Подбор электродвигателя, редуктора, тормоза.

При заданной скорости груза v = 20 м / мин = 0.3 м / с. Угловая скорость вращения барабана:

ω_б = 2 * v * a / D₀ = 2 * 0.3 * 3 / 0.2591 = 6.95 рад / с.

Число оборотов в минуту барабана:

n_б = ω_б *60 / 2 * π = 6.95 * 60 / 2 * 3.14 = 417 / 6.28 = 64. 4 об / мин.

Мощность на валу барабана при подъёме груза максимальной массы:

P_б = (z * S_max * D₀ / 2) * ω_б = (2 * 7.75 *0.2591 / 2) * 6.95 = 13.95 кВт.

Расчётная мощность на валу электродвигателя:

P = P_б / η = 13.95 / 0.9 = 15.5 кВт.

Где η – КПД механизма подъёма с цилиндрическим двухступенчатым редуктором.

Электродвигатель выбираем по каталогу (приложение 4) так, чтобы мощность электродвигателя для машин периодического действия (подъём –опускание) составляла 0.9 … 1 расчётной мощности, т.е. P_эд ≥ (0.9 … 1). P = 13.95 … 15.5 кВт.

Выбираем крановый асинхронный электродвигатель серии MTF, с фазовым ротором (для среднего режима работы ПВ = 25%) MTF -312 номинальной мощностью P_н = 17.5 кВт, частотой вращения n = 950 об / мин, максимальным моментом M_max = 480 Н * м, моментом инерции ротора I = 0.313 кг * м², диаметром вала электродвигателя α / d = 35 мм, высота вала h = 132 мм, габаритными размера (мм): b₁₀ = 280, b₁₁ = B = 350, b₃₁ = 176, h = 180, h₃₁ = H = 444, L = 823, l₃₅ = 934.5, l₃₇ = 170.

Номинальный момент на валу электродвигателя:

M_H = P_H * 60 / n_k * 2 * π = 17.5 * 10³ * 60 / 950 * 2 * 3.14 = 176 Н *м.

Общее передаточное число редуктора:

U₀ = n_H / n_б = 950 / 66.4 = 14.3

Момент на валу барабана равен моменту на тихоходном валу редуктора

M_H = P_б / ω_б = 13.95 / 6.95 = 2кН *м = 2000 Н * м.

По передаточному числу и моменту на тихоходном валу выбираем двухступенчатый цилиндрический редуктор Ц 2У-200 с передаточным отношение U_p = 31.5, моментом на тихоходном валу M_т = 2000 Н * м и КПД = 0.97 (Приложение 5).

Габаритные размеры редуктора: межосевые расстояния a_Т = 200 мм, a_б = 125 мм; другие размеры L = 690 мм, l = 243 мм, l₂ = 212 мм, l₃ = 280 мм, H = 425 мм, H₁ = 812 мм, B = 250 мм, d_б = 30 мм, d_r = 70 мм.

η₀ = η_p * η²_M = 0.97 * 0.98² = 0.93

Где η_M = 0,98 – КПД соединительной муфты.

По тормозному моменту подбираем тормоз. Тормоз ставится на валу электродвигателя.

M_Т = k * M_Н = 1.75 * 176 = 308 Н * м.

Где k – коэффициент запаса торможения, зависящий от режима работы (k = 1.5 – Л, k = 1.75 – С, k = 2 – Т, k = 2.5 – ВТ).

Выбираем (Приложение 6) тормоз колодочный с электрогидравлическим толкателем ТКГ – 300 с тормозным моментом 800 Н * м, диаметром шкива D = 300 мм, высотой h = 240 мм, габаритными размерами L = 772 мм, l = 275 мм, l₁ = 421 мм, B = 227 мм, H = 526 мм, A = 500.

В качестве тормоза шкива используем тормозной шкив упругой втулочно – пальцевой муфты (Приложение 7) с диаметром D = 300 мм, шириной шкива B = 145 мм (Приложение 7) и тормозным моментом M_Т = 800 Н * м.

Проверка электродвигателя по пусковому моменту.

В период пуска возникает ускорение груза a_П = v / t, где t – время пуска.

Это ускорение не должно превышать допускаемых значений [a] = 0.6 … 0.8 м / с² для крюковых кранов.

Определим время пуска из уравнения:

M_П ≥ M_Н + M_ин1 + M_ин2

Пусковой момент M_П = 0.75 * M_max = 0.75 * 480 = 360 (Н * м). Номинальный момент M_Н = 176 (Н * м).

Момент инерции вращающихся масс привода составляет:

M_ин1 = 1.15 * I * ε

Где: ε = ω / t = n_Н * 2 * π / 60 * t – угловое ускорение при пуске, I – момент инерции ротора, откуда:

M_ин1 = 1.15 *0.313 * (950 * 2 * 3.14 / 60 * t) = 35.8 / t (Н * м).

Определим момент инерции поступательно движущихся масс (груза) на валу барабана.

Сила инерции при пуске:

F_M = Z_σ * S_max * (a * g) = 2 * 7.75 * 10³ * 0.3 / 9.8 * t = 474.5 / t (Н).

Где a = v / t – ускорение, t – время спуска.

Момент от силы инерции на валу барабана:

M_ин = F_M * (D₀ /2) = 474.5 * (0.2591 / 2 * t) = 61.5 / t (Н * м).

Момент инерции на валу электродвигателя:

M_ин2 = M_ин / U₀ * η₀ = (61.5 / t) / 0.93 * 14.3 = 4.6 / t (Н * м).

Подставляем в уравнение (2) 360 ≥ 176 + (35.8 / t) + (4.6 / t), отсюда t = 4.5 с.

Ускорение при запуске a = v / t = 0.3 / 4.5 = 0.06 м / с², что меньше допускаемых значений [a] = 0.6 … 0.8 м / с².