К валу двигателя

кг.м²

где

m - грузоподъемность тележки, кг;

т_n- масса крюковой подвески

кг; w- угловая скорость вращения двигателя

w =0,105*725 = 76,1 рад/с. 1.5.3. Суммарный момент инерции

1.5.4. Номинальный момент двигателя

T_H =9550*P_H /n_H = 9550*13/695 – 178,6 Н.м.

1.5.5. Максимальный пусковой момент (рис.1.7)

Т.Нн

400-0,7 = 399,3 Н.м,

где - максимальный момент двигателя; =0,7 - коэффициент, учитывающий паде­ние напряжения при разгоне механизма.

1.5.6. Минимальный пусковой момент

Рис.1.7. График разгона двигателя

T_min =1,1T_H =1,1*178,6 =196,5 Н.м.

1.5.7 Средний пусковой момент

Н.м

1.5.8. Статический момент на валу двигателя при подъеме номинального груза

Н.м

где - крутящий момент на барабане, Н.м (см. п 1.2.12.1). 1.5.9. Время разгона механизма

=0,75

где = 1 с - допускаемое время разгона механизма подъема 5-тонно­го крана [1, приложение 14 ].

1.5. 10. Среднее ускорение груза при разгоне механизма

,

где =O,5 м/с - допускаемое ускорение для подъемных механизмов, обслуживающих металлургические цехи (7, стр.99, табл. 13).

1.6. Проверка двигателя на нагрев

1.6.1. Средняя высота подъема груза

l_cp = 0,5Н = 0,5.10 = 5м,

где Н = 10 м - заданная высота подъема груза.

1.6.2. Средняя продолжительность рабочего хода механизма

t_p = l_cp /V_ГР = 0,6с

1.6.3. Отношение

t_П /t_p= 0,75/0,6 = 1,25.

1.6.4. Коэффициент (1, приложение 16) Для механизма подъема груза

1.6.5. Эквивалентная мощность рабочей части цикла

кВт

где - действительная статическая мощность двигателя (см.п. 1.4.10).

1.6.6. Эквивалентная мощность, отнесенная к номинальному режиму (ПВ=25%),

кВт

где К_Э - коэффициент режима работы; для группы классификации механиз­ма М6 К_Э – 0,75 (l, приложение 17).

Двигатель условиям нагрева удовлетворяет, так как

Р₂₅ = 11,6<Р_н = 13кВт.

1.7. Путь торможения при подъеме крюковой подвески без груза

1.7.1. Момент инерция массы крюковой подвески, приведенный к валу двигателя в условиях торможения

где - к.п.д. механизма при относительной загрузке

По графику (1, приложение 15) при = 0,89 и находим = 0,3.

1.7.2. Суммарный момент инерции при торможении без груза

кг.

1.7.3. Статический момент на валу двигателя при торможении

Н.м

1.7.4. Время торможения поднимающейся крюковой подвески

с

1.7.5. Путь торможения

.м = 70 мм

1.7.6. минимально допустимое расстояние от крюковой подвески до рамы тележки

мм

2. РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ТЕЛЕЖКИ 2.1. Выбор и расчет ходовых колес

2.1.1. Ориентировочный вес тележки

Н

- коэффициент веса тележки (1, приложение 18); для тележки группы классификации механизма М6 К_В = 0,32...0,42.

Принято G_r = 20000 Н.

2.1.2. Максимальная нагрузка на одно ходовое колесо

Н

где n_k =4 - общее число ходовых колес тележки.

2.1.3. Выбор ходовых колес и рельсов

По ГОСТ 3569-74 (1, приложение 19) приняты одноребордные кони­ческие ходовые колеса и рельсы узкой железнодорожной колеи, имеющие следующие размеры в мм (рис. 2.1):

Т

-условное обозначение колеса KIP200K

-диаметр качения D_rk = 200

-диаметр реборд ......... D_l = 230

-ширина поверхности качения.. В = 65

-ширина обода B₁ = 80

-диаметр цапфы d = 45

-тип подшипников Шариковые ра­диальные сфе­рические двух­рядные

-условное обозначение подшипников 1609

-тип рельса Р 24

-радиус головки рельса Z= 200

-материал колеса сталь 65Г

-твердость поверхности качения НВ 300-350

Рве.2.1. Ходовое колесо

2.1.4. Контактные напряжения в ходовом колесе

При точечном контакте колеса с рельсом

где К- геометрический коэффициент, зависящий от отношения радиуса го­ловки рельса к диаметру колеса (1 , приложение 20); при отношении r/D_XK =200/200 = 1 коэффициент K = 0,199;

- коэффициент, учитывающий касательную нагрузку в месте контак­та; для крана, работающего в цехе, и скорости тележки V_r< 2 м/с

= 1,05

- коэффициент динамичности

здесь К_ж - коэффициент, зависящий от типа (жесткости) кранового пути; для подтележечного пути, уложенного на металлических балках моста кра­на К_ж=0,15;

Р_max - максимальная нагрузил на колесо, кН; D_XK диаметр качения ходового колеса, см:

МУ . Если при определении коэффициента К отношение радиуса голов­ки рельса к диаметру колеса получится в промежутке табличных величин, точное значение К находят интерполяцией.

Коэффициент зависит от условий работы крана (тележки) и скорос­ти движения: для зарытых помещении при V<2 м/с = 1,05 и при V = 2...3 м/c = 1,07; для открытых площадок при любых скоростях движения = 1,1. В данном расчете можно принять работу крана в закры­том цехе.

2.1.5. Допускаемое контактное напряжение

Ориентировочное время разгона тележки (1, приложение 14 )

t_n' - 2 с. Ориентировочное время торможения

c

где = 0,45 м/ - максимальное замедление, допускаемое для тележек и кранов, у которых затормаживается половина ходовых колес (7, стр.121).

Время неустановившегося движения

c

Средняя продолжительность перемещения тележки с установившей­ся скоростью

с

где L_K = 28 м - пролет крана.

Полное время передвижения

t = t_H + t_y= 3,1 + 29,2 =32,3 с.

Отношение

t_H/t = 3,1/32,3 = 0,1.

Коэффициент

Интерполируя табличные значения (1, приложение 25 У, находим:

= 0,85.

Усредненная скорость передвижения тележки

= 0,85 0,48 = 0,41 м/с. Полное число оборотов колеса за срок службы

об.,

где - малинное время работы колеса в часах за срок службы; ориен­тировочные значения приведены в приложении 26. Для группы классифика­ции механизма М6 = 6300 ч.

Приведенное число оборотов колеса

об.,

где - коэффициент приведенного числа оборотов (1, приложение 27,7); при отношении минимальной нагрузки на колесо P_min к максимальной P_max.

P_min /P_max = 5000/ = 0,3; = 0,19

минимальная нагрузка

P_min = G_T / n_K = 20000/4 = 5000 H

допускаемые напряжения при приведенном числе оборотов колеса

МПа,

где - допускаемое напряжение при N IО⁴; для колеса, изготовлен­ного из поковки стали 75 или 65Г, подвергнутого закалке и отпуску, до твердости НВ 350 =690 МПа (9,стр.99,табл. 5.6.7.)

2.2. Сопротивления движению

2.2.1. Сопротивление от сил трения

где - плечо трения качения; для стального колеса диаметром 200 мм при рельсе с выпуклой головкой -0,4 мм (1, приложение 21);

f - коэффициент трения; для роликовых подшипников f- 0,015 (1, стр. 106, табл.26 );

K_p - коэффициент, учитывающий трение реборд о рельсы; для крано­вой тележки с жестким токоподводом

- 2,5 /10,стр. 107,табл.26/.

2.2.2. Сопротивление от уклона пути

W_ук =(Q +G_T) = (49050+20000) 0,002 = 138 Н, где - 0,002 - уклон подтележечного пути.

2.2.3. Сопротивление от сил инерции

W =(1,1..1,3)(m +m_r) = (1,1...1,3)(5000+2040) 0,48/2=1860... 2200 Н,

где m_T- масса тележки

m_r = G_r /g=20000/9,81 - 2040 кг;

- заданная скорость передвижения тележки;

- ориентировочное время разгона; для тележки грузоподъемностью 5 т = 2 с ( 1, приложение 14 ).

Принято W_ук= 2000 Н.

2.2.4. Полное сопротивление при установившемся движении

W_CT = ^Wr + ^W_ук =²⁰⁰⁰ + ^{138 = 2138 Н}

Принято W_CT = 2140Н.

2.2.5. Полное сопротивление при разгоне механизма W =W_CT +W_ин =2140+2000=4140 Н

2.3. Выбор электродвигателя и редуктора 2.3.1. К.п.д. механизма при движении с номинальным грузом

- К.П.Д. зубчатой пары редуктора. Учитывая, что в вертикаль­ном трехступенчатом редукторе смазка колес происходит не в ванне, принимаем =0,96 - меньшее из рекомендуемых зна­чений (1, приложение 2);

- к.п.д. зубчатой муфты; принимаем = 0,99 (там же).

МУ. В механизмах передвижения тележек обычно устанавливают трех­ступенчатые вертикальные редукторы, соединенные с двигателем и ходовыми колесами тремя муфтами, поэтому значения обоих к.п.д. возведены в третью степень.

24

2.3.2. Ориентировочная статическая мощность двигателя

кВт

2.3.3. Ориентировочная пусковая мощность

кВт

2.3.4. Установочная мощность двигателя

кВт

где = 1,5... 1,7 - средняя кратность максимального момента кранового двигателя.

2.3.5. Выбор двигателя

МУ. Для механизма передвижения тележки выбирает асинхронный дви­гатель крановой серии 4МТ с фазовым ротором. Таблица таких двигателей приведена в приложении 10. Выбор производят по подсчитанной установоч­ной мощности и заданной относительной продолжительности включения ПВ%.

Для механизма передвижения тележки принят асинхронный двигатель с фазным ротором крановой серии 4МТ, имеющий следующую характеристику (1, приложение 10):

• тип 4MTF II2L6

• номинальная мощность (при ПВ=25%), кВт P_H = 2,7

• номинальная частота вращения, мин^-1 П_H = 640

• максимальный момент, Н.м Т_max = 105

• момент инерции ротора, кг. м² I_p = 0,031

• синхронная частота вращения, мин^-1 .n_c = I000

МУ. Если задано ПВ=15 или 25%, то в характеристику двигателя вы­писывает:

• мощность при заданном ПВ-15% кВт р=3,1

• частота вращения при заданном ПВ%, мин^-1 n =785

• номинальная мощность (при ПВ=40%) кВт p_H=2,2

• номинальная частота вращения, мин^-1 ....... n_H=890

2.3.6. Ориентировочная частота вращения ходовых колес

мин^-1

2.3.7. Ориентировочное передаточное число редуктора

2.3.8. Минимальное межосевое расстояние редуктора

мм,

где D₁ - диаметр реборды ходового колеса, мм;

h - высота центра тормоза ТКТ 200 или 7КТ 200/100, мм;

10 - гарантированный зазор между основанием тормоза и колесом, мм.

2.3.9. Необходимая мощность редуктора

кВт

2.3.10. Выбор редуктора

МУ. В механизмах передвижения крановых тележек применяют вер­тикальные трехступенчатые редукторы серий ВК или ВКН ( I, приложе­ние 22 и 23). Из обеих таблиц выбирают такой типоразмер редуктора который наилучшим образом удовлетворяет условиям 2.3.7, 2.3 .8 и 2.3.9. При выборе следует учитывать также синхронную частоту враще­ния двигателя п_е и заданную группу классификации механизма. Число, стоящее справа от индекса НК или ВКН, показывает суммарное межосевое расстояние а_w редуктора.

Для механизма передвижения тележки принят вертикальный трехсту­пенчатый редуктор со следующей характеристикой (1 , приложение 22):

• тип ............ . ............. ............... .........…..ВK 350

• передаточное число ..............................U_p =14,67

• мощность на быстроходном валу при группе классификации м-ма М6 и n_c= 1000 мин , кВт ..... P_p = 3,5

• масса, кг ........................... . ......... m = 117

2.3.11. Действительная частоте, вращения ходовых колес

мин^-1

2.3.12. Действительная скорость передвижения тележки м/с.

2.3.13. Действительная статическая мощность

кВт

2.3.14. Кинематическая схема механизма передвижения тележки

(рис. 2.2)

МУ. К этому пункту расчета необходимо вычертить кинематическую схему механизма и дать ее описание связным текстом со ссылками на по­зиции рис. 2.2.

Структура схемы зависит от типа выбранного редуктора. Схема ме­ханизма с редуктором типа Ш показана на рис. 2.2, а с навесным редук­тором ВКН - в приложении 24. При описании последней надо подчеркнуть,

что полый тихоходный вал редуктора надевается на шлицевый вал ходово­го колеса и крепится гайкой 8. Реактивный момент редуктора воспринимается рамой тележки через палец 9, вставленный в корпус редуктора, и вилку 10, приваренную к раме тележки.

Рис.2.2. Кинемати­ческая схема меха­низма передвижения тележки с редукто­ром типа ЕК:

I -электродвигатель; 2-тормоэ; 3-мотор-ная муфта типа МЗ-1; 4-редуктор тип ВК; 5-муфта зубчатая с промежуточным валом типа МЗП; б- колесо ходовое; 7-подшипни-кн в буксах

2.4. Проверка двигателя по времени разгона 2.4.1. Момент инерции вращающихся масс

кг.м²

где =0,031 кг.м²- момент инерции ротора двигателя (см.п. 2,3.5);

= 0,030 кг.м² момент инерции моторной зубчатой муфты МЗ-1;

= 0,063 кг.м² ориентировочное значение момента инерции тор­мозного шкива.

МУ.В тележках грузоподъемностью от 5 до 20 т в качестве мотор­ной обычно служит зубчатая муфта типа М3-I. Тормозной шкив может быть диаметром 100 или 200 мм. Поскольку точное его значение будет найдено ниже, в этом пункте расчета можно принять среднее значение момента инерции шкива - 0,063 кг.м².

2.4.2. Момент инерции поступательно движущихся масс, приведенный к валу двигателя.

кг.м²

где w - углов скорость вращения двигателя

w=1,105.n = 70,7 рад/с. 2.4.3. Суммарный момент инерции

0,143 + 0,347 = 0,49 кг.м².

2.4.4, Номинальный момент двигателя

Т =9550 = 9550• = 40,3Н.м.

5. Максимальный пусковой момент (см. рис. 1.7)

H.м

где - максимальный момент двигателя (см. п.2«З.Ь);

= 0, 7 - коэффициент, учитывающий падение напряжения при разгоне двигателя.

2.4.6. Минимальный пусковой момент

Н.м.

2.4.7. Средний пусковой момент

Н.м.

2.4.8. Статический момент на валу двигателя при движении

тележки с номинальным грузом

2.4.9. Время разгона

где = 2 с - наибольшее допускаемое время разгона тележки грузо­подъемностью 5 т (см. п. 2.2.3).

2.4.10. Среднее ускорение при разгоне

где = 0,7 максимальное ускорение, допускаемое для тележек, у которых сцепной вес составляет 50 % от полно­го (7, стр. 99, табл. 13).

МУ. Если время разгона механизма получится больше допускаемого, следует выбрать новый двигатель, большей мощности повторить расчет от п. 2.3.5. Чрезмерное ускорение, полученное в п. 2.4.10.- результат выбора двигателя завышенной мощности.