Проектирование консольного поворотного крана на неподвижной колонне (стр. 4 из 5)
Выбор и расчет колонны.
вес тали: 4,9 кН
Вес поворотной части крана Тлов=mуд*Q*L
mуд – удельная металлоёмкость =0,25Т/(Тм)
Тлов=0,25*2,5*6=3,75
Слов=3,75*9,8=36,75 кН
М4=(GT+G)(Gпов-Gт)*1,8=176,4+57,33=233,73
Диаметр колонны
В качестве материала для колонны выбираем сталь 20, для которой [G]=40
принимаем Dк=0,5м
Выбор и расчет зубчатой передачи.
Принимаем модуль з.п.т.=5, число зубьев ведущей шестерни z=8,тогда диаметр делительной окружности D=40*22.75=910мм
число зубьев венца:182
Межцентровое расстояние Rн =1/2(DB +Dm)=475мм
Расчет механизма поворота.
Определим действующие нагрузки и реакции в опорах:
1. Вертикальная реакция:
V=Q+G =4000кг =4т
Расчетная нагрузка на подшипник:
Qp=k*V=1.4*5000=7000кг
где к- коэф. безопасности
По расчетной нагрузке(ГОСТ 6874,75)выбираем упорный шарикоподшипник 8216 с допускаемой статической грузоподъемностью Q=7990кг, внутренним диаметром d=40мм, наружным диаметром D=125мм.
2. Горизонтальная реакция:
Горизонтальную реакцию H определяем из равенства суммы моментов всех действующих сил относительно точки В.
H= QA+GC
Расчетная нагрузка на подшипник:
По расчетной нагрузке на подшипник выбираем однорядный подшипник статической грузоподъемностью 11,1 т внутренним диаметром d=95мм, наружным диаметром D=200мм, высотой В=45мм.
3. Общий статический момент:
Общий статический момент сопротивлению равен сумме моментов сил действующих на кран:
где:
-сумма моментов сил трения в подшипниках опор, 
=Мтр(d1)+Mтр(d2)+ Mтр(d3)Момент сил трения в верхнем подшипнике
Мтр(d1)=Нf*d1/2=7500*0.015*0.1475/2=8.3 кг*м
где: f=0.015...0.02- приведенный коэф. трения шарикоподшипника.
d1=0.1475м- средний диаметр подшипника
Момент сил трения в упорном подшипнике:
Mтр(d3) = Vf*d3/2=5000*0,015*0,054/2=2,025кг*м
Момент сил трения в нижнем радиальном подшипнике:
т.к. d1=d2, то Мтр(d2)=Нf*d2/2=8,3кг*м
Момент сил, возникающих от наклона крана:
Му(QF+Gc)*sin a=(2.5*6+2.5*1.5)0.02=0.375м
где а- угол наклона, принимаем а=1
Общий статический момент:
=8,3+8,3+2,025+375=393,6 кг*м
4. Момент сил инерции, при пуске привода:
где: Iв- суммарный момент инерции масс груза, крана, механизма поворота, приведенной к оси вращения крана.
Iв=δ(Iтр+Iкр)= 1,2(9172,8+573,3)=11695кг*м*с2
Iтр= mгр* А2=254,8*62=9172,8 кг*м*с2
Iкр= mкр* ε2= 254,8*1,52=573,3 кг*м*с2
mкр=Gкр/s =2500/9,81=254,8 кг*с*м*с2
ωк - угловая скорость поворота
ωк= π*nкр/30= 3,14*1/30=0,105 рад/с
Расчетная мощность двигателя
где ψср=1,5....1,8- средний коэф. перегрузки асинхронных двигателей с фазным ротором принимаем 1,65
По каталогу выбираем электродвигатель МТF 112-6 мощностью N=1,7 кВт при ПВ= 25%, n=910 мин-1, Ми мах=4кг*с*м, Iр= 0,00216 кг*с*м*с2=0,021кг*м2
Общее передаточное число механизма поворота:
Vоб=n/nкр=910/1 =910
Принимаем передаточное число зубчатой передачи Vв=20, тогда передаточное число червячного редуктора
Выбираем стандартный редуктор РУУ- 160-40 и уточняем Vв
Vв=910/40=22.75
Проверку выбранного двигателя по условиям нагрева выполняем с использованием метода номинального режима работы.
Суммарный момент статического сопротивления повороту приведенный к валу двигателя:
Номинальный момент выбранного двигателя:
Коэф. загрузки двигателя при установившемся режиме:
При α=0,28 находим относительное время пуска t=1,2. Определяем время разгона привода при повороте крана с номинальным грузом:
где : Inp- суммарный момент инерции вращающихся масс механизма поворота крана, массы груза и массы вращающейся части крана, приведённый к валу двигателя
где:
Iмех - момент инерции вращающихся масс механизма поворота крана
Iгр- момент инерции массы груза, приведённой к валу двигателя
I кр = момент инерции массы вращающейся части крана, приведенной к валу двигателя.
Тогда:
Время разгона привода:
Ускорение конца стрелы при пуске :
Время рабочей операции при среднем угле поворота а = 90° (1/4 оборота)
Определяем отношение
Находим
Необходимая мощность:
Эквивалентная мощность:
Номинальная мощность:
Следовательно, выбранный электродвигатель MTF 112-6
удовлетворяет условиям нагрева.
При перегрузке двигатель должен удовлетворять условию нагрева:
где:
Мл и Мн - пусковой и номинальный моменты двигателя.
Пусковой момент:
где:
М'ст - суммарный статический момент сопротивления вращению
Мддинамический момент от вращательно движущихся масс механизма и крана
Мд - динамический момент от вращательно движущейся массы груза
тогда
Коэффициент перегрузки двигателя при пуске
Определение максимальной нагрузки в упругих связях механизма
поворота.
Максимальный момент в упругой связи в период пуска:
где :
- статический момент сопротивления повороту, приведённый к валу двигателя. 
Коэффициент динамичности:
Определение тормозного момента и выбор тормоза. Принимаем время торможения tr = 6с,
Линейное замедление конца стрелы : а = εт-А = 0,021-6 = 0,105м/с2
Тормозной момент:
Тогда
Выбираем двух колодочный тормоз ТКТ - 200/100 с тормозным моментом Мт = 4 кгс-м, который обеспечивает торможение крана за более короткое время. Следовательно, его нужно отрегулировать на нужный тормозной момент.
Расчёт муфты предельного момента