9.4. Механизм передвижения крана.

Кинематическая схема механизма передвижения крана приведена на рис.4.6. Механизм имеет раздельный привод каждой балки, осуществляемый от кранового электродвигателя через двухступенчатый цилиндрический горизонтальный редуктор на ходовое колесо. Тормоз размещен на валу двигателя. В качестве тормозного шкива использована одна из полумуфт, соединяющая двигатель с редуктором.

Металлоконструкция, согласно заданию, состоит из двухбалочного сварного моста с пространственно жесткими балками.

По аналогии конструкциями мостовых кранов (ГОСТ 25546-82) выбираем вес моста равным 16т, вес кабины, механизмов и электрооборудования, расположенного на мосту, принимаем 5т, тогда общий вес моста т.

Рис. 4.6. Механизм передвижения крана

а) кинематическая схема; б) конструктивное исполнение

Сопротивление передвижению. Сопротивление передвижению моста крана с номинальным грузом, приведенное к ободу ходового колеса

где - диаметр ходовых колес моста крана, для кранов данной грузоподъемности принимаем , обод колеса цилиндрический, - диаметр цапфы колеса , принимаем . Ходовые колеса стальные, рельс типа со скругленной головкой; - коэффициент трения качения; - коэффициент трения качения в подшипниках ходовых колес. Коэффициент трения реборд в зависимости от типа реборд и обода колеса .

Сопротивление передвижению при работе с номинальным грузом

Сопротивление передвижению при работе без груза

Выбор электродвигателя и редуктора. Для моста крана как для крановой тележки выбор электродвигателя производят по максимальному допустимому пусковому моменту, при котором обеспечивается надлежащий (равный 1,2) запас сцепления ходового колеса с рельсом, исключающий возможность буксования в процессе разгона моста крана без груза. Максимально допустимое ускорение моста при пуске определяется по известной формуле :

Пусковой момент каждого электродвигателя определяют так же, как и для тележки при работе без груза, при наименьшем давлении на ведущие ходовые колеса рассматриваемой стороны крана. В этом случае в расчетную формулу общего веса крана подставляют наименьшую нагрузку от веса крана без груза, приходящуюся на все ходовые колеса концевой балки рассматриваемой стороны. Предполагаем, что вес металлоконструкции и электрооборудования расположен на кране симметрично, за исключением кабины ( т), центр тяжести которой расположен на расстоянии 1м от опоры В (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Схема к определению нагрузок на концевые балки моста крана

Тогда давление на ходовые колеса (А, В),

Суммарная мощность двигателя по статическому сопротивлению при работе с грузом:

Статическую мощность двигателя одой стороны, учитывая возможное несимметричное расположение тележки с грузом, принимают равной

По каталогу на крановые двигатели принимаем двигатель МТ 12-6 имеющий мощность 3,5кВт при 910об/мин, маховый момент .

Передаточное число редуктора. Число оборотов ходового колеса при номинальной скорости

Требуемое передаточное число

По каталогу на редукторы типа Ц2 выбираем редуктор Ц2-250 с передаточным числом 16,3, мощностью 17,3кВт. (наименьший из ряда редукторов).

Расчетная мощность для выбора редуктора

где - коэффициент зависящий от режима работы, для среднего режима .

В нашем случае редуктор недогружен. Ввиду значительного превышения мощности редуктора, проверка редуктора по допускаемому крутящему моменту не требуется.

При выбранном редукторе фактическое число оборотов ходового колеса

Фактическая скорость крана

Отклонение от заданного значения скорости

Время пуска. Время пуска при максимально допустимом ускорении

Приведенный к валу двигателя момент сопротивления передвижению крана со стороны, противоположной расположению тележки, при работе без груза (опора А),

где - сопротивление передвижению на опоре А;

Необходимый пусковой момент для опоры А

Кратность максимального момента для МТ 12-6 равна 2,5.

Средний пусковой момент

Тогда двигатель будет иметь номинальный момент

Фактический номинальный момент двигателя

Таким образом, двигатель имеет значительно меньший номинальный момент, то разгон крана будет происходить с меньшими ускорениями, а работа – с большим запасом сцепления.

Расчет ходовых колес. Максимальная нагрузка на ходовое колесо ( ).

Эффективное напряжение контактного смятия поверхности катания обода колеса при рельсе со скругленной головкой типа Р-38 (при точечном контакте)

где - коэффициент, зависящий от отношения радиусов кривизны колеса и рельса, для рельса Р-38, имеющего и поверхности катания колеса .

- коэффициент, зависящий от режима работы, для среднего режима .

- больший из радиусов кривизны контактных поверхностей .

- коэффициент динамичности, при скорости .

- коэффициент неравномерности распределения нагрузки по ширине рельса, для рельсов с выпуклой головкой

Допускаемое значение эффективных напряжений:

где

- приведенное число оборотов колеса

, при сроке службы крана 10лет (см. расчет ходовых колес тележки).

Определение тормозного момента. Определение тормозного момента механизма передвижения крана аналогично тормозного момента для механизма передвижения тележки. При раздельном приводе расчет ведут наименее нагруженной концевой балки (опора А) при работе без груза.

Максимально допустимое замедление

Время торможения

Сопротивление передвижению при торможении на опоре А

Момент сопротивления при торможении

Уравнение моментов при торможении

;

По данному тормозному моменту принимаем тормоз ТКТ-200, имеющий тормозной момент и отрегулированный на фактический тормозной момент -

Металлоконструкция моста крана. Мост крана состоит из двух пространственно жестких балок, соединенных по концам пролета с концевыми балками, в которых установлены ходовые колеса. Крановая тележка перемещается по рельсам, уложенным по верхним поясам коробчатых балок. Принятая схема металлоконструкции моста приведена на рис. 4.8.

Рис. 4.8. Металлоконструкция моста крана

а - схема конструкции; б - сечение по главной балке.

Основные данные: колея тележки 2м, база колес тележки (на рис. Не показана), база колес крана Конструкция сварная, материал МСт.3 ГОСТ 380-88.

Выбор основных параметров. Высоту балки назначают в зависимости от размера пролета по соотношению

Принимаем Высота опорного сечения балки Длину скоса рекомендуется в пределах ,

Ширина площадок, как со стороны механизма передвижения, так и со стороны троллеев принимается равной

Веса элементов конструкции (по аналогии с весами выполненных конструкций): ; кабины с электрооборудованием ; троллеев, расположенных на мосту ; площадки с настилом ; одной концевой балки ; одного механизма передвижения

Определение расчетных нагрузок для главной (пролетной) балки.

а) Постоянная распределенная нагрузка для главной балки со стороны механизма передвижения

б) Постоянная распределенная нагрузка для главной балки со стороны троллеев

где - коэффициент для определения постоянных нагрузок в зависимости от скорости передвижения крана. При скорости более 60м/мин

в) Постоянные сосредоточенные нагрузки для балки со стороны механизма передвижения:

от веса механизма передвижения

от веса кабины управления с электрооборудованием

г) Подвижная нагрузка от ходового колеса тележки

где - коэффициент для определения расчетных подвижных нагрузок в зависимости от режима работы, для среднего режима работы

е) Сосредоточенная горизонтальная инерционная нагрузка от веса кабины управления

з) Поперечные подвижные горизонтальные инерционные нагрузки от ходовых колес тележки

и) Продольные подвижные горизонтальные инерционные нагрузки от торможения тележки

к) Скручивающий момент от подвижной инерционной нагрузки

л) Скручивающий момент от распределенной горизонтальной инерционной нагрузки

м) Скручивающий момент от сосредоточенных инерционных нагрузок

Расчетный скручивающий момент от всех горизонтальных нагрузок

Расчетная схема балки приведена на рис. 4.9.

Рис. 4.9. Расчетная схема главной пролетной балки

а - вертикальные нагрузки; б - горизонтальные инерционные нагрузки;

в - скручивающие нагрузки.

Определение расчетных нагрузок для концевой балки. В вертикальной плоскости. Опорное давление главной балки со стороны механизма передвижения (рассматривается при положении тележки с грузом на ближайшем расстоянии от рассматриваемой балки, расположенной со стороны кабины) (рис. 4.10,а).

Опорное давление главной балки со стороны троллейной площадки (Рис.4.10,б).

Рис. 4.10. Расчетная схема концевой балки

а - нагрузки в вертикальной плоскости; б - нагрузки в горизонтальной плоскости.

В горизонтальной плоскости. Нагрузка от торможения тележки

Расчетная схема концевой балки приведена на рис. 4.11.

Рис. 4.11. Расчетная схема концевой балки.

а - нагрузки в вертикальной плоскости; б - нагрузки в горизонтальной плоскости.

Расчет главной балки. Подбор сечения.

При подборе сечения балки необходимо обратить внимание на создание повышенной жесткости металлоконструкций, так как мостовые краны с раздельным приводом хорошо работают лишь при жестких конструкциях.

Высота сечения главной балки принята . Принимаем толщину вертикального листа . Ширина горизонтального листа из условий обеспечения горизонтальной жесткости принимается в пределах . В то же время ширина горизонтального листа должна быть не менее

Принимаем , толщину горизонтальных листов и расстояние между стенками в свету

Таким образом, сечение балки примет вид как на рис. 4.11. и рис.4.12.

Рис. 4.11. Сечение главной балки в середине пролета.

Рис. 4.12. Сечение главной балки на опоре.

Площадь сечения верхнего и нижнего поясов

Площадь сечения вертикальных стенок

Общая площадь сечения

Моменты инерции относительно оси Х-Х:

поясов

стенок

Момент инерции всего сечения

Момент сопротивления сечения относительно оси Y-Y

Момент инерции относительно оси У-У

поясов

стенок

Момент инерции всего сечения

Момент сопротивления сечения относительно оси Y-Y

Опорное сечение (рис. 4.12.). Высота опорного сечения Площадь опорного сечения поясов ; стенок Общая площадь сечения

Моменты инерции относительно оси Х-Х

поясов

стенок

Момент инерции всего сечения

Статический момент полусечения относительно оси Х-Х:

стенок

пояса

Статический момент всего полусечения

Площадь сечения, ограниченная осями, проходящими через середину стенок и поясов опорного сечения,

Проверка прочности главной балки. Расчетные формулы и результаты расчета сведены в табл. 4.1. Обозначения в расчетных формулах следующие:

- суммарный расчетный изгибающий момент от действия вертикальных расчетных нагрузок;

- суммарный статический изгибающий момент от действия статических нагрузок;

- суммарная расчетная поперечная сила (реакция) от действия вертикальных расчетных нагрузок;

- суммарный расчетный крутящий момент в опорном сечении от действия вертикальных расчетных нагрузок;

- суммарный расчетный крутящий момент в опорном сечении от действия вертикальных и горизонтальных нагрузок;

и - момент инерции и момент сопротивления сечения балки в середине пролета относительно горизонтальной оси Х-Х;

и - тоже для опорного сечения;

- статический момент полусечения;

- момент сопротивления сечения балки относительно вертикальной оси Y-Y;

- толщина стенки балки;

- площадь прямоугольника, ограниченная осями, проходящими через середины толщины стенок и поясных листов на опоре;

и - нормальные и касательные напряжения при действии вертикальных нагрузок;

- нормальные напряжения при действии горизонтальных нагрузок;

и - допускаемые нормальные и касательные напряжения при действии основных и дополнительных нагрузок;

- коэффициент, принимаемый в зависимости от числа тормозных ходовых колес тележек,

- когда половина ходовых колес тормозные

- когда четверть всех колес тормозные