3. Расчет механизма передвижения крана (тележки)

Изучить и проанализировать конструкции и характеристики существующих механизмов передвижения кранов и тележки . Принять схему механизма передвижения, обосновать свой выбор, дать ее описание.

3.1. Расчет ходовых колес

Построить схему механизма перемещения. Определить максимальную нагрузку на колесо крана, пользуясь уравнениями статики

3.1.1 При равномерном распределении нагрузки на ходовые колеса тележки, максимальная нагрузка на колесо, Н,

Rmax=(G+Gпод+GТ)/z,

(34)

где G= - вес груза, Н;

G_под - вес подвески (формула 4), Н;

G_Т – вес тележки (формула 3), Н;

z – число ходовых колес.

3.1.2. По нагрузке на колесо определить размеры ходовых колес ГОСТ 4121 (приложение А, таблица 16). По конструкции колеса и его ширине В принять направляющую (подкрановый путь).

Принятые колеса проверить по контактным линейным напряжениям, МПа

(34)

где а=190 - коэффициент пропорциональности для стальных колес,

а=126 - для чугунных колес;

К_v=1+0,2v- коэффициент влияния скорости;

v – скорость перемещения, м/с; в- ширина колеса, мм;

Д – диаметр колеса, мм.

3.1.3.Определить диаметр цапфы оси (вала) колеса

(35)

Диаметр цифры уточнить по стандартам при установке подшипников качения, при установке подшипников скольжения по ГОСТ 6636-94.

3.2. Выбор электродвигателя, муфты, редуктора

3.2.1. Определить сопротивление передвижению крана (тележки) в установившемся режиме, Н,

(36)

где = - сопротивление передвижению крана (тележки) от сил трения,Н;

- коэффициент трения качения по рельсу, мм (приложение А, таблица 17);

f - коэффициент трения в цапфах оси колеса (приложение А, таблица 18);

W_ук=(G+G_к(т))ά - дополнительное сопротивление, возникающее при движении по направляющей с уклоном, Н ;

ά – расчетный уклон подкрановых путей: 0,0015 – для мостовых кранов; 0,002 – для грузовых тележек мостовых кранов, для козловых кранов с деревянными шпалами; 0,001 – для козловых кранов с металлическими шпалами.

- ветровая нагрузка, Н.

3.2.2. Определить силы инерции в период пуска (формула 7), Н. Принять допустимое время пуска для кранов (6…8) с, для тележек (2…4) с .

3.2.3. Определить полное сопротивление движению, Н,

(37)

где К=1.1…1.3 - коэффициент, учитывающий дополнительные инерционные нагрузки от вращающихся масс.

3.2.4. Определить расчетную пусковую мощность электродвигателя, кВт,

,

(38)

где =0,8…0,9 - КПД механизма .

Электродвигатели механизмов передвижения рекомендуется подбирать с учетом инерционных нагрузок по среднему значению пусковой мощности, кВт,

Рп.ср=Рn/

(39)

где Р_п- расчетная пусковая мощность, кВт;

- кратность среднего пускового момента к номинальному, принимается для асинхронных крановых двигателей серии МТF - 1,5…1,6; серии МТК - 1,3…2,6;

Номинальное значение мощности в соответствующем режиме должно быть равно или несколько больше среднего значения

дв

(40)

3.2.5.По мощности, режиму работы подбираем электродвигатель (см. 2.5.2)

3.2.6.Определить частоту вращения ходового колеса, мин^-1,

(41)

3.2.7. Определить общее передаточное число редуктора

U=

(42)

3.2.8. Определить максимальный крутящий момент на тихоходном валу двигателя, Нм,

Тр. max = Тн

(43)

где Т_н - номинальный момент двигателя, Нм;

- кратность среднего пускового момента по отношению к номинальному;

U - передаточное число редуктора;

=0,85 – КПД редуктора .

3.2.9. По каталогам подобрать редуктор и муфту (см. 2.5.5; 2.5.6).

3.2.10. Принятый электродвигатель проверить по методике ВНИИПТмаш по времени пуска и допустимому ускорению (см. 1.5.7), где .

3.3. Проверить запас сцепления приводных колес с направляющими по условию пуска при максимальном моменте двигателя без груза

Ксц= [1],

(44)

где суммарная нагрузка на приводные колеса без учета груза, Н;

к=1,1 – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки между колесами;

- коэффициент сцепления приводных колес с направляющими при работе в закрытых помещениях, - при работе на открытом воздухе;

- сопротивление передвижению в установившемся режиме без груза, Н, (формула );

- ускорение при пуске двигателя без учета груза, м/с²;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

Z_пр и Z_k -число приводных и ходовых колес;

f - коэффициент трения в цапфе колеса, (приложение А, таблица 18);

D_k и d_ц – диаметр колеса и цапфы (оси) колеса, мм.

Ускорение при пуске без груза, м/с²,

= V/

(45)

Время пуска - рассчитывается по формуле 36 без учета массы груза.

Момент сопротивления, приведенный к валу двигателя, при установившемся движении крана без груза, Нм,

(46)

Находится для определения коэффициента .

3.4 Выбор тормоза

3.4.1. Определить расчетный тормозной момент при передвижении крана по прямой без груза под уклон

(47)

где - сопротивление движению от уклона без учета груза ();

сопротивление от сил трения в ходовых колесах без учета груза (). Трение реборд о направляющие не учитываются.

- общий маховый момент, вращательно и поступательно движущихся масс, приведенный к валу двигателя без учета груза (формула ).

T_T= - время торможения, определенное по заданной номинальной скорости движения при максимально допустимом замедлении .

Приняв запас сцепления К_сц.=1,2, определить максимально допустимое замедление

.

(48)

Подобрать тормоз по условию

Тт .

(49)

3.4.2. Подобранный тормоз проверить по условиям торможения для загруженного крана.

Проверка во время торможения

(50)

где =6…8 с для кранов и 3…4 с для тележек ;

Т_ст= - статический тормозной момент, Нм,

3.4.3. Определить сопротивление при торможении в установившемся режиме

-

(51)

W_ук - сопротивление при движении в установившемся режиме.

Величины W_тр.min, W_ук, W_в и (mD²)_от определяются по формулам 5, 6, 13, 9, 10 с учетом веса груза.

3.4.4. Выполнить проверку:

по замедлению, м/с²,

(52)

по тормозному пути, м,

(53)

по нормам Гостехнадзора

,

(54)

где к – коэффициент, учитывающий количество тормозных колес и коэффициент (приложение А, таблица 19).

3.5. Расчет канатной тяги.

3.5.1.Определить сопротивление передвижению

Wу= Wтр+Wк

(55)

Где Wтр- сопротивление от сил трения в ходовых частях крана (формула)

Wк – сопротивление от разности усилий S₁ и S₄ в ветвях грузового каната (рисунок). W_к=S₄ – S₁= G(1-ή )/(1- ή_бл) ή_бл – если груз подвешен на двух ветвях; W_к=G(1- ή_бл)(1- ή )/ ή(1-- ή ) – при подвесе груза на м ветвях каната; ή_бл = 0,94…0,96 – на подшипниках скольжения; ή_бл =0,97…0,98- на подшипниках качения;

3.5.2. Определить статическую мощность двигателя в установившемся режиме

Pс= Wу vт/ ήбл ή

(56)

где v_т – скорость передвижения тележки;

ή – КПД механизма передвижения;

3.5.3. По мощности, режиму работы подбираем электродвигатель (см. 2.5.2)

3.5.4. Определить максимальное натяжение тягового каната, равное усилию в набегающей на барабан ветви F_нб, кН,

Smax=Fнб=F/ήб= Wу/ήб

(57)

где F=W_у – усилие в тяговой ветви каната.

3.5.5. Определить разрывное усилие каната, кН (см. п.2.1.2).

3.6.6. Найти усилие в сбегающей с барабана ветви каната, кН

Fсб=q·l2/8[у]

(58)

где q – масса 1 м каната, кг;

l – длина сбегающей ветви каната, равное расстоянию до тележки, м;

[у] – допустимое провисание сбегающей ветви (1/30…1/50)l, м.

3.6.7. Для обеспечения сцепления тягового каната с барабаном, необходимо соблюсти условие

Fн/Fсб<efα

(59)

где e – основание натурального логарифма, равное 2.72;

f – коэффициент трения каната по барабану;

α – угол обхвата барабана канатом, рад:

α= 2πz_т

где z_т – число витков трения, обычно принимаемое равным 2,5.

3.6.8. Определить усилие, необходимое для натяжения сбегающей ветви каната,

Fпр≈Fcб=Fнб/ efα

(60)

3.6.9. Диаметр барабана определить по формуле 8.

3.6.10. Определить рабочую длину барабана для одной ветви каната

Lб=(Lк/πDб+zт)p

(61)

где L_к=L-1…1,5м – длина каната, наматываемого на барабан, м;

L- вылет стрелы (пролет), м;

p=d_к+1…2 мм – шаг канавок нарезного барабана, мм.

3.6.11. Определить общее передаточное число редуктора

Uр =nдв/nб

(62)

где n_д – частота вращения барабана n_д=60·10³v/(πD)

3.6.12. Определить максимальный крутящий момент на тихоходном валу двигателя, Нм (формула )

Тр. max = Тдв.Uр ηр

(63)

3.6.13. Подобрать редуктор, муфту (см. п.2.5.5; 2.5.6)