2. Вибір кінематичної схеми та вихідних параметрів кранового візка

Кінематичну схему механізму пересування візка наведено на рис.1.3. Крутний момент від двигуна до ведучих коліс передається за допомогою вертикального редуктора типу ВКН. Масу візка можна визначити за графіком (рис.1.4.) залежно від вантажопідйомності крана.

Рис.1.3. Кінематична схема механізму пересування візка крана

За умови рівномірного розподілу навантаження між ходовими колесами, навантаження, що діє на одне колесо:

де – вага вантажу; (1.3)

– вага візка

Залежно від навантаження на колесо, режиму роботи механізму і його швидкості вибираємо діаметр ходового колеса (дод. Г1). При швидкості руху υ = 0,25 м/с = 15 м/хв., режимі роботи 4-ї групи і навантаженні кН вибираємо колесо діаметром D_k = 250 мм, дворебордне, з робочою доріжкою 70 мм (додаток Г2). Орієнтовно діаметр коліс візків і мостових кранів визначають за допомогою таблиці 1.1.

Рис.1.4. Залежність власної маси візка від вантажопідйомності крана:

1,2,3 – відповідно до режимів роботи 5, 4, 3 груп

Таблиця 1.1 Орієнтовні значення діаметрів ходових коліс візків та мостових кранів

3. Розрахунок сили опору руху візка

Сила опору пересування візка із вантажем, у період його статичного руху:

де G – вага номінального вантажу; G_в – вага возика; d = (0,25…0,3) D_k – діаметр цапфи колеса; D_k = 0,25 м; d = (0,25…0,3)·0,25 = 0,0625…0,075 м, приймаємо d = 0,065 м.

f – коефіцієнт тертя у підшипниках коліс: f = 0,015…0,020 – підшипники кочення, шарикові та роликові.

Приймаємо сферичні дворядні з f = 0,015; к = 3·10⁴ м – коефіцієнт тертя кочення колеса по плоскій рейці (табл.1.2), колеса виготовлені із сталі 65Г, твердість робочої поверхні коліс НВ 320…350; К_р = 2,5 – коефіцієнт, що враховує опір від тертя реборд коліс об рейки та тертя струмознімачів у тролеях (табл.1.3); W_y – опір пересуванню від уклону колії:

де α₄ – розрахунковий уклон підкранової копії (α₄ = 0,001 – для копії, укладеної на металевих балках із залізобетонним фундаментом; α₄ = 0,002 – для копії, укладеної на дерев'яних шпалах із щебеневою основою, а також для підвізкової колії мостових кранів. Визначаємо величину опору пересуванню від уклону копії, прийнявши попередньо α₄ = 0,002. Для 0,5Q і 0,25Q – відповідно α_{4 0,5} = 0,001; α_{4 0,25} = 0,0005, уклон ненавантаженої балки – нехтуємо).

Таблиця1.2. Значення коефіцієнта тертя кочення К

Таблиця1.3. Значення коефіцієнта тертя реборд К_р

W_в – опір пересуванню від дії вітрового навантаження визначаємо за залежністю:

(1.6)

де р – розподілене (по площі) вітрове навантаження, Па, на елемент конструкції або вантаж із навітряною площею А, м², при перебуванні на певній висоті:

(1.7)

де q – динамічний тиск вітру, Па на висоті до 10 м над поверхнею землі, при густині повітря ρ = 1,225 кг/м³ та швидкості υ повітря, м/с.

К – коефіцієнт, який враховує підвищення динамічного тиску вітру залежно від збільшення висоти розміщення крана над поверхнею землі:

Висота, м, до 10 20 40 60 100 200 350 і більше

К, 1,0 1,25 1,55 1,75 2,1 2,6 3,1

С – аеродинамічний коефіцієнт, який враховує характер обтікання елемента конструкції чи вантажу повітряним потоком і залежить від геометричної форми цих елементів (вантажу): с = 0,6…0,8 – для конструкцій із труб великого діаметра (D≥700 мм); с = 1,2 – для кабін, противаг, канатів, розтяжок, вантажів; с = 1,4…1,6 – для металоконструкцій коробчастої форми; с = 1,3…1,6 – для ферм (решітчастої конструкції, тригранної форми, виготовлених із труб; с = 1,5…1,8 – для ферм чотиригранної форми; с = 2,0…2,5 – для ферм тригранної форми із кутників; с = 2,3…2,8 – для чотиригранної форми із кутників).

Динамічний коефіцієнт, що враховує пульсацію вітрового потоку m_n і коефіцієнт динамічності ε, власне конструкції крана або його елемента:

(1.9)

У нормативних умовах експлуатації для робочого стану крана:

(1.10)

Розрахункова повітряна площа А, м² елементів металоконструкцій визначається залежно від конфігурації цих елементів, а вантажу – залежно від його розмірів, або наближено за вантажопідйомністю Q:

Маса вантажу 0.5 1.0 2.0 5.0 10.0 16 20 32 50 100

(вантажопідйомність)

Повітряна площа 2.0 2.8 4.0 7.1 10.0 14 16 20 28 36

А, м²

Якщо таких даних немає, то для розрахунку площі А можна використовувати залежність:

(1.11)

Динамічний тиск вітру q, Па на металоконструкцію і вантаж на висоті до 10 м над поверхнею землі для робочого стану крана, приймають із врахуванням його конструкції і призначення:

Типи кранів q, Па

Будівельні, монтажні, заводів буд індустрії, 125

стрілові самохідні

Усіх типів, що працюють у морських та 250

річкових портах

Призначені для експлуатації на об'єктах із 500

безперервними технологіями

У розрахунках мостового крана, призначеного для закритого приміщення W_В = 0.

Опір пересуванню візка із вантажем у період сталого руху:

Статичні опори пересуванню візка з вантажами масою Q, 0.5Q, 0.25Q та Q = 0 наведено у таблиці 1.4.

Таблиця 1.4 Результати розрахунку механізму пересування візка

Показник розрахунку	Вантажність			Незавантажений візок
	Q	0.5Q	0.25Q
Вага вантажу, G, Н	63760	31880	15940	0
Опір пересуванню візка у період статичного руху, Wст, H	1566	944	657	386
Зведений до вала двигуна статичний момент опору пересуванню візка, Мст.п., Н·м	11,5	7,19	5,40	3,44
К.К.Д, механізму, η	0,85	0,82	0,78	0,70
Зведений до вала двигуна момент інерції під час пуску та гальмування Ізв.п. кг·м2	0,823	0,683	0,616	0,549
Тривалість пуску, tп, с	2,55	2,55	2,55	1,74
Прискорення візка під час пуску ап, м/с2	0,2	0,2	0,2	0,29
Опір пересуванню візка під час гальмування Wст.г., Н	379,6	298,9	234,6	154,4
Зведений до вала двигуна статичний момент під час гальмування Мст.г., Н·м	2,79	2,27	1,87	1,37
Тривалість гальмування візка	2,55	2,55	2,55	1,74
Прискорення візка під час гальмування аг, м/с2	0,20	0,20	0,20	0,29
Зведений до вала двигуна середній пусковий момент при пересуванні, Мп.ст, Н·м	37,87	29,04	25,11	29,04
Необхідний гальмівний момент на швидкісному валу, Мг, Н·м	-29,12	-24,12	-21,58	-26,96