Визначення основних розмірів роликової коробки.

Максимальний діаметр колони приймають у межах 300…350 мм. (рис. 2.4). Конічний хвостовик колони має кут нахилу α = 2⁰20^/…3⁰25^/. Довжина конічної частини хвостовика: l₂=(0,9…1,5)d_ср; де d_ср – середній діаметр хвостовика колони. Колони виготовляють із Ст. 3 методом ковки, за нормами ДЕРЖГІРТЕХНАГЛЯДУ встановлено допустимі напруження в межах

[σ] = 60…70 мПа.

Для попередніх розрахунків, орієнтовно діаметр осі ролика можна визначити із умови: d₀ = (0,4…0,5)D_р, де D_р – діаметр ролика. Більш точно діаметр осі ролика визначають із умови міцності на згин:

c (2.8)

c (2.9)

де Н - максимальне радіальне навантаження, Н;

α = 30⁰ – кут між осями роликів та горизонтальною віссю у напрямку дії радіальної сили; l = (100…150) мм – довжина ролика (приймають із констру-ктивних міркувань); [σ] – допустимі напруження матеріалу осі ролика (Сталь 45 - [σ] = 100 мПа). Вісь ролика перевіряють на питомий тиск. [2].

c (2.10)

де – – допустимий питомий тиск.

Орієнтовно діаметр ролика можна знайти із співвідношення:

D_р ≈ (2,5…3,0)d₀

2. Розрахунок механізму повороту крана з поворотною колоною.

3 .1. Розрахункова схема та вихідні дані

В

А

Рис. 3.1. Схема до розрахунку механізму повороту крана з поворотною колоною

Вихідні дані: G = 50 kH – вага вантажу; L = 4,5 м – виліт стріли;

С₁ = 1,8 м – відстань від осі обертання колони до центра ваги;

h₁ = 6,0 м – відстань між підшипниками; h₂ = 0,5 м; h₃ = 0,5 м.

G_K = 0,6 · G = 30 kH – вага крана.

3.2. Розрахунок механізму повороту крана.

Визначаємо навантаження та реакції, що діють в опорах колони.

Вертикальна реакція

R_V = G + G_K = 50+30 = 80 kH (3.1)

Розрахункове навантаження на упорний підшипник

R_Vp = K_δ· R_V=1,4·80000=112000 H (3.2)

Де K_δ =1,4 – коефіцієнт безпеки (дод. Б.). Із додатка Е9, за розрахунковим навантаженням вибираємо шариковий упорний підшипник 8211, статична вантажопідйомність якого G₀ = 126540 Н; d_р = 55 мм – діаметр вала; D =90 мм – зовнішній діаметр; Н = 25 мм – висота підшипника, D_K = 11,11 мм – діаметр кульки; Z = 17, m = 0,61 кг.

Горизонтальну реакцію R_H визначаємо з умови рівноваги відносно точки В, при ΣМ_В = 0;

(3.3)

звідки

Розрахункове навантаження на радіальний підшипник:

(3.4)

де K_δ =1,4 – коефіцієнт безпеки (дод. Б.). За цим навантаженням вибираємо сферичний шариковий радіальний підшипник 1617, статична вантажопідйомність якого G₀ = 75400 H; d_b = 85 мм – діаметр вала; D = 180 мм – зовнішній діаметр; В = 60 мм – ширина.

Загальний статичний момент опору повертанню складається із суми моментів сил тертя, від сили вітру та нахилу крана (відхилення осі колони від вертикалі):

(3.5)

де – сума моментів тертя у підшипниках всіх опор:

(3.6)

де ; ; – відповідно, момент сил тертя у верхньому радіальному підшипнику (точка В); нижньому радіальному (точка А) та в упорному підшипнику (точка А).

Момент сил тертя у верхньому радіальному підшипнику (точка В):

(3.7)

де f = 0,015…0,020 – зведений коефіцієнт тертя шарикового підшипника;

d₁ = (d_в+D)/2 – середній діаметр підшипника; d_в = 85 мм; D = 180 мм;

d₁ = (85+180)/2 = 133 мм = 0,133 м.

Момент сил тертя у нижньому радіальному підшипнику (точка А):

(3.8)

де d₁ = d₂

Момент сил тертя в упорному підшипнику:

(3.9)

Момент від сил вітру складається із двох складових: момент, що діє на кран та момент, що діє на вантаж:

(3.10)

Момент від сил вітру, що діє на кран:

(3.11)

де А_К = 3,5 м² – розрахункова навітрена площа крана (це 30% площі); q = 125 Па – швидкісний тиск повітря для робочого стану крана; К = 1 – коефіцієнт, що враховує висоту елемента ( сторінка 28 .); с = 1,8 – аеродинамічний коефіцієнт; ψ = 1,0 – коефіцієнт перевантаження; а = 2,25 м – відстанб від осі обертання крана до центра дії вітрового навантаження (а L/2).

Момент від сил вітру, що діє на вантаж:

(3.12)

де А_в = 5 м² – навітрена площа вантажу масою 5 т. ; q = 125 Па – швидкісний тиск повітря для робочого стану; К = 1 – коефіцієнт, що враховує висоту елемента; с = 1,2 – аеродинамічний коефіцієнт ( сторінка 28.); L = 4,5 – вильоту крана з вантажем;

Тоді:

Момент сил, який виникає при відхиленні колони крана від вертикалі: (3.13)

де β = 1,0⁰…1,5⁰ – кут нахилу крана. Приймаємо 1⁰15^/ = β.

Загальний статичний момент:

(3.14)

Момент сил інерції мас у період пуску привода:

(3.15)

де, І_зв – зведений до осі обертання крана загальний момент інерції мас:

вантажу, крана, механізма поворота:

(3.16)

(3.17)

(3.18)

m_К = 3000 кг; m_в = 5000 кг – відповідно, маса крана і вантажу.

Кутова швидкість повороту крана ω_К:

(3.19)

де n_K = 1 об/хв – частота (рекомендована) обертання вала (колони) крана;

Тривалість пуску на обертання (згідно із рекомендаціями, при яких лінійне прискорення кінця стріли не перевищувало 1 м/с²)

Таблиця 2.1

L, м	5,0	7,5	10	15	20	25	30
tП	1,0	1,5	2,5	4,0	8,0	8,0	10,0
tr	4,0	60	8,0	10,0	15,0	25	30

Приймаємо t_П = 1,0 с.

Розрахункова потужність електродвигуна:

(3.20)

де ψ_ср = 1,5…1,8 – середній коефіцієнт перевантаження для асинхронних електродвигунів із фазовим ротором. Приймаємо ψ_ср = 1,6.

– к.к.д. механізма повороту (рис. 3.1)

де η_м = 0,99 – к.к.д. муфти.

η_ч.п. = 0,87 – к.к.д. закритої черв’ячної передачі.

η_ц.в. = 0,95 – к.к.д. відкритої циліндричної передачі.

За каталогом (додаток В1.) вибираємо електродвигун MTF 011-6 потужністю Р=1,7 кВт при ТВ = 25%; n = 850 об/хв.

( ).

M_{n max}= 40 H·м; І_Р = 0,02125 кг·м²; m = 51 кг; d_b= 28 мм.

Загальне передаточне число механізма повороту:

(3.21)

, де , передаточне число редуктора;

– передаточне число відкритої циліндричної передачі;

Вибираємо стандартний редуктор (черв’ячний).

Номінальний крутний момент на вихідному валу редуктора:

(3.22)

– потужність на вихідному (тихохідному) валу редуктора (рис. 3.1 ).

– кутова швидкість вихідного (тихохідного) вала редуктора. Із каталога (додаток Г.) приймаємо черв’ячний редуктор Ч-160, передаточне число U_p = 63, крутний момент на вихідному валу Т_Т = 1295 Н·м.