0118 / Kisilev_i_dr_MU_Kursovoy_proekt_GPM
.pdf
Рисунок 4.3 – Схема для определения нагрузок на опорно-поворотную часть крана на колонне
Рисунок 4.4 – Схема для определения момента от ветровой нагрузки на поворотную часть крана
61
4.1.6 Момент M max , кН.м, сопротивления вращению от наклона (крена) на угол
M max Mопр sin
где M опр - суммарный опрокидывающий момент, действующий на
поворотную часть крана от силы тяжести груза и др. вертикальных сил. При расчете мощности привода принимают обычно
среднеквадратичное значение момента
M ск 0,7M max
4.2 Определение потребной мощности электродвигателя
Потребная мощность электродвигателя N, кВт, определяется по формуле
|
|
N |
(M т M вск M |
M ск ) |
|
|||||||
|
|
|
|
I |
I |
|
|
nкр |
|
|||
|
|
|
|
9,55 |
|
|
|
, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где n |
кр |
- частота вращения поворотной части крана , об/мин; |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M вск |
- |
среднеквадратичное значение |
момента |
от ветровой |
||||||||
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нагрузки на поворотную часть крана, кН.м. |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
M |
|
ск 0,7M |
вI |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вI |
|
|
|
|||
так как при повороте крана на угол 900 |
значение M вI |
изменяется от |
||||||||||
нуля до максимального значения; |
|
|
|
|
|
|||||||
- кпд механизма : |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
p оп , |
|
|
|
|
|||
где p – кпд редуктора; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
оп -кпд |
|
открытой |
|
зубчатой |
(цевочной) |
передачи, |
||||||
оп =0,94...0,96./8/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
4.3 Выбор электродвигателя |
|
||||||
Из каталога /2, 30/ выбирается электродвигатель (с фазным ротором) |
||||||||||||
типа МТF |
или МТН при ПВн |
40% (из условия, чтобы Nном N ). |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
62 |
|
|
|
|
|
Кроме номинальной мощности Nном указывается: максимальный момент,
M max
развиваемый электродвигателем д , частота вращения вала двигателя nд , геометрические размеры и масса.
4.4 Проверка электродвигателя на кратковременную допустимую перегрузку
Проверка производится в соответствии с условием /31/
0,8Mдmax Mсопрmax ,
где 0,8 – коэффициент, учитывающий возможность снижения напряжения питающей сети на 10%;
max -максимальный момент сопротивления на валу электродвигателя, |
|||||||||||||
M сопр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н.м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M сопрmax |
|
М т M |
в |
M |
M |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
II |
|
II |
|
, |
||
|
|
|
|
|
|
|
Uоб |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
M в |
II |
– момент от ветровой нагрузки на поворотную часть крана |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(для 2-го расчетного случая), Н.м; |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
M |
II |
– момент, вызванный |
отклонением грузовых канатов от |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вертикали на угол II =6…10 0 , Н.м; |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Uоб – общее передаточное число механизма. |
|
|
||||||||||
Значения моментов |
Mв |
II |
и M |
II |
, Н.м определяются по формулам: |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Mв |
pII (Aн1Lmax Aн2rx |
Aн3rc |
Aн4rмo |
Aн5rпр ) |
|||||||||
|
II |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
F |
Lmax |
, |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
II |
|
II |
|
|
|
|
где |
p |
250Па |
– распределенная ветровая нагрузка на единицу |
||||||||||
|
II |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
площади (для 2-го расчетного случая).
F II 9,81Qtg II
Общее передаточное число механизма
63
Uоб nдв nкр
Если не выполняется условие отсутствия перегрузки, то принимают электродвигатель большей мощности.
4.5 Выбор редуктора и муфты предельного момента
Так как общее передаточное число механизма
Uоб U pUоп ,
то необходимое передаточное число редуктора
U p Uоб ,
Uоп
где Uоп – передаточное число открытой зубчатой передачи
U оп Z K , Zш
где Zк и Zш – число зубьев зубчатого венца (колеса) и шестерни. Для цевочной передачи
Uоп Zц , Z зв
где Zц – число цевок цевочного колеса;
Z зв – число зубьев звездочки.
Можно задаваться числом зубьев (цевок) колеса и шестерни (звездочки), при этом необходимо, чтобы
Zш Zшmin 14; Z зв Z звmin 10...13
Передаточное число открытой передачи обычно находится в пределах
Uоп 10...15.
Расчетная мощность, подводимая к редуктору N расчред , кВт
N ред |
|
N |
ПВф |
|
|
|
|||
|
||||
расч |
|
|
ПВ ред |
|
|
|
|
||
|
|
|
кат |
|
Редуктор выбирается |
в |
соответствии с рекомендациями, |
||
изложенными в п.3.9. Редуктор может быть коническо-цилиндрическим или червячным, для которых расчетная мощность N расчред , кВт
64
N ред |
N |
|
40% |
|
|
|
|
||
|
|
|
||
расч |
|
100% |
||
|
|
|||
Они изготавливаются для кранов некоторыми заводами в специальном исполнении – с вертикальным выходным валом и муфтой предельного момента /32/.
Коническо-цилиндрический редуктор можно выбирать из каталога /4/. Он выполнен с вертикальным выходным валом, но без муфты предельного момента. Поэтому ее необходимо предусмотреть в соединительной муфте типа МУВП. Кроме того, к выходному валу редуктора дополнительно присоединяется с помощью зубчатой муфты вертикальный вал, уложенный в двух опорах со сферическими роликоподшипниками (рисунок 4.5).
Из каталога /4,16/ можно выбрать также червячный редуктор (общепромышленный), но в этом случае он требует конструктивных изменений: червяк должен быть с боковым расположением, а в редукторе
или |
соединительной муфте |
должна |
предусматриваться |
муфта |
предельного момента (рисунок 4.6). |
|
|
||
Нежелательна схема с двумя редукторами - цилиндрическим и |
||||
коническим - из-за значительных габаритов и меньшей надежности. |
|
|||
В |
последнее время в |
нашей |
стране разработаны |
новые |
прогрессивные конструкции редукторов с волновыми передачами, которые могут быть успешно применены в механизмах поворота кранов.
После выбора редуктора указывается его техническая
характеристика. |
Момент, на который рассчитывается муфта предельного |
|||
момента, определяется по формуле |
||||
|
|
|
M м 1,5...1,8 MномUм м , |
|
где |
M ном- |
номинальный момент электродвигателя, Н.м; |
||
U м |
- |
передаточное |
число между валом электродвигателя и |
|
|
|
|
||
|
|
валом, на котором находится муфта; |
||
|
м |
- то же кпд. |
|
|
|
|
|
|
|
Если муфта предельного момента вмонтирована в соединительную |
||||
муфту типа МУВП, то U м |
= 1 и м =1, а если муфта находится на |
|||
выходном валу редуктора, то U м U p ; м p
Если же муфта предельного момента находится на промежуточном валу редуктора, то U м и м определяются расчетом. Муфта предельного
момента может быть многодисковой (рисунок 4.7), а также в виде двух конических дисков (рисунок 4.8).
Более детально можно ознакомиться с конструкциями муфт предельного момента или с предохранительными фрикционными муфтами в работе /31/, (с. 310 и 311)
65
1 - электродвигатель; 2 - соединительная муфта типа МУВП с тормозным шкивом и дисковой муфтой предельного момента; 3 - тормоз двухколодочный педальный; 4 - редуктор коническо-цилиндрический; 5 - муфта зубчатая; 6-вал вертикальный; 7 - шестерня; 8 - зубчатый венец
Рисунок 4.5 - Кинематическая схема механизма поворота
1- электродвигатель; 2 - муфта; 3 - тормоз двухколодочный (педальный); 4 - червячный редуктор (с дисковой муфтой предельного момента); 5 - звездочка; 6 - цевочное колесо
Рисунок 4.6 - Кинематическая схема механизма поворота
66
1 – вал промежуточный; 2 – зубчатое колесо; 3 – кожух с направляющим пазом; 4 и 5 – диски (ведущий и ведомый); 6 - пружина
Рисунок 4.7 – Схемы многодисковой муфты предельного момента: а) встроенной в редуктор; б) встроенной в тормозной шкив.
1 – шестерня (звездочка); 2 – вал; 3 – нижний диск; 4 – венец червячного колеса; 5 – верхний диск; 6 – пружина; 7 - гайка
Рисунок 4.8 – Схема муфты предельного момента (червячного редуктора) с коническими дисками
67
4.5.1 Расчет многодисковой муфты предельного момента (рисунок 4.7)
К одной группе дисков с двух сторон прикрепляется тормозная лента (для увеличения коэффициента трения).
Необходимое усилие F , Н, сжимающее диски, определяется из выражения
M муф F iRср ,
|
F |
M муф |
, |
|
откуда |
iRср |
|||
|
|
|||
|
|
|
где – коэффициент трения между дисками /31, табл. V.2.19, с. 276/;
i -число трущихся пар (необходимо задаваться );
Rср -средний радиус, на котором приложена сила трения между дисками, м.
|
|
Rcp |
|
|
R1 R2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
R1 |
|
1,2dв |
|
; R 2 |
0,8Dк |
|
|
2 |
|
2 |
, |
||||
|
|
|
|
|
|
||
где dв - диаметр вала; Dк - диаметр зубчатого (червячного) колеса /32/. Величина Rср принимается с учетом размеров присоединительных
деталей – диаметра вала и диаметра тормозного шкива или диаметра зубчатого (червячного) колеса или диаметра тормозного шкива.
Параметры пружины, создающей необходимый момент M муф
определяется по величине усилия F . Для ограничения удельного давления q между дисками необходимо выполнить условие:
q |
F |
[q], |
|
|
|
||
(R2 |
R2 ) |
||
|
1 |
2 |
|
где [q] - допускаемое удельное давление между тормозной обкладкой и металлическим диском, Мпа /31, табл. V.2.19, с. 276/;
R1, R2 - радиусы, определяющие площадь контакта между дисками, мм..
68
4.5.2Расчет муфты предельного момента
сконическими дисками
Необходимое усилие F , Н, сжимающие диски (усилие пружины, см. рисунок 4.8),
F N sin
Величина N определится из выражения
M муф 2N Rср ,
откуда
|
N |
M муф |
|
, |
|
|
||
|
2 R |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
ср |
|
|
|
|
Удельное давление |
q между |
дисками |
не |
должно |
превышать |
|||
допустимое [q],т.е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q |
N |
|
[q], |
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
где А – площадь |
соприкосновения диска |
с венцом |
червячного |
|||||
(зубчатого) колеса, мм2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
Величина А определяется по формуле : |
|
|
|
|||||
|
A 2 Rсрв, |
|
|
|||||
где в – размер опорной части диска (см.рисунок 4.8).
Для того, чтобы не произошло заклинивания дисков, необходимо
выполнить условие: , т.е. угол |
должен быть больше угла трения |
, значение которого определяется из выражения |
|
tg или |
arctg |
4.6 Определение тормозного момента, выбор и расчет тормоза
Для портальных кранов по данным завода ПТО им. С.М.Кирова (ПО «Подъемтрансмаш») тормозной момент M тор , Н.м [18]
|
Mтор (1,2...1,8)Mном |
По значению M тор выбирается двухколодочный педальный тормоз |
|
открытого типа. |
Он постоянно находится в расторможенном состоянии |
(под действием |
веса рычага или усилия пружины), а торможение |
|
69 |
осуществляет крановщик путем нажатия ногой на педаль (при выключенном электродвигателе). Привод от тормоза к педали может быть механическим или гидравлическим. Наибольшее распространение получил первый (рисунок 4.9). Выбирается также соединительная муфта типа МУВП с тормозным шкивом, соответствующим тормозу (см.п.3.5.2).
Определяется усилие, действующее на педаль, и ход педали /11/.
4.7 Кинематическая схема механизма поворота
Схема выполняется в соответствии с требованиями ЕСКД (см.рисунок 4.5 и4.6) /32/.
4.8 Выбор предохранительных и вспомогательных устройств
На механизме поворота предусматривается концевой выключатель, который отключает электродвигатель при нажатии на педаль тормоза, в конструкции педали предусмотрен стопор, который удерживает педаль в положении затормаживания (при работающем кране), рисунок 4.9.
1-педаль; 2-концевой выключатель; 3-направляющий блок; 4-стальной канатик; 5-грузик; 6-рычаг; 7-шкив тормозной
Рисунок 4.9 - Схема двухколодочного педального тормоза
70