также по различным техническим параметрам.

Подъемно-транспортное оборудование должно соответствовать своему назначению, обладать необходимой подвижностью, прочностью и устойчивостью, обеспечивать безопасность и удобство труда, занимать небольшие площади для маневрирования и обслуживаться малым числом работников.