2.4 Механизм передвижения грузовой тележки с канатной тягой (проектировочный расчет)

2.4.1 Исходные данные

Тип крана – башенный электрический

Номинальная грузоподъёмность крана Q_H = 9 Т

Скорость изменения вылета груза V_в = 0,2 м/с

Наибольший вылет груза L_max = 25 м

Наименьший вылет груза L_min = 10 м

Угловая скорость вращения поворотной части

крана ω_кр = 0,1 рад/c

Режимная группа механизма 3М

Исходные данные заносим в программу:

Скорость изменения вылета груза, м/с

Vв

0,2

2.4.2 Выбор схемы механизма

Для башенного крана можно принять схему механизма передвижения грузовой тележки с канатной тягой по рис. 2.8.

Рисунок 2.8 – Механизм передвижения тележки с канатной тягой

2.4.3 Определение сопротивлений передвижению тележки

2.4.3.1 Определение диаметра ходовых колес тележки

Усилие на одно колесо при условии равномерного распределения веса тележки и веса груза между колесами

,

где G_т – ориентировочный вес тележки;

G_гр - вес груза, G_гр = Q_гр g;

n - число опорных ходовых колес, принимаем n = 4.

Ориентировочный вес тележки принят G_т = 2 кН.

Диаметр колес выбираем из табл.1.15.

По рассматриваемому примеру:

кН.

2.4.3.2 Сопротивление передвижению тележки от сил трения

в опорных колесах

Формула для сопротивления от сил трения в опорных ходовых колесах имеет вид:

,

где ¦₀ – коэффициент тяги,

где m – коэффициент трения качения колеса по рельсу;

- коэффициент, учитывающий дополнительное трение в ребордах колес;

¦_п – коэффициент трения в подшипнике (табл.1.2.5);

d_п – средний диаметр подшипника, .

Значения m, и ¦_п приведены в табл. 1.16, 1.17 и 1.18.

По рассматриваемому примеру:

;

кН.

В данном примере принимаем: m = 0,06; f_п = 0,04; k_P = 1,5; d_п=70 мм.

Значение m, ¦_п, и d_п заносим в программу:

Коэффициент трения качения, мм	m	0,06
Коэффициент трения в подшипнике	Fп	0,04
Коэффициент дополнительных сопротивлений	Kр	1,5
Диаметр подшипника, мм	dп	70

2.4.3.3 Сопротивление передвижению тележки от уклона пути

Формула для силы сопротивления имеет вид:

,

где a – угол наклона пути, выбираем из табл.1.19.

По рассматриваемому примеру:

кН.

В программе:

Коэффициент, рад

a

0,001

2.4.3.4 Сопротивление передвижению тележки от ветрового напора

Для данного сопротивления используется общая формула

где l – количество элементов конструкции тележки;

–наветренные площади элементов конструкции;

- давление на элементы конструкции от ветрового напора,

,

где - скоростной напор ветра рабочего состояния крана;

- коэффициент высоты элемента конструкции;

- коэффициент аэродинамичности элемента;

- наветренная площадь груза;

- давление на груз от ветрового напора,

,

здесь и– соответственно коэффициенты высоты расположения и аэродинамичности груза.

Ввиду незначительной наветренной площади тележки принято W₃ = 0.

2.4.3.5 Сопротивление передвижению тележки от сил инерции

Для данного сопротивления применяем формулу

,

где – ускорение тележки при пуске,

здесь – предварительно принятое время пуска тележки,

–коэффициент, учитывающий инерционность вращающихся частей механизма, =1,15…1,25.

По примеру принимаем: ;.

Значение изаносим в программу:

Время пуска, с		3
Коэфф., учит. инерционность вращ. частей	d	1,2

По рассматриваемому примеру:

;

.

2.4.3.6 Сопротивление передвижению тележки от раскачивания груза

Сопротивление определяется по формуле

,

где g – угол отклонения груза от вертикали,

В данном примере:

;

2.4.3.7 Сопротивление передвижению тележки от перематывания

подъемного каната в полиспасте

Сопротивление определяем по формуле

,

где – КПД блока, = 0,98;

m – кратность подъемного полиспаста, m=3.

По рассматриваемому примеру:

.

2.4.3.8 Сопротивление передвижению тележки от центробежной силы при вращении поворотной части крана

Формула для сопротивления имеет вид:

.

По рассматриваемому примеру:

.

2.4.3.9 Натяжение от провисающей части каната

Усилие от провисающего участка каната

,

где q - погонный вес каната, предварительно принято q = 5 Н/м;

l - длина провисающего участка каната, ;

h - стрела прогиба каната, h = 0,3 м.

По рассматриваемому примеру:

;

Результаты вычисленных значений сопротивлений в программе:

От трения в опорных ходовых колёсах, кН	W1	2
От уклона пути, кН	W2	0,09
От ветрового напора, кН	W3	0
От сил инерции, кН	W4	0,74
От раскачивания груза, кН	W5	0,61
От перематывания в полиспасте, кН	W6	2,76
От центробежной силы, кН	W7	2,3
Натяжение каната от провисания, кН	Fк	468,8

2.4.4 Выбор тягового каната

Наибольшее усилие в ветви каната

.

Расчётное разрывное усилие каната

,

где – коэффициент запаса прочности каната, принимается из табл.1.4.

По рассматриваемому примеру k_з=5.

Значения k_з заносим в программу:

Коэффициент запаса прочности каната

kзап

5

Канат выбираем из табл.1.5.

кН;

кН.

Выбран канат со следующими характеристиками:

- тип ЛК-3;

- диаметр каната d_к=8,1мм;

- фактическое разрывное усилие каната 33648 Н.

.

В программу занесены: тип каната, диаметр каната, фактическое разрывное усилие каната. Программой вычислены максимальное усилие в канате F_max и расчетное разрывное усилие :

Максимальное усилие в ветви каната, Н	Fmax	6640
Расчетное разрывное усилие каната, Н	Fразррасч	33200
Тип каната		ЛК-3
Диаметр каната, мм	dк	8,1
Фактическое разрывное усилие каната, Н	Fразркат	33648