2.2 Проверочный расчет привода механизма передвижения тележки мостового крана

Проверка двигателя механизма передвижения тележки на время разгона

Определяется момент инерции тормозного шкива:

, (2.31)

где m_т.ш – масса тормозного шкива, кг;

r – радиус тормозного шкива, м;

- коэффициент, учитывающий распределенность массы.

Момент инерции всех вращающихся частей на быстроходном валу механизма:

, (2.32)

где J_р.дв – момент инерции ротора двигателя, кг·м²;

J_м – момент инерции муфты, кг·м².

Сумма поступательно движущихся масс:

, (2.33)

где m_тел – масса тележки, т;

m_трав – масса траверсы, т;

m_гр – масса поднимаемого груза, т.

По следующим формулам находится момент инерции при разгоне вращающихся масс:

, (2.34)

где – коэффициент учета вращающихся масс;

J₁ – момент инерции вращающихся масс, кг·м².

Момент инерции при разгоне поступательно движущихся частей механизма с грузом, приведенный к валу двигателя определяется по формуле:

, (2.35)

Приведенный к валу двигателя момент инерции при разгоне всех движущихся частей механизма, включая поступательно движущиеся массы определяется по формуле:

, (2.36)

Среднепусковой момент двигателя:

, (2.37)

где - кратность среднепускового момента двигателя.

Статическое сопротивление передвижения тележки определяется по формуле:

, (2.38)

Момент статических сопротивлений при разгоне определяется по формуле:

, (2.39)

Фактическое время разгона определяется по формуле:

, (2.40)

Данное значение времени не превышает рекомендуемого, т.е. 5-6 > 3,1 с [4]. Следовательно, выбранный двигатель обеспечит необходимую интенсивность разгона. Среднее ускорение груза при таком времени разгона:

(2.41)

Данное значение превышает рекомендуемое, но если выполняется условие сцепления колес с рельсами, то тележка может работать с ускорением 0,33 м/с².

Проверка времени торможения механизма передвижения тележки

параметры определяется по формулам:

, (2.42)

Момент инерции всех движущихся масс механизма и поступательно движущихся объектов при торможении, приведенный к первому валу механизма находится по формуле:

, (2.43)

Сопротивление торможению тележки, создаваемое трением колеса о рельс определяется по формуле:

, (2.44)

Статическое сопротивление торможения тележки определяется по формуле:

, (2.45)

Момент статических сопротивлений при торможении:

, (2.46)

Фактическое время торможения:

, (2.47)

Данное значение времени очень велико. Желательно, чтобы время торможения тележки не превышало времени разгона. Если принять t = 4с, то необходимо увеличить тормозной момент тормоза. Он должен быть равен 78,9 Н∙м. Тормоз ТКГ-200 необходимо отрегулировать на данный тормозной момент.

Проверка запаса сцепления колёс тележки с рельсами при разгоне

При компоновке тележки были получены фактические статические нагрузки на приводные колеса, (рисунок 2.2) когда тележка не нагружена. Сумма погрузок на приводных колесах тележки: Р_пр.0 = 73,38 кН.

Рисунок 2.2 – Расчетная схема для определения опорных нагрузок

ходовых колес моста и тележки мостового крана

Опорные нагрузки на ходовые колеса от веса порожней тележки мостового крана рассчитываются по формулам [5]:

, (2.48)

, (2.49)

, (2.50)

, (2.51)

где m_т – масса тележки, т;

– сопротивление передвижению тележки, создаваемое силами инерции,

кН;

h_г – ордината оси барабана относительно подтележечного рельса, мм, h_г = 1245 мм;

l₁ – колея тележки, мм, l₁ = 3500 мм;

l₂ – расстояние между опорами, мм, l₂ = 675 мм;

L₄ – база тележки, мм, L₄ = 4500 мм;

L₅ – расстояние от оси барабана до оси ведущих колес, мм, L₅ = 2040 мм.

,

,

,

Опорные нагрузки на ходовые колеса от веса тележки с грузом мостового крана рассчитываются по формулам [5]:

, (2.52)

, (2.53)

, (2.54)

(2.55)

где m_гр – масса груза, включая массу тележки и траверсы, т.

,

,

,

Сила сцепления приводных колес с рельсом:

, (2.56)

где F_сц.0 – сила сцепления приводного колеса (колес) с рельсом, когда кран не нагружен, кН;

f_сц.0 - коэффициент сцепления колес с рельсом, f_сц.о = 0,2.

Момент силы сцепления колес с рельсом:

, (2.57)

Момент на оси приводных колес созданный силами трения:

, (2.58)

Момент на оси приводных колес, уклоном:

, (2.59)

Момент на оси приводных колес, создаваемый силами трения:

, (2.60)

где r_ц – радиус цапфы.

Момент инерции для порожнего состояния тележки:

, (2.61)

Определяется приведенный к валу двигателя момент инерции при разгоне всех движущихся частей механизма в порожнем состоянии:

, (2.62)

Сила статического сопротивления движению:

, (2.63)

Статический момент при разгоне ненагруженной тележки, приведенный к валу двигателя:

, (2.64)

Угловое ускорение вала двигателя при трогании с места ненагруженной тележки:

, (2.65)

Момент сил инерции при разгоне вращающихся частей механизма, приведенный к валу двигателя:

, (2.66)

Среднепусковой момент двигателя, уменьшенный на момент сил инерции вращающихся частей механизма, приведенный к оси колеса:

, (2.67)

Коэффициент соотношения масс в механизме при разгоне:

, (2.68)

Максимальный статистический момент на тихоходном трансмиссионном валу:

, (2.69)

В качестве материала трансмиссионного вала принимаем сталь 45, = 598 МПа [4]. Следовательно:

(2.70)

Диаметр трансмиссионного вала на участке, имеющем наибольшую длину:

, (2.71)

Принимается диаметр конца вала 50 мм.

Полярный момент инерции поперечного сечения трансмиссионного вала:

(2.72)

Коэффициент жесткости одного участка трансмиссионного вала между зубчатым и ходовым колесами:

, (2.73)

где G_упр – модуль упругости второго рода, G_упр = 7,648·10⁴ МПа;

l_уч – общая длина участка вала, м.

Определяется условный коэффициент жесткости трансмиссионного вала:

(2.74)

Коэффициент жесткости тихоходного участка трансмиссии:

(2.75)

Соединительная зубчатая муфта на трансмиссионном валу имеет следующие параметры: z_м = 56; m = 4 мм; S₁ = 6,01 мм; S₂ = 5,83 мм.

Суммарный угловой зазор в двух полумуфтах определяется по формуле:

, (2.76)

где S₁, S₂ – толщины зубьев втулки и обоймы, мм;

m – модуль зубьев муфты, мм;

z – число зубьев муфты.

Динамический момент при разгоне:

, (2.77)

где с - коэффициент жесткости тихоходного участка трансмиссии.

Коэффициент запаса сцепления колеса с рельсом:

(2.78)

Так как запас сцепления недостаточен, необходимо ввести в схему управления двигателем предпусковую ступень. При этом зазор в передаче нужно выбрать до приложения полного момента двигателя. Динамический момент будет меньше.

Проверим запас сцепления колес с рельсами при разгоне тележки с номинальным грузом на крюке механизма главного подъема. При компоновании тележки была получена нагрузка на приводные колеса в груженом состоянии, равная . Определим соответствующие параметры:

, (2.79)

, (2.80)

, (2.81)

, (2.82)

, (2.83)

, (2.84)

, (2.85)

, (2.86)

, (2.87)

, (2.88)

, (2.89)

, (2.90)

, (2.91)

(2.92)

Необходимый запас сцепления обеспечивается, т.к. коэффициент запаса сцепления колеса с рельсом k_сц больше допускаемого коэффициента запаса сцепления [k_сц] = 1,2.

2.3 Ходовые колеса тележки

Колеса предварительно выбранных колесных установок К2РП и К2РН проверяем на напряжения в контакте обода и рельса. Принимая материал колес сталь марки 70 Л (с закалкой до твердости 300…350 НВ) и условия работы крана – на металлических опорах, определяем коэффициенты [4]: при , при , .

Контактные напряжения определим по формуле:

, (2.93)

Так как значение допускаемого напряжения при числе циклов нагружения для выбранного материала колес отсутствует, то допускаемые напряжениями определяем по формуле:

(2.94)

Для литых колес полученное значение следует уменьшить на 4,0 %:

Усредненная скорость движения тележки равна:

(2.95)

Полное число оборотов колеса за срок службы при машинном времени :

(2.96)

Коэффициент приведенного числа оборотов колеса .

Приведенное число оборотов колеса за срок службы:

. (2.97)

Допускаемое контактное напряжение определяем по формуле:

, (2.98)

Поскольку , условия прочности удовлетворяются.