1.10 Выбор муфты

Для соединения валов двигателя и редуктора выбираем тип муфты – зубчатая, с промежуточным валом (рисунки А.6.1 и А.6.2). Такая муфта хорошо компенсирует возможные неточности монтажа и может передавать большие крутящие моменты.

Типоразмер муфт выбирают по диаметрам концов валов, соединяемых данной муфтой.

Диаметр концов валов: d_{в.быстр} = 50 мм (редуктор), d₂ = 65 мм – конусный вал (электродвигатель).

По таблице А.6.1. выбираем зубчатую муфту с тормозным шкивом. Данная муфта имеет следующие параметры: диаметр тормозного шкива должен соответствовать допустимому диаметру расточки, большему или равному по значению, чем диаметр вала электродвигателя (принимаем шкив диаметром D₁ = 150 мм с диаметром расточки до 65 мм). В полумуфтах допускается выполнять максимальные диаметры расточек во втулках под концы валов d_лев.max = d_прав.max = 65 мм; номинальный крутящий момент Т_м.н = 4000 Н∙м; масса m_м = 15,2 кг; момент инерции J_м = 0,015 кг∙м² (динамический момент J_м = 0,15 Н∙м²).

При этом расчетный момент муфты Т_р.м должен удовлетворять условию:

,

620 < 4000 Н·м,

где Н·м.

Далее рекомендуется также начертить «габаритку» муфты.

1.11 Выбор тормоза

Определим максимальное значение КПД механизма на участке кинематической цепи от крюка до тормоза:

.

Статический крутящий момент при торможении, создаваемый весом номинального груза на валу, на котором устанавливается тормоз,

Н·м,

где G – вес груза и крюковой подвески (G=149338 Н).

Расчетный тормозной момент определяем по формуле:

Н·м,

где k_т – коэффициент запаса торможения, назначаемый правилами Госгортехнадзора (для режима работы 4М k_т = 1,75).

По расчетному тормозному моменту выбирается автоматический нормально замкнутый тормоз. При этом должно выполняться условие:

,

где Т_т.н – номинальный тормозной момент тормоза, Н∙м.

Значению, большему чем Т_т.р = 400 Н∙м, соответствует тормоз ТКТ-300 конструкции «ВНИИПМАШ» (рисунок А.7.1) со следующими параметрами (таблицы А.7.1, А.7.2): номинальный тормозной момент Т_т.н = 500 Н∙м (50 кгс·м); относительная продолжительность включения катушки электромагнита ПВ_к.эл = 25 %; максимальный ход штока толкателя h_шт.max = 3 мм; требуемый диаметр тормозного шкива D_т.ш = 300 мм; ширина колодок В_к = 140 мм; масса тормоза m_тор = 93 кг, габариты A×H×E = = 783×650×243 мм. Рекомендуется начертить «габаритку» тормоза.

1.12 Проверка двигателя механизма подъема по времени разгона

Наибольшее время разгона получается при разгоне на подъеме и определяется по формуле, с

,

где J_мех.р – приведенный к валу двигателя момент инерции при разгоне всех движущихся частей механизма, включая поступательно движущиеся массы, кг·м²; Т_п.ср. – среднепусковой момент двигателя, Н·м; Т_ст.р – момент статических сопротивлений при разгоне, приведенный к валу двигателя, Н·м.

Значение Т_п.ср. определяем по формуле

Н·м,

где Т_дв.н – номинальный момент двигателя механизма подъема, Н∙м; ψ_п.ср – кратность среднепускового момента двигателя к номинальному (таблица 1.6 [1]).

Значение J_мех.р равно, кг·м²,

,

где J_вр – момент инерции при разгоне всех вращающихся частей механизма, кг·м²; J_пост.р – момент инерции при разгоне поступательно движущихся частей механизма плюс груза, приведенный к валу двигателя, кг·м².

Величина J_пост.р определяется по формуле

кг·м²,

где m_гр – масса поднимаемого груза, кг; m_п – масса подвески, кг.

Величина J_вр определяется

,

где γ = 1,1…1,2 – коэффициент учета инерции вращающихся масс, расположенных на втором, третьем и последующих валах механизма; J_т.ш – момент инерции тормозного шкива, кг·м².

Значение J_т.ш определяется по приближенной формуле

кг·м²,

где m_т.ш = 25 кг (таблица 1.7 [1]), кг; D_т.ш – диаметр тормозного шкива (таблица А.7.1), м; ξ_т.ш ≈ 0,6 – коэффициент, учитывающий распределение массы шкива (коэффициент приведения геометрического радиуса вращения к радиусу инерции).

Момент инерции муфты с тормозным шкивом

J_{м.быстр}= J_м / 2+J_т.шк = 0,015/2 + 0,34 = 0,353 кг·м²,

кг·м²,

кг·м².

Момент статических сопротивлений при разгоне, приведенный к валу двигателя

Н·м.

Наибольшее время разгона

c.

Полученное значение t_р.факт не должно выходить за границы диапазона экспериментальных данных t_р, определенных по графику (рисунку 1.5 [1]).

По графику для Q = 15 т t_р = 2,5 с, что больше полученного значения t_р.факт=1,26 с, т. е. не выходит за границы диапазона экспериментальных данных.

Значение фактического ускорения при пуске a, м/c², удовлетворяет следующему условию

.

Следовательно, двигатель механизма подъема подобран правильно.