6 Определение коэффициентов использования крана
Коэффициент использования крана по грузоподъёмности
;
где
- масса груза, определяем по формуле
,
т
-
объем грейфера, м3;
-
плотность груза, т/м3;
=0,7
- коэффициент заполнения грузом грейфера;
т
Проверяем выполнение условия
,
Условие выполняется.
.
Коэффициент использования крана по времени
а) в течение суток:
,
где
-
время работы крана в сутках;
б) в течение года:
,
где
-
время работы крана в году;
.
7 Определение продолжительности включения
Относительная продолжительность включения:
-механизма подъема
,
-механизма передвижения
,
-механизма изменения вылета стрелы
-механизма поворота
8 Определение режима работы крана
Таблица 5 - Режимы работы механизмов крана
Название механизма |
Кгр |
Кврс |
Кврг |
ПВ% |
Режим работы |
|
ГГТН |
ГОСТ |
|||||
Подъёма |
0,58 |
0,54 |
0,36 |
35 |
Т |
М5 |
Поворота |
0,58 |
0,54 |
0,36 |
36 |
Т |
М5 |
Изменение вылета стрелы |
0,58 |
0,54 |
0,36 |
26 |
С |
М4 |
Передвижения |
0,58 |
0,54 |
0,36 |
16 |
С |
М4 |
Портальный кран работает в тяжелом режиме, так как механизм подъема работает в тяжелом режиме.
9 Расчет производительности крана
Производительность перегрузочной машины определяется количеством груза (в единицах массы), перегружаемого в единицу времени (час, смену, сутки). В технико-экономических расчётах чаще всего применяют производительность перегрузочной установки, выраженную в тоннах за час работы.
Под технической производительностью понимают наибольшую производительность машины, зависящую от технических параметров машины, рода перегружаемого груза, условий работы, непрерывности использования.
Рт=mгр·nц,
где Рт – техническая производительность, т/ч;
mгр - масса груза, т
nц - количество циклов за час работы;
,
т/ч.
Эксплуатационная производительность отличается от технической тем, что определяется с учетом коэффициента использования машины по времени, отражающего влияние на производительность машины различных ее простоев.
,
т/ч
,
т/ч
10 Расчет механизма подъема
Подбираем грузовой канат.
Грузовой канат выбирается в соответствии с разрывным усилием:
Sp=K·Smax, кН
где К= 6,0 – коэффициент запаса прочности, зависящий от режима работы механизма [1];
Smax - максимальное усилие в ветви каната, определяем по формуле
Smax=
,
кН
где
=
m·a=2·2=4
– количество ветвей каната, на которых
подвешен груз;
m = 2 – кратность полиспаста;
a = 2 – количество концов каната, закрепленных на барабане;
Qн – грузоподъемность крана,т;
Gн – сила тяжести груза, определяем по формуле
Gн =Qн·g, кН
Gн =12·9,81=117,72 кН;
η =0,8 – общий кпд [1]
Smax
=
кН;
Sр=6,0·36,788=220,728 кН=220728 Н
По ГОСТ 2688-80 [1] выбираем следующий канат по разрывному усилию: канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6х19(1+6+6/6)+1о.с., маркировочная группа = 1968 МПа, диаметром dк=21,0 мм,
где ЛК – канат линейного касания;
Р – в верхнем слое каната проволоки разного диаметра;
6 – количество прядей;
19 – количество проволок в одной пряди;
1о.с. – один органический сердечник;
Рисунок 2 - Схема запасовки каната.
Производим расчет барабана.
Диаметр барабана рассчитываем по формуле
Dб=dк ·(е-1), мм
где е – показатель, зависящий от режима работы ( е=30) [1];
dк - диаметр каната, мм;
Dб=21,0×(30-1)=609 мм.
Принимаем по ГОСТу Dб=600 мм [1].
Определяем длину нарезной части барабана по формуле
Lн=z0·tш , мм
где tш - шаг нарезки, вычислен по формуле
,
мм
мм
z0 - общее число витков нарезки, состоящее из числа рабочих, запасных и витков на крепление каната, т.е.
,
Число рабочих витков находим как
,
где
-
высота подъема и глубина опускания (по
исходным данным), м;
-
диаметр барабана, измеренный по средней
линии навиваемого каната, определяем
как
,
м
мм=0,621
м
;
;
Lн=44·23=1012 мм.
Полная длина барабана при сдвоенном полиспасте равна
Lп=2· Lн+(7÷12) tш, мм
Lп=2·1012+7·23=2185 мм.
Рисунок 3 - Барабан с двойной нарезкой
Толщина стенки стального барабана рассчитывается по формуле
,
мм
мм.
Стенка барабана проверяется на напряжение сжатия
,
где f=0,7 – коэффициент, учитывающий влияние упругой деформации каната и барабана [1];
МПа
– допускаемое напряжение сжатия для
стальных барабанов;
,
(не
выполняется)
,
мм
мм.
Рисунок 4 - Барабан с винтовой нарезкой: 1 - стенка барабана; 2 - канавка; 3 - канат.
Рисунок 5 - Крепление каната на радиальной части барабана: 1 - барабан; 2 - канат; 3 - винт; 4 - прижимная планка.
Определяем потребную мощность и выбираем электродвигатель механизма подъема.
Так как кран работает в грейферном режиме, выбираем два электродвигателя, мощности которых определяем по формуле
,
кВт
кВт
Проводим корректировку мощности с учетом фактической продолжительности включения
,
кВт
где
берется
в большую сторону от фактической;
кВт
Выбирается тип электродвигателя МТН-711-10:
- мощность электродвигателя: Nк=100,0 кВт;
- число оборотов (частота вращения вала электродвигателя): nдв=584 об/мин;
- ширина двигателя: Вдв =790 мм;
- масса: 1550 кг;
-
максимальный момент:4660 Н
м;
-
момент инерции: 1025 кг
- продолжительность включения механизма подъема: ПВ%=40 %.
Рассчитываем передаточное число и выбираем редуктор.
Передаточное число редуктора определяется по формуле
где nдв- частота вращения вала электродвигателя, об/мин;
nбар- частота вращения вала барабана, вычислена по формуле
.
Выбираем редуктор типа РМ-850 с iр =10,35[1]:
- мощность: Nр= 149,0 кВт;
- число оборотов: nдв=600 об/мин;
- продолжительность включения: ПВ%=40%.
Проверяем выполнение условия
,
где А=850- суммарное межосевое расстояние;
.
Условие выполняется, следовательно принимаем «П»-образную компоновочную схему.
Рисунок 6- «П»-образная компоновочная схема лебедки механизма подъема:1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 - барабан; 4 – втулочно-пальцевая муфта; 5 – зубчатая муфта.
Рассчитываем и выбираем тормоз и соединительную втулочно-пальцевую муфту.
Тормоз выбирается по необходимому тормозному моменту, который рассчитывается по формуле
,
где β – коэффициент запаса торможения, зависящий от режима работы крана, для тяжелого режима β=2,0;
-момент
рабочий (статический) на быстроходном
валу редуктора, создаваемый массой
неподвижно висящего груза, Нм
,Нм;
,
Нм;
Нм.
По величине тормозного момента выбирается тормоз по каталогу[1]
Технические характеристики тормоза с гидротолкателем:
- тип тормоза: ТКТГ-600М.
- диаметр тормозного шкива: D=600 мм.
- тормозной момент: Мт=5000 Нм.
Рисунок 7 - Колодочный тормоз с гидроэлектротолкателем.
1 – тормозной шкив; 2 – вал; 3 – шпонка; 4 – тормозные колодки; 5 – накладки из высокопрочных материалов; 6 – вертикальная стойка; 7 – рычаг, связывающий стойки; 8 –двуплечий рычаг; 9 – гидроэлектротолкатель.
Для выбранного тормоза подбирается муфта упругая втулочно-пальцевая с тормозным шкивом, муфта подбирается по величине крутящего момента.
где k1=1,3 - коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;
k2=1,3 - коэффициент, зависящий от режима работы [3];
Мр - рабочий момент на быстроходном валу редуктора, определяем по формуле
Выбираем втулочно-пальцевую муфту:
- диаметр тормозного шкива: D=600 мм.
- Число пальцев: 8
- наибольший передаваемый момент: М=4000 Нм.
Рисунок 8 - Втулочно-пальцевая муфта.
1 – малая полумуфта; 2 – палец; 3 – резиновая втулка; 4 – полумуфта с тормозным шкивом, 5 – вал.