Динамический коэффициент по формуле :
yд = 1 + а ev = 1,058,
- где e - поправочный коэффициент, равный 1,5.
v – скорость поднимаемого груза ( см / с ).
а – величина, учитывающая вид нагрузки.
Для случая подъема груза :
a = [ 1 / ( yст + lст ) ] * [ ( mг + mм ) / см ]0,5 = 0,0049
Для случая экстренного торможения :
а = 1 / ( g ( yст + lст ) )0,5 = 0,00829
за расчетную принимаем а = 0,00829.
Нагрузки на колеса тележки :
Pmin/c = Pmin*yд + Gт/4 = 54000*1,058 + 42000/4 = 67632 кгс;
Pmax/d = 286000*1,058 + 42000/4 = 313088 кгс;
Максимальная нагрузка на балку действует со стороны тележки, где установлен двигатель, редуктор, тормоз ( а - расстояние от равнодействующей до наиболее нагруженной колесной установки тележки ).
Нагрузка на опору А от массы тележки с грузом в этом случае :
RA = Pmax/d( L + a ) / 2L + Pmin/c[ L – ( 2Lo – a )] / 2L = 313088 ( 25,5 + 2,0 ) / 51 + 67632[ 25,5 – ( 2*4,0 – 2,0 )] / 51 = 168821 + 25859 = 194680 кгс.
Изгибающий момент в рассматриваемом сечении от подвижной нагрузки
Ми1 = RA ( L – a ) / 2 = 194680 ( 25,5 – 2,0 ) / 2 = 2676850 кгс*см.
Нагрузка на опору А от массы балки и механизма передвижения
RA1 = gв*L / 2 = 2323,5*25,5 / 2 = 29624,5 кгс.
Изгибающий момент от этой нагрузки
Ми11 = ( RA1 ( L – a ) / 2 ) – ( gв ( L – a )2 /8*100) = (29624,5( 25,5 – 2,0 ) / 2) – (2323,5( 25,5 – 2 )2 / 800) = 348087 – 1603 = 346484 кгс*см.
Суммарный изгибающий момент :
Ми = Ми1 + Ми11 = 3023334 кгс*см.
Напряжения в рассчитываемом сечении :
sи = ( Ми / Wx ) * kзап = ( 3023334 / 5156,1 )*1,7 = 996,81 кгс / см2.
[ sи ] /sи => 1700 /996,81 – выполняется ( 1700 кгс /см2 – для крановых конструкций легкого и среднего режимов работы ).
Для обеспечения устойчивости стенок балки между ними установлены поперечнные листы ( диафрагмы ). Принятое наибольшее расстояние между диафрагмами 3000 мм. Наименьшее расстояние между ребрами 1000 мм.
Напряжения смятия торца диафрагмы при толщине d = 2,0 мм.
sсм = Pmax/d / bo*d=313088 / 104 * 2,0 = 1505,3 кгс/см2
- где bo = b2 + 2d=100+2*2,0 = 104 мм – ширина площадки диафрагмы, воспринимающей нагрузку на колесо тележки, b2 – ширина подошвы рельса.
Допустимо [ sсм ] = 1,5 [sp] = 1,5 *1700 = 2550 кгс/см2.
13 Расчет механизма передвижения моста
По табличным значениям определяем диаметры ходовых колес Dк = 1000 мм ( Тип К2Р ГОСТ 3569 – 74 ), диаметром цапф d = 200 мм.
Усилие необходимое для передвижения крана с грузом по формуле :
Py = [2( Q + Go ) / Dк] * [ f + m *( d/ 2)] * kp = [2(160000 + 199000)/ 100] * *[0,07 + 0,015 *(20/2)]*1,5 = 7180*0,33 = 2369 кгс.
где f и m - коэффициенты трения качения и трения в цапфах, принятые по таблицам. kp – коэффициент, учитывающий дополнительные потери в ребордах колес, токосъемниках и т. п.
Двигатель выбираем исходя из заданного времени пуска tп, принятого равным 6 с – для механизмов передвижения кранов. Дополнительные усилия от сил инерции при этом времени по формуле, при tн = tп и G = =Q + Go :
Ри = (Q + Go)*v / 60*g*tп = ( 160000 + 199000 )*65 / 60*9,81*6 = 6607 кгс.
Усилие необходимое для передвижения моста при пуске, по формуле :
Р1 = Ру + ( 1,141,3 ) Ри = 2369 + 1,2*6607 = 10297,4 кгс.
Коэффициент 1,2 учитывает влияние вращающихся масс ( ротор двигателя, тормозная муфта и т. п. ), непосредственно не вводимых в расчет.
Необходимая пусковая мощность двигателя по формуле, при Р = Р1 :
Nп = P1 v / 6120 hо = 10297,4*65 / 6120*0,85 = 128,6 кВт,
где hо – к.п.д. механизма, принимаемый по таблицам, в зависимости от вида механизма.
Необходимая мощность двигателя при среднем коэффициенте пусковой перегрузке Yср = 1,5 по формуле :
Nк = Nп / Yср = 128,6 / 1,5 = 85,7 кВт.
Мощность двигателя при установившемся движении :
Nу = Ру *v / 6120 = 2369*65 / 6120*0,85 = 29,6 кВт.
Исходя из заданных данных : Режим работы – легкий ( ПВ = 15 % ), выбираем двигатель типа МТН 613 – 10 мощностью Nд = 90 кВт с частотой вращения nд = 570 об/мин. Маховый момент ротора двигателя GDp2 = 25,0 кгс*м2; предельный момент Мпр = 420,0 кгс*м.
Номинальный момент двигателя :
Мн = 975 Nд / nд = 975*90 / 570 = 153 кгс*м.
14 Выбор передачи
Частота вращения колес nк = V / pD = 65/ 3,1415*1000 = 20,69 об/мин,
- где V – скорость передвижения моста крана.
Требуемое передаточное число механизма равно u = nдв / nк = 570 / 20,69 = 27,54. Выбираем тип редуктора ВКУ – 965М, с передаточным числом, равным 85,39. Вертикальный крановый редуктор модернизированный.
Определяем эквивалентный момент на тихоходном валу редуктора Тр.э..
Для режима работы 3М, класс нагружения В1 и класс использования А4.
К = 0,25; КQ= 0,63; tмаш = 12500 ч.
Частота вращения тихоходного вала редуктора равна 10,31 об/мин.
Число циклов нагружения на тихоходном валу редуктора по формуле:
ZT = 30*nT*tмаш = 30*10,31*12500 = 3,86 * 106
Передаточное число тихоходной ступени uT = 5.
Суммарное число циклов контактных напряжений зуба шестерни тихоходной ступени.
Zp = ZT * uT = 3,86*106*5 = 19,3*106
Базовое число циклов контактных напряжений Z0 = 125*106
Коэффициент срока службы.
Кt = 3√(Zp/Z0) = 3√(19,3*106)/(125*106) = 0,536
Kд = КQ*Кt = 0,63*0,536 = 0,337
Принимаю Kд = 0,63
Определяем расчетный крутящий момент Тр на тихоходном валу редуктора.
Ориентировочно ВКУ – 965М.
up = 80.
(84,81 – 80)/84,81 = 5,67 % - значеня передаточных чисел расходятся на допустимую величину.
КПД редуктора по данным завода изготовителя.
ηр = 0,94
ωдв = π*nдв/30 = 3,14*895/30 = 93,67 рад/с.
Тдв н = Nдв/ ωдв = 20,5*103/93,67 = 218,85 Нм
Примем Ψп макс = 2
Тдв макс = Тдв н * Ψп макс = 437,7 Нм
Примем Тдв макс = 440 Нм
Тр = Тдв макс * Up* ηр = 440*80*0,94 = 33088 Нм
Расчетный эквивалентный момент
Тр э = Тр* Kд = 0,63*33088 = 20845,44 Нм.
Редуктор ВКУ – 610М имеет Тн = 19750 – 27200 Нм, следовательно нам подходит. Схема сборки редуктора 13 или 23 – в зависимости от того, где он расположен. Условное обозначение ВКУ – 965М – 65 – 23 – 42 ТУ 24.013673 - 79
awc = 965 мм; dв быстр = 65 мм; dв тих = 125 мм; mp = 1500 кг.
Vпредв тел = ωдв*rш/uмех = 93,67*0,315/80 = 0,368 м/с
Отличие от заданной скорости 4 % - что допустимо.
КПД одной зубчатой муфты ηм = 0,99
ηмех = 0,99*0,94*0,99 = 0,92
Для быстроходного вала – зубчатая муфта 2-4000-40-2-65-2-2У2 ГОСТ 5006 – 83.
dдв = 40 мм; dред быстр = 65 мм.
Для тихоходного вала – зубчатая муфта 2 - 25000 -125-1-125-1-2У2 ГОСТ 5006 –83
Параметры муфты на быстроходном валу:
Тм н = 4000 Нм; Jм = 0,06 кгм2; dлев =40 мм, dправ = 65 мм; mм = 15,2 кг.
Параметры муфты на тихоходном валу:
Тм н = 25000 Нм; Jм = 2,25 кгм2; dлев = dправ = 125 мм; mм = 100 кг.
Wу о = α*Gт = 0,002*420 = 0,82 kH
Wтр о = GT*(2*μ+ƒ*dц)*Ктрол /D = 420*(2*1+0,015*130)*1/710 = 1,15 кН
Wин.0 = d*mт*a = 1,25*42*0,05 = 2,625
Крутящие моменты, приведенные к первому валу механизма:
Ту о = Wу о *rk*ηк-т/uмех = 0,82*103*0,4*0,92/80 = 3,772 Нм
Ттр о = Wтр о*rk/(Uмех* ηк-т) = 1,15*103*0,4/(80*0,92) = 6,25 Нм
Тин.0 = Wин.0* rk*ηк-т / uмех = 2,625*103*0,4*0,92/80 = 12,075 Нм
Расчетный тормозной момент механизма:
Тт р мех = Кзап*(Ту о + Тин.0 – Ттр о)
Кзап = 1,2 – коэффициент запаса торможения согласно правилам ГГТН.
Тт р мех = 1,2*( 3,772+12,075-6,25 ) = 11,51 Нм
Расчетный тормозной момент
Тт р = Тт р мех т.к. тормоз в механизме один.
Выбираем тормоз типа ТКГ, так как электрогидравлический толкатель, являющийся приводом тормоза, служит одновременно своеобразным демпфером, снижая динамику замыкания тормоза. Это благоприятно скажется на сцеплении колес тележки с рельсами при торможении.
Выбираю типоразмер тормоза – тормоз ТКГ – 200 ОСТ 24.290.08-82.
Тт н = 245 Нм; Dт м = 200 мм; mтор = 50 кг; Вк = 90 мм; Ршт = 390 Н; Lуст = 613 мм; hшт макс = 32 мм. Тип толкателя – ТГМ25.
Кран оборудован системой площадок, лестниц и галерей для доступа к механизмам крана и электрооборудованию.
1. П.И. Орлов ''Основы конструирования. Том 1,2''.
2. А.Б. Верник ''Мостовые краны большой грузоподъемности ''.
3. Н.Г. Павлов ''Примеры расчетов кранов''.
4. С.А. Казак ''Курсовое проектирование грузоподъемных машин''.
5. В.К. Новиков; М. Ф. Самусенко
''Конструирование и расчет механического оборудования. Часть 1,2,3''.