2 Розрахунок механізму пересування візка

Вихідні дані: вантажопідіймальність ; швидкість пересування візка ; група класифікації (режим роботи) механізму пересування за ИSО 4301/1=М3; відносна тривалість вмикання механізму (ТВ)=40%.

1. Вибір кінематичної схеми

Рис.13 – Схема механізму пересування

1-електродвигун; 2-гальмо колодкове нормально замкнене з пружинним замиканням і електромагнітним штовхачем (ТКТ); 3 - редуктор крановий вертикальний трьохступінчастий; 4-муфта зубчаста МЗ; 5-колесо кранове одно- або дворебордне; 6-рейка залізнична типу Р або кранова КР;

2. Вибір коліс і рейки

Необхідне для вибору пари “колесо–рейка” максимальне статичне навантаження q на одне колесо візка визначимо, припускаючи, що всі колеса навантажені однаково. Вагу порожнього візка орієнтовно визначимо по вазі вантажу , користуючись емпіричним коефіцієнтом при режимі : . Вага навантаженого візка . Максимальне навантаження на кожне з чотирьох коліс по (2.1) . По табл.2.1 попередньо вибираємо пару “колесо + рейка Р15”. По табл.2.2 і 2.3 визначаємо: ширину доріжки катання колеса , ширину голівки рейки .

, тобто умова (2.2) розміщення колеса на рейці виконується і по цій ознаці вибрана пара підходить. Для перевірки міцності колеса за контактними напруженнями зминання попередньо визначимо коефіцієнт , що враховує радіус округлення голівки рейки

(по табл.2.3). Відношення . По табл.2.4 при . Напруження зминання в контакті “колесо-рейка” :

Діючі напруження менші припустимих навіть при виготовленні коліс із сталі 45 із найменшою міцністю (), тобто вибрана пара “колесо + рейка” по контактній міцності (умова 2.3) підходить.

Рис.14 – Ескіз коліс

Рис.15 – Ескіз рейки

3. Визначення сил опору пересуванню візка

Сили опору руху візка будемо знаходити без урахування складових від вітру й уклону . Для визначення складової опору, пов’язаною із тертям, розрахуємо коефіцієнт опору пересуванню . Для колеса по табл.2.5 коефіцієнт тертя кочення колеса по рейці . Коефіцієнт тертя у підшипниках коліс для підшипників кочення і консистентного мастила . Діаметр цапфи вала (осі) коліс: . Коефіцієнт, що враховує опір від тертя реборд коліс об рейки і від тертя струмознімачів об тролеї приймемо для кранового візка з циліндричним ободом ходового колеса і жорстким струмопроводом . Тоді коефіцієнт опору пересуванню:

Сили опору руху завантаженого й порожнього візка від тертя по (2.5) - ; . Приймемо максимально припустиму тривалість розгону навантаженого візка з умови забезпечення нормального пуску двигуна . Тоді мінімально припустиме прискорення при розгоні навантаженого візка по (2.8) -. При масі навантаженого візка динамічна складова сили опору пересуванню навантаженого візка по (2.7) . Найбільша і найменша сумарні сили опору, які надалі будуть використовуватись у розрахунках, по (2.4) мають такі значення: ; .

4. Вибір двигуна

Статичну потужність, необхідну для забезпечення руху візка з постійною заданою швидкістю, визначаємо по (2.9), приймаючи ККД механізму пересування : . Потужність, необхідна для забезпечення розгону, при кратності середньопускового моменту двигуна (2.10) . Для забезпечення ступінчастого керування швидкістю візка приймемо для встановлення у механізмі пересування двигун типу МТF. По табл.В.3 вибираємо двигун з умови , у якого:

• номінальну потужність, кВт, , при ТВ=40% - 1,4

• частоту обертання номінальну , об/хв – 885;

• момент інерції ротора, , кг·м2 -0,02;

• діаметр вала, мм - 28;

Рис.16 - Схема двигуна

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

Вибираємо схему механізму пересування візка такою, що зображена на рис.1 – з одним циліндричним трьохступінчастим вертикальним крановим редуктором типу 2ЦЗвк, без додаткових передач (), тому потрібне передаточне число механізму дорівнює потрібному передаточному числу редуктора .

Знаходимо: кутову швидкість вибраного двигуна ; радіус колеса ; по (2.12) потрібну кутову швидкість колеса ; по (2.11) - потрібне передаточне число редуктора, яке дорівнює потрібному передаточному числу механізму . Потрібний крутний момент на тихохідному валі редуктора по (2.14) . Для прийнятої схеми радіальні навантаження на вали відсутні. По табл.Д11 вибираємо редуктор 2ЦЗвк-100, який забезпечує . З ряду передаточних чисел редукторів цього типу (від 10 до 100) вибираємо найближче менше ().

Результати вибору редуктора представлено у вигляді табл.1.

Таблиця 2 - Результати вибору редуктора

Параметри	Потрібне	Вибране
Uр	37,2	31,5
МТИХ ,кНм	0,092	0,28
Маса, кг		42/46
Тип (умовне позначення) 2ЦЗвк-100-10-12,5-Пшл-УЗ

Рис.17 – Схема редуктор

Розшифровка умовного позначення редуктора: редуктор етапу модернізації (2), циліндричний (Ц), трьохступінчастий (3), вертикальний (вк) із зубчастими парами евольвентного зачеплення, міжосьовою відстанню вихідної ступені 100 мм, номінальним передаточним числом 10, варіантом збірки 36 (у відповідності до таблиці умовних графічних зображень варіантів збірки редукторів цей варіант має два вхідних вали: один - для з’єднання з двигуном, другий – з гальмом), з двома пустотілими шлицевими вихідними валами (Пшл), кліматичним виконанням У, категорією розміщення 3.

Фактична кутова швидкість колеса 1; фактична швидкість пересування візка ; % відхилення становить менше 20%, тобто передаточне число редуктора вибране вірно.

6. Вибір гальма

Вважаючи, що усі 4 колеса порожнього візка завантажені однаково, розраховуємо: частину ваги порожнього візка, яка припадає на приводні колеса (зчіпну вагу) по (2.20) - ; мінімальну силу зчеплення приводних коліс порожнього візка з рейками при коефіцієнті зчеплення і коефіцієнті запасу зчеплення по (2.19) - , мінімальний момент зчеплення зв’язаних із гальмом коліс порожнього візка з рейками, приведений до швидкохідного валу по (2.18) -

З додатку Ж (табл. Ж.2) по МЗ вибираємо колодкове нормально замкнене гальмо ТКТ із пружинним замиканням та розмиканням за допомогою електромагнітного коротко ходового штовхача. Можна вибрати гальмо

ТКТ-100 з максимальним гальмівним моментом , у якого більше, ніж , але передбачити обов’язкове регулювання гальма до

гальмівного моменту . Таке рішення при зупинці порожнього візка забезпечить запобігання “юзу”, а при зупинці завантаженого візка - найменший гальмівний шлях . У гальма ТКТ-100 діаметр шківа ; момент інерції шківа .

Рис.18 – Гальмо ТКТ-100

7. Визначення фактичного прискорення при розгоні порожнього візка і порівняння його з припустимим

Перевірки на відсутність пробуксовки при розгоні порожнього візка: використовуючи моменти інерції ротора вибраного двигуна та шківа гальма , знаходимо момент інерції швидкохідного вала , а також момент інерції частин механізму, які обертаються, . Маса порожнього візка . Приведений до вала двигуна момент інерції самого візка без вантажу . Сумарний момент інерції рухомих частин механізму пересування при розгоні порожнього візка, приведений до вала двигуна . Для визначення Мдин - частини крутного моменту двигуна, за рахунок якої здійснюється розгін, розраховуємо: номінальний момент двигуна ; середній момент електродвигуна в процесі пуску (), ; статичний крутний момент на валі двигуна, створюваний силою опору пересуванню порожнього візка . Далі отримаємо:

; тривалість розгону порожнього візка при прямому пускові вибраного двигуна - ; - фактичне прискорення при знайденій тривалості: .

Припустиме прискорення визначимо по (2.24) при :

. Маємо , тобто умова (2.21) не виконується. Але прямий пуск вибраного двигуна МТF із фазним ротором є нехарактерним, тому залишаємо для використання вибраний двигун.

8. Визначення гальмівного шляху

Скористаємося знайденою у попередньому прикладі величиною моменту інерції частин механізму, які обертаються, , оскільки вона приблизно однакова і при розгоні порожнього візка, і при гальмуванні навантаженого візка.

Приведений до вала двигуна момент інерції самого навантаженого візка . Сумарний момент інерції рухомих частин механізму пересування при зупинці навантаженого візка, приведений до вала двигуна, . Крутний момент, що створюється на валі двигуна силою опору пересуванню навантаженого візка, без урахування тертя реборд коліс об голівки рейок, . Крутний момент, за рахунок якого здійснюється гальмування - . Тривалість гальмування навантаженого візка по (2.26): . Гальмівний шлях навантаженого візка по (2.25) . Розрахований гальмівний шлях при знайденій тривалості знаходиться у рекомендованих межах, корегування швидкості не потрібне.

2.9 Вибір муфт.

Муфта з'єднує вал електродвигуна діаметр якого 28 мм з ведучим валом редуктора, діаметр вихідного кінця котрого 25 мм з номинальним крутним моментом .. Приймаємо муфту пружну втулково-пальцьову 125-28-І1-28-У3 ГОСТ 21424-75

Рис.19 – Муфта пружна втулко-пальцева