Расчет механизмов – козлового консольного крана грузоподъемностью 8 тонн (стр. 2 из 3)

Средняя высота подъема груза составляет 0,5…0,8 номинальной высоты Н=9м. Примем Нср=0,8*Н=0,8*9=7,2 м.

Время установившегося движения, с:

t_y=Нср/v_г=7,2/0,194=37,11

Сумма времени пуска при подъеме и опускании груза за цикл работы механизма, с:

åt_п=1,14+5*0,34+1*0,27+3*0,22+0,09+5*0,11+1*0,13+3*0,14=4,96

Общее время включений двигателя за цикл с:

åt=2(1+5+1+3)*t_y+åt_п=2*10*37,11+4,96=747,16

Среднеквадратичный момент Н*м

Т_ср=

= (252,94²*4,96+(183²+5*97²+45²+3*14²+140²+5*70²+28²+3*6,9²)/747,16)=52,3

где: åt_п – общее время пуска механизма в разные периоды работы с различной нагрузкой, с;

åТ²_сt_y – сумма произведений квадрата моментов статических сопротивлений движению при данной нагрузке на время установившегося движения при этой нагрузке.

åt – общее время включения электродвигателя за цикл, с.

Среднеквадратическая мощность двигателя, кВт;

Р_ср=Т_ср^п/9550=52,3*935/9550=5,12 кВт

где: Тср – среднеквадратичный момент преодолеваемый электродвигателем.

Во избежание перегрева электродвигателя необходимо, чтобы

развиваемая двигателем среднеквадратичная мощность удовлетворяла условию Рср £ Рном 13 £ 5,12 – условие соблюдается

Момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма, Н*м:

Тс=Fб*z*Dб^г*h_б*h_т /2u_т =19818*2*0,4*0,98*0,85/2*50,94=129,63

где: h_т – КПД привода от вала барабана до тормозного вала;

u_т – общее передаточное число между тормозным валом и валом барабана.

Необходимый по нормам Госгортехнадзора момент, развиваемый тормозом при k_т=1,75*Тт=1,75*129,63=226,852 Н*м.

Из таблицы III.5.11 выбираем тормоз ТКТ – 300/200 с тормозным моментом 240 Н*м, диаметром тормозного шкива Dт=300 мм. Регулировкой можно получить требуемый тормозной момент Тт=240 Н*м.

У механизма подъема груза фактическое время торможения при опускании, с:

t_п=(d*I*n/9,55(Т_т-Т_с))+9,55*Q*v²/n((Т_т-Т_с)*h= =(1,1*0,35*935/9,55(226-129))+(9,55*8000*0,194²*0,85/935(226-129)=0,41

Для среднего режима работы находим путь торможения механизма подъема груза, м:

S=v_г^ф/1,7=0,194/1,7=0,11

Время торможения в предположении что скорости подъема и опускания груза одинаковы, с:

t_т^max=S/0,5v_г^ф=0,11/0,5*0,194=1,17>t_т=0,54

Замедление при торможении, м/с²:

а_т=v_г^ф/t_т=0,194/0,41=0,47

Расчет механизма передвижения крана.

Механизм передвижения крана служит для перемещения крана по рельсам.

Найдем рекомендуемый диаметр ходовых колес Dк=720 мм.

Коэффициент качения ходовых колес по рельсам m=0,0006 м. Коэффициент трения в подшипниках качения ходовых колес f=0,02.

Диаметр вала цапфы ходового колеса, мм:

D_к=0,2*720=144. Примем также k_р=2,5

Общее сопротивление передвижению крана, Н:

F_пер=F_тр=k_p(m+Q)g(fd_k+2m)/D_k=2,5(22000+8000)*

9,81(0,020*0,14+2*0,0006)/0,720=4087,5

Статическая мощность привода при h = 0,85, кВт:

Pc=F_пер*v_пер/10³*h=4087*1,6/1000*0,85=7,693

где: F_пер – сопротивление передвижению крана, кг;

v_пер – скорость передвижения крана, м/с;

h - КПД механизма

Т.к привод механизма передвижения крана раздельный, то выбираем двигатель приблизительно в два раза по мощности меньше расчетной. Из таблицы III.3.5 выбираем крановый электродвигатель MTF – 111 – 6 имеющим ПВ=25% номинальную мощность Рном=4,1 кВт и частоту вращения n=870 мин^-1. Момент инерции ротора Ip=0,048 кг*м².

Номинальный момент на валу двигателя Н*м.

Т_ном=9550Р/n=9550*4,1/870=44,7

Частота вращения вращения ходового колеса (мин^-1):

n_б=60v_пер/p*Dк=60*1,6/3,14*0,720=42,16

где: v_пер – скорость передвижения крана;

Dк – расчетный диаметр колеса, м.

Требуемое передаточное число привода:

U=n/n_к=870/42,46=20,48

Поскольку в приводе механизма перемещения крана должно быть установлено два одинаковых редуктора. Выбираем редуктор типа ВК – 475 передаточное число u_p=19,68 и Pр=8,3 кВт.

Номинальный момент передаваемый муфтой двигателя, Н*м

Тм=Тс=F_перD_к/2u_рh=2043*0,720/2*19,68*0,85=43,98

Расчетный момент для выбора соединительной муфты, Н*м:

Т_м=Т_м^ном*k₁*k₂=43,98*1,2*1,2=62,3

Выбираем по таблице III.5.6 втулочно – пальцевую муфту c крутящим моментом 63 Н*м с диаметром D=100 мм,

Момент инерции муфты, кг*м²:

Iм=0,1*m*D²=0,1*2*0,1=0,002

Фактическая скорость передвижения крана, м/с:

v_пер^ф=v_пер*u/u_p=1,6*20,48/19,68=1,66 – отличается от стандартного ряда на допустимую величину.

Примем коэффициент сцепления ходовых колес с рельсами j=0,12

коэффициент запаса сцепления k_j=1,1.

Вычисляем максимально допустимое ускорение крана при пуске в предположении, что ветровая нагрузка F^p=0, м/с²

a_max=[(z_пр((j/k_j)+(f*d_k/D_k))/z)-(2m+f*d_k)k_p/D_k)*g=

=(2((0,12/1,1)+(0,02*0,144/0,720))/4-

-(2*0,0006+0,02*0,144)*2,0/0,720)*9,81=0,66

где: z_пр- число приводных колес;

z – общее число ходовых колес;

j - коэффициент сцепления ходовых колес с рельсами: при

работе на открытом воздухе j=0,12

f – коэффициент трения (приведенной к цапфе вала) в подшипниках

опор вала ходового колеса

m - коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам м;

d_k – диаметр цапфы вала ходового колеса, м:

k_p – коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивления от трения реборд ходовых колес

Средний пусковой момент двигателя, Н*м:

Тср.п=(y_max+y_min)*Tном/2=(2,25+1,1)*43,98/2=93,66

где: y_min- минимальная кратность пускового момента электродвигателя:

y_min=1,1…1,4

Наименьшее допускаемое время пуска по условию сцепления, с:

t_доп=v/a_max=1,66/0,66=2,515

Момент статических сопротивлений при работе крана без груза, Н*м:

Тс=F’_перD_к/2u_рh=2445,96*0,72/2*19,68*0,85=52,6

Момент инерции ротора двигателя Iр=0,048 кг*м² и муфты быстроходного вала Iм=0,002

I=Ip+Iм=0,048+0,002=0,050 кг/м²

Фактическое время пуска механизма передвижения без груза, с:

t_п=(d*I*n/9,55(Т_ср.п-Т_с))+9,55*Q*v²/n((Т_ср.пТ_с)*h=

=(12*0,05*870/9,55(93,66-52,6))+9,55*11000*1,66²/870(93,66- 52,6)*0,85=7,95 с

Фактическое ускорение крана без груза, м/с²

а_ф=V_пер/t_п=1,66/7,95=0,208<a_max=0,66 м/с²

Проверяем суммарный запас сцепления. Для этого найдем:

А) суммарную нагрузку на привод колеса без груза, Н:

F_пр=m*z_пр*g/z=2*22000*2*9/4=107910

Б) сопротивление передвижению крана без груза, Н: F’_пер=k_p*m*g(f*d_k+2m)/D_k=2*22000*9,81*(0,02*0,144+2*0,0006)/0,720=

= 2445,96

Определим фактический запас сцепления:

k_j=Fпр*j/F’пер+mg((a/g)-z_пр*f*d_k/z*D_k)=

=107910*0,12/2445,96+22000*9,81((0,208/9,81)-2*0,02*0,144/4*0,72)=1,34>1,2

Определение тормозных моментов и выбор тормоза. Максимальное допустимое замедление крана при торможении, м/с²:

a_max^т=((z_пр((j/k_j)-(f*d_k/D_k))/z)+(2m+f*d_k)/D_k)*g=((2((0,12/1,1)-(0,02*0,144/0,720))/4)+(2*0,0006+0,02*0,144)/0,720)*9,81=0,571

По таблице принимаем а_мах^т=0,15 м/с²

Время торможения крана без груза, с:

t_t=V^ф_пер/а_мах^т=1,66/0,15=11,06

Сопротивление при торможении крана без груза, Н:

F_тр^т=mg(f*d_k+2m)/D_k=22000*9,81(0,02*0,144+2*0,0006)/0,720=1222,98

Момент статических сопротивлений на тормозном валу при торможении крана, Н*м:

Т_с^т=F^т_тр*D_k*h/2*u_p=1222,98*0,720*0,85/2*19,68=19,01

Момент сил инерции при торможении крана без груза, Н*м:

Т_ин^т=(d*I*n/9,55*t_т)+9,55*m*v^2*h/n*t_т=

=(1,2*0,05*870/9,55*11,06)+9,55*22000*1,66²*0,85/870*

*11,06=51,63

где: t_т- время торможения механизма, с:

Расчетный тормозной момент на валу тормоза, Н,м:

Т_р^т=Т_ин^т – Т_с^т=51,63-11,06=40,57

Из таблицы III 5.13 выбираем тормоз типа ТКГ – 160 с диаметром тормозного шкива D_т=160 мм и наибольшим тормозным моментом Тт=100 Н*м, который следует отрегулировать до Тт=41 Н*м.

Минимальная длина пути торможения, м:

S=V²/R=1,66²/0,9=3,06

Фактическая длина пути торможения, м:

S_ф=0,5*v*t_т=0,5*1,66*11,06=9,17

Расчет механизма передвижения грузовой

тележки.

Найдем рекомендуемый диаметр ходовых колес Dк=360 мм.

Коэффициент качения ходовых колес по рельсам m=0,0006 м. Коэффициент трения в подшипниках качения ходовых колес f=0,02.

Диаметр вала цапфы ходового колеса, мм:

D_к=0,2*360=72 Примем также k_р=2,5

Общее сопротивление передвижению крана, Н:

F_пер=F_тр=k_p(m+Q)g(fd_k+2m)/D_k=2,5(3200+8000)*

9,81(0,02*0,072+2*0,0006)/0,36=2014,31

Статическая мощность привода при h = 0,85, кВт:

Pc=F_пер*v_пер/10³*h=2014*0,63/1000*0,85=1,49 кВт.

где: F_пер – общее сопротивление передвижению тележки, Н;

v_пер – скорость передвижения грузовой тележки, м/с;

h - КПД механизма

Из таблицы III.3.5 выбираем крановый электродвигатель MTF – 011-16 имеющим ПВ=25% номинальную мощность Р=1,7 кВт и частоту вращения n=835 мин^-1. Момент инерции ротора Ip=0,02 кг*м².

Номинальный момент на валу двигателя Н*м: