Снесарев-Тибанов-Зябликов - Расчет механизмов кранов (1994)

где Fмах – наибольшее натяжение в канате; m – число канатов, наматываемых на барабан (число полиспастов).

Наибольший крутящий момент на тихоходном валу редуктора

Tmax=Tбар/(ηбар·ηм)

При консольном размещении барабана КПД муфты ηм=1. Если между барабаном и редуктором находится открытая

зубчатая пара (ОЗП), то можно записать

Tmax=Tбар/(ηбар·uозп·ηозп)

Выбор размера редуктора приведен в п.1.9, проверка выходного вала редуктора по консольной нагрузке обязательна.

2.9. Тормоз Определение требуемого крутящего момента тормоза

Момент от груза на валу тормозного шкива

Tгр=ηобр(FQ+Gзахв)(Dбар+dкан)/(2·α·i)

где ηобр – КПД при обратном движении (движение механизма под действием груза при отключенном приводе);

для зубчатого редуктора (с учетом того, что фактические потери могут быть меньше расчетных) ηобр=0,5(1+η);

для глобоидного или червячного редуктора

ηобр=0,5(1+η/ηч)(2-1/ηч)

КДП при подъеме груза

η=ηп·ηбар·(ηм)s·ηобд·ηозп

где s – число муфт в приводе; при отсутствии ОЗП ηозп=1. Требуемый тормозной момент тормоза

TT>=Tгр·Кторм,

где Кторм – коэффициент запаса торможения при установке одного стопорного тормоза (табл.9)

Таблица 9

31

Тип тормоза: при заданных группах режима 1М, 2М, 3М – ТКТ, ТКП или с гидротолкателем; при группах 4М, 5М, 6М – ТКП или с гидротолкателем. В электроталях при группах 4М и 5М на промежуточном валу редуктора устанавливают грузоупорный тормоз. В электроталях рекомендуется использовать колодочный или дисковый тормоз.

Если установлено два тормоза: грузоупорный и стопорный, то для первого Кторм=1,1; для второго Кторм=1,25. Если установлено два стопорных тормоза, то для каждого их них Кторм=1,25.

Выбор размера нормализованного тормоза.

Если использован двигатель со встроенным тормозом, то установка дополнительного тормоза не требуется.

Размер стопорного тормоза выбирают по справочнику, в зависимости от значения TT.

2.10 Муфты

Муфта, соединяющая двигатель с редуктором.

Если тормоз расположен между двигателем и редуктором, то тормозной шкив должен быть жестко соединен с полумуфтой, установленной на валу редуктора. При установке тормозного шкива на валу двигателя применяют зубчатую муфту для соединения двигателя с редуктором.

Нормализованную муфту выбирают в соответствии с условиями

Tном>=2Tmax; dmax>=d,

где d- диаметр вала; dmax – наибольший допустимый диаметр отверстия в полумуфте или втулке; Тном – номинальный момент муфты (по каталогу); Тмах – наибольший момент, передаваемый муфтой.

Муфта, соединяющая редуктор с барабаном

Если в применяемом редукторе конец тихоходного вала выполнен в виде зубчатого венца, то ее расчет не проводят. При соединении

32

редуктора с барабаном обычной зубчатой муфтой ее выбирают по условиям, приведенным в п. 2.10.

2.11. Проверка выбранного двигателя После определения фактической скорости по п.2.7. и КПД по

п.2.9 необходимо уточнить статическую мощность, подставляя в формулы (см. п.2.2) действительные значения скорости и КПД. При загрузке двигателя по мощности (α=Рст/Рдв>=1,05) необходимо установить двигатель с большей мощностью; при α<0,7 с меньшей.

3.Механизм передвижения

В исходных данных должны быть заданы Fq – грузоподъемная сила(грузоподъемность), Н; V – скорость передвижения, м/мин; режим работы; t0 – машинное время работы, ч.

Коэффициент эквивалентности КНЕ рекомендуется принимать по табл. 1.

3.1. Схемы Основные конструктивные схемы механизмов передвижения

приведены на рис.15: а – центральный привод мостового крана; б – раздельный привод при соединении редуктора с колесом муфтой; в – раздельный привод с навесным редуктором; г – привод с вертикальным навесным редуктором; д – центральный привод тележки; е – боковой привод тележки; ж – фрикционный тягач электротали; з - привод колес электротали.

Чаще всего используют механизмы передвижения с четырьмя колесами, при этом приводных колес не менее двух. при движении по круговому рельсу крана, имеющего одну неподвижную опору, можно применять схему с тремя и двумя колесами, обычно приводное колесо только одно. В трехколесной схеме должна быть обеспечена одинаковая нагрузка колес.

3.2 Вес крана

Для электроталей можно принимать Gталь= (0,2..0,3)FQ Чем меньше грузоподъемность, тем таль относительно тяжелее.

33

Вес крана мостового типа складывается из весов тележки, механизма передвижения и металлоконструкции. Вес тележки

Gтел≈0,25FQ; вес механизма передвижения Gмехпер≈0,1FQ. Определение веса металлоконструкции приведено в работе [1].

3.3. Колеса В кранах применяют двухребордные (рис. 16а), одноребордные

(рис. 16б) и безребордные (рис. 16в) ходовые колеса. Безребордные колеса работают совместно с направляющими роликами, при этом требуется повышенная точность изготовления крана и подкрановых путей, иначе эффект снижения потерь на трение уменьшается. Одноребордные колеса с бочкообразным ободом (см. рис. 16б) применяют для талей, монорельсовых тележек и других кранов, передвигающихся по двутаврам. Одноребордные колеса с коническим ободом используют в тележках мостовых кранов, причем реборды устанавливают с внутренней стороны колес.

Начальный контакт колеса с рельсом может осуществляться в точке или по линии. Более распространен точечный начальный контакт (см. рис. 16).

34

35

Предварительный диаметр стальных колес D выбирают по следующим эмпирическим формулам:

при точечном начальном контакте

D≈1,2(Fmax)0,5

при линейном начальном контакте

D≈(Fmax)0,5

где D в мм, Fмах в Н.

При чугунном колесе диаметр приблизительно вдвое больше. Применение чугунных колес разрешено только для кранов с ручным приводом.

Наибольшую нагрузку на колесо Fмах(H), определяют по формулам:

а) для крана без тележки, например с траверсой для перевозки длинномеров, для тележки мостового или консольного крана, электротали, монорельсовой тележки при опоре на четыре колеса

Fmax=1,1(FQ+G0)/4,

где G0 - вес крана, тележки или электротали;

б)для крана мостового типа с тележкой или электроталью

Fmax=(G0-Gтел)/4+(FQ+Gтел)/2,

здесь Gтел вес тележки или электротали.

Рельсы для случая, показанного на рис. 16а, подбирают по табл.

10

36

При бочкообразных колесах (см. рис. 16б,в) обычно принимают r2>=D.

σн = сHk m3 FDHE2 <=[σн]

Контактное напряжение при точечном контакте, Н/мм2,

где для стального колеса коэффициент СНк=3600; для чугунного колеса СHk = 2900; FHE = Fmax·γ·KHV – эквивалентная нагрузка, Н; γ=0,8..0,92 – коэффициент эквивалентности, равный

KHV = 1+2,5·10-3V – коэффициент динамичности; V в м/мин; D – диаметр колеса в точке контакта, мм; m – коэффициент, зависящий от отношения r/D (обычно r2) и принимаемый по табл. 11.

Таблица 11

37

коэффициент концентрации нагрузки по длине контакта; b – длина контактной линии.

Наработка колеса, циклы:

N=t0·60·nкол·β>=104,

где t0 – машинное время работы, ч; nкол – частота вращения колеса, об/мин (см. далее п.3.5); β = 0,85 – коэффициент, учитывающий уменьшение средней частоты вращения в периоды неустановившихся движений.

3.4. Сопротивление передвижению механизмов с приводными колесами

Сопротивление передвижению при установившейся скорости (статическое сопротивление) и ходовых колесах с ребордами без направляющих роликов, Н

Fcт=(2/D)·(FQ+G0)·(μ+f·d/2)·kр

38

Коэффициент трения качения μ принимают по табл. 13

Таблица 13

Приведенный коэффициент трения f в подшипниках качения принимают по табл.14. Диаметр подшипников колес d≈0,2D/

Коэффициент kp, учитывающий трение реборд о рельс, принимают по табл. 15.

Статическое сопротивление передвижению консольных кранов при наличии горизонтальных роликов

где Fr – горизонтальная реакция опор.

Индексом «в» обозначены величины, относящиеся к вертикальным опорам, которые воспринимают вертикальные нагрузки, индексом «r» - к горизонтальным. Предполагается, что верхние и нижние горизонтальные ролики унифицированны.

3.5 Двигатель Мощность при установившемся движении, кВт,

Рст=Fст·V/(60·1000·η)

39

где η≈0,93 – КПД при зубчатом редукторе; Fст в Н; V в м/мин. Синхронную частоту вращения nc выбирают по рекомендациям п.1.4

Номинальная частота вращения nн ≈ 0,9nc.

Требуемый номинальный момент двигателя, по условиям разгона,

Н·м

Tн.д.=(π·Jпр.п·n·tп.о.)/(30·tп)

Предварительное значение приведенного момента инерции Частота вращения колеса, об/мин,

ηкол = V/(πD),

где D – м; V в об/мин.

Требуемое передаточное отношение привода

i’=nн/nкол

Передаточное отношение округляют до стандартного значения

(см. п. 1.7).

Время пуска

tп=V/60α

При средней скорости V=80м/мин для кранов с гибким подвесом груза рекомендуется α<=0,3м/с2 и tп = 4..5c. При транспортировке ядовитых, взрывчатых веществ и расплавленного металла α должно быть меньще в 2..3раза.

Относительное время пуска tп.о. находим по п.1.4 принимая загрузку двигателя α=0,5, а кратность пускового момента двигателя m=2,5 для двигателей MTF и MKTF; m=2,2 для двигателей 4АС.

Требуемая мощность двигателя по условиям разгона

Pдв.в.=Tн.д.·nн/9550

При раздельном приводе мощность двигателя с каждой стороны составляет 0,6 от расчетной.

Мощность выбранного по каталогу двигателя должна быть

больше, как Pcт, так и Pдв.д

После выбора двигателя, учитывая, что некоторые величины приняты ориентировочно, время пуска необходимо проверить по п1.4. при этом следует уточнить передаточное отношение i и фактическую

40