4. Вибір редуктора і передач. Визначення фактичної швидкості пересування візка

Методика вибору редуктора та ж сама, що й у розрахунку лебідки. Редуктор вибирають по передаточному числу і крутному моменту на тихохідному валі. За необхідності (у схемах 2.1,в,г) доцільно враховувати радіальні навантаження на вали редуктора.

Загальне потрібне передаточне число механізму пересування:

u_м.п=_дв /_к.п, (2.11)

де _дв – кутова швидкість двигуна, с^-1:

_дв= n_дв / 30  0,1 n_дв ;

_к.п – потрібна кутова швидкість колеса, с^-1:

_к.п= V_B / R_K (2.12)

R_K – радіус колеса, м;

R_K = D_K /2000.

Потрібне передаточне число редуктора

u_р.п = u_м.п / u_п , (2.13)

де u_п – передаточні числа додаткових передач (пасової – u_пп = 1,53; ланцю-гової – u_пл = 24; зубчастої – u_пз= 46). Додаткові передачі, звичайно, встановлюють не стільки для нарощування передаточного числа, скільки з конструктивних міркувань, для зручності компонування тощо.

Якщо передач декілька, то використовують їхнє сумарне передаточне число u_п=u_п1u_п2 u_п3. Якщо в механізмі немає інших передач, крім редуктора (схеми а, б на рис.2.1), то u_п=1, u_р.п = u_м.п .

Потрібний крутний момент на тихохідному валі редуктора, кНм:

М_ТИХ= W_max R_K / u_п . (2.14)

На схемах рис.2.1, а, б радіальні навантаження на вали редуктора відсутні. В інших схемах із додатковими передачами радіальні навантаження на вали редуктора знаходяться за загальноприйнятими формулами 10.

Дані для вибору редукторів наведені в додатку Д. Для циліндричних триступінчастих вертикальних 2ЦЗвк(ф) – у табл. Д.11, кранових ВКУ – у табл. Д.13; горизонтальних двоступінчастих – у табл.Д.1; інших – у табл. Д.20. Умовні графічні зображення варіантів збирання редукторів згідно з ГОСТ 20373-80 наведені в додатку Д після табл. Д.1.

Після вибору редуктора слід визначити фактичну швидкість візка, м/с:

V_ВФ= _к.ф R_K , (2.15)

де _к.ф – фактична кутова швидкість колеса, с^-1:

_к.ф=_дв /u_м.ф , (2.16)

(u_м.ф = u_р.ф u_п - фактичне передаточне число механізму).

Відхилення фактичної швидкості від заданої не повинно перевищувати 20%.

.

Приклад. Вибираємо схему механізму пересування візка таку, яка зображена на рис.2.1, а – з одним циліндричним трьохступінчастим вер-тикальним крановим редуктором типу 2ЦЗвк, без додаткових передач (u_п=1), тому потрібне передаточне число механізму u_м.п дорівнює потрібному передаточному числу редуктора u_р.п. Знаходимо: кутову швидкість вибраного двигуна _дв = 3.14785 /30  80 с^-1; радіус колеса R_К= 250/2000=0,125 м; за (2.12) – потрібну кутову швидкість колеса _к.п = 0,7/0,125=5,6 с^-1; за (2.11) – потрібне передаточне число редуктора, що дорівнює потрібному передаточному числу механізму u_м.п = u_р.п = 80/5,614,3. Потрібний крутний момент на тихохідному валі редуктора - за (2.14) М_ТИХ = 4,7 0,125 /1  0,59 кНм. Для прийнятої схеми радіальні навантаження на вали відсутні. За табл. Д4.3 вибираємо редуктор 2ЦЗвк-160, який забезпечує М_ТИХф= =1,1 кНм>М_ТИХ=0,59 кНм. З ряду передаточних чисел редукторів цього типу (від 10 до 100) вибираємо найближче менше (u_р.ф=12,5u_р.п=14,3), оскільки завищення потужності при виборі двигуна було досить значним (N_дв= 3,1 кВт при N_п =2,74 кВт, тобто на 15%). Результати вибору редуктора подано у вигляді табл. 2.5.

Таблиця 2.5 - Результати вибору редуктора

Параметри	Потрібне	Вибране
uр	14,3	12,5
МТИХ ,кНм	0,56	1,1
Маса, кг		130
Умовне позначення вибраного редуктора – 2ЦЗвк-160-12,5-16-Пшл-УЗ

Розшифровка умовного позначення редуктора: редуктор етапу модернізації (2), циліндричний (Ц), трьохступінчастий (3), вертикальний (вк) із зубчастими парами евольвентного зачеплення, міжосьовою відстанню тихохідної ступені 160 мм, номінальним передаточним числом 12,5, варіантом збірки 36 ( відповідно до таблиці умовних графічних зображень варіантів збірки редукторів цей варіант має два вхідних вали: для поєднання з двигуном та гальмом), із двома порожнистими шліцевими вихідними валами (Пшл), кліматичним виконанням У, категорією розміщення 3.

Фактична кутова швидкість колеса за (2.16): _кф = 80/12,5=6,4 с^-1; фактична швидкість пересування візка за (2.15): V_ВФ =6,4  0,125= 0,8 м/с; процент відхилення становить 1000,7-0,8 0,715% менше за 20%, тобто передаточне число редуктора вибране вірно.

4. Вибір гальма

Гальмо вибирають за гальмівним моментом, який для механізму пересування визначають з умови відсутності пробуксовки (юза) коліс, що пов’язані з гальмом, під час зупинки порожнього візка. Цю умову в спрощеному вигляді (без урахування інерції елементів приводу) можна записати так:

М_Г  М_З , (2.17)

де М_Г – гальмівний момент гальма, що розміщене на швидкохідному валі, Нм; М_З – мінімальний момент зчеплення привідних (пов’язаних із гальмом) коліс порожнього візка з рейками, приведений до цього валу, Нм:

(2.18)

Мінімальна сила F_З зчеплення (Н) привідних коліс порожнього візка з рейками:

(2.19)

де  – коефіцієнт зчеплення привідного колеса з рейкою, який під час роботи в приміщенні можна приймати  = 0,2; К_З.З=1,2 – коефіцієнт запасу зчеплення; Р_З – частина ваги порожнього візка, яка припадає на привідні колеса (зчіпна вага), Н. Якщо умовно вважити, що всі n_к коліс порожнього візка завантажені однаково, то:

(2.20)

Для кранів та технологічного обладнання з неоднаковим завантаженням коліс треба визначити можливе мінімальне завантаження привідних коліс.

У механізмах пересування широко використовують двохколодкові нормально замкнені гальма ТКТ із пружинним замиканням та розмиканням за допомогою електромагнітних короткоходових штовхачів. Параметри гальм ТКТ наведені в додатку Ж (табл. Ж.2).

Обчисливши М_З, вибирають гальмо так, щоб виконувалась умова (2.17). Заниження гальмівного моменту приводить до зростання гальмівного шляху завантаженого візка. Можна вибирати гальмо з максимальним гальмівним моментом, більшим, ніж М_З, при цьому треба обов’язково указувати на необхідність його регулювання до значення М_З.

Приклад: Вважаючи, що всі чотири колеса порожнього візка завантажені однаково, розраховуємо: частину ваги порожнього візка, яка припадає на привідні колеса (зчіпну вагу) за (2.20): Р_З = 35  1000 2/4 =17500 Н;

мінімальну силу F_З зчеплення приводних коліс порожнього візка з рейками при коефіцієнті зчеплення  = 0,2 і коефіцієнті К_З.З = 1,2 запасу зчеплення за (2.19): F_З=17500  0,2/1,22920 Н; мінімальний момент зчеплення пов’язаних із гальмом коліс порожнього візка з рейками, приведений до швидкохідного валу за (2.18): М_З = 2920  0,125/(12,5  0,8) = 36,5 Нм.

З додатка Ж (табл. Ж.2) за М_З вибираємо колодкове нормально замкнене гальмо ТКТ із пружинним замиканням та розмиканням за допомогою електромагнітного короткоходового штовхача. Можна вибрати гальмо ТКТ-100 з максимальним гальмівним моментом М_Г.max = 20 Нм, що значно менше М_З = 36,5Нм, але гальмівний шлях у цьому варіанті буде дещо завищеним. Доцільніше вибрати гальмо ТКТ200/100, у якого М_Г.max = 40 Нм, що більше, ніж М_З , але передбачити обов’язкове регулювання гальма до гальмівного моменту М_Г.Ф=36 Нм. Таке рішення при зупинці порожнього візка забезпечить запобігання “юзу”, а при зупинці завантаженого візка – наймен-ший гальмівний шлях . Гальмо ТКТ200/100 має діаметр шківа D_Ш = 200 мм; момент інерції шківа J_Ш = 0,07 кгм².

2.7 Визначення фактичного прискорення під час розгону

порожнього візка і порівняння його з припустимим

Порівнюються припустиме і фактичне прискорення під час розгону порожнього візка, коли ймовірність пробуксовування найбільша. Умова відсутності пробуксовування привідних коліс по рейках:

а_п.ф  [а_п] , (2.21)

де а_п.ф , [а_п] – фактичне і максимально припустиме прискорення при розгоні порожнього візка, м/с².

Фактичне прискорення а_п.ф визначається за такою самою методикою, як і для механізму підіймання вантажу:

а_п.ф = V_ВФ / t_п.п ; t_п.п = J_п _дв / М_дин ; J_п = J_пост.п + J_оберт ;

J_ОБ = J_ш.в  С ; J_ш.в = J_р + J_ш ;

М_дин =М_сер.п - М_ст.п ; М_сер.п = М_н  К_сер.п ; М_н = 1000N_ДВ / _ДВ ;

(2.22)

де t_п.п– тривалість розгону порожнього візка, с; J_п – сумарний момент інерції рухомих частин механізму пересування під час розгону порожнього візка, приведений до вала двигуна, кгм²; J_ПОСТ.П , J_ОБ – моменти інерції самого візка без вантажу та обертових частин механізму, приведені до вала двигуна, кгм²; J_ш.в– момент інерції швидкохідного вала, кгм²; J_р, J_ш – моменти інерції ротора двигуна і шківа, кгм²; С=1,2 – коефіцієнт, що враховує моменти інерції частин механізму, які обертаються повільніше, ніж вал двигуна; М_дин – частина крутного моменту двигуна, за рахунок якої здійснюється розгін, Нм; М_сер.п , М_н – середній крутний момент двигуна в процесі пуску і номінальний момент двигуна, Нм; М_ст.п – статичний крутний момент на валі двигуна, створюваний силою опору пересуванню порожнього візка, Нм; К_сер.п - кратність середньопускового моменту (для двигунів МТF з фазним ротором можна приймати К_сер.п 1,5; для двигунів з короткозамкненим ротором МТКF, АИР, 4А, 4АС можна приймати К_сер.п =1,82); m_п – маса порожнього візка, кг: m_П =G_П 1000 / g.

На відміну від механізму підіймання, у механізмі пересування, як правило, J_ПОСТ  J_ОБ.

Припустиме прискорення під час розгону порожнього візка визначають за умови, що сила зчеплення повинна бути не меншою, ніж сума сил опору й інерції:

F_З  W_д.п.+ W_пор , (2.23)

де W_д.п – сила опору внаслідок інертності порожнього візка: W_д.п = m_п[а_п];

W_пор – сила опору під час пуску порожнього візка. Без урахування тертя в підшипниках привідних коліс, із деяким запасом можна приймати W_пор  W_mіx.

Із умови (2.23):

(2.24)

Якщо умова (2.21) не виконується, то можна або вибрати двигун меншої потужності, або зменшити швидкість візка, або збільшити вагу візка.

При виборі двигуна МТF з фазним ротором невиконання умови (2.21) не приведе до пробуксовування, оскільки прямий пуск двигуна з фазним ротором є нехарактерним.

Приклад перевірки на відсутність пробуксовування під час розгону порожнього візка. Використовуючи моменти інерції ротора вибраного двигуна J_Р=0,03 кгм² та шківа гальма J_Ш=0,07 кгм², знаходимо момент інерції швидкохідного вала J_Ш.В = 0,03 + 0,07=0,1 кгм², а також момент інерції частин механізму, які обертаються, J_ОБ = 0,1  1,2= 0,12 кгм². Маса порожнього візка m_П =35 1000 / 9,813570 кг. Приведений до вала двигуна момент інерції самого візка без вантажу J_ПОСТ.П =3570  0,125²/(12,5²х0,8)   0,45 кгм². Cумарний момент інерції рухомих частин механізму пересування під час розгоуі порожнього візка, приведений до вала двигуна J_п=0,45+0,12=0,57кгм². Для визначення М_дин – частини крутного моменту двигуна, за рахунок якої здійснюється розгін, розраховуємо: номінальний момент двигуна М_н = 10003,1 /8039 Нм; середній момент електродвигуна в процесі пуску (К_сер.п = 1,5): М_сер.п = 39  1,5  58 Нм; статичний крутний момент на валі двигуна, створюваний силою опору пересуванню порожнього візка: М_ст.п= 0,60,125  1000/(12,5 0,8) = 7,5 Нм. Далі отримаємо: М_дин= 58 - 7,5= 50,5 Нм; тривалість розгону порожнього візка при прямому пускові вибраного двигуна – t_П.П = 0,57 80/50,5  0,9 с; – фактичне приско-рення при знайденій тривалості: а_п.ф = 0,8 / 0,9=0,89 м/с.

Припустиме прискорення визначимо за (2.24) при W_пор  W_mіx=0,6 кН: [а_п]=(2920 – 0,61000)/3570 = 0,65 м/с². Маємо а_п.ф= 0,89 м/с²[а_п]=0,65 м/с², тобто умова (2.21) не виконується. Але прямий пуск вибраного двигуна МТF із фазним ротором є нехарактерним, тому залишаємо для використання вибраний двигун.