Котрольне заняття №1

ТЕМА: Розрахунок механізму підйому мостового крану

МЕТА: Ознайомлення з загальною характеристикою та вимогами електроприводу кранових механізмів; надбання навичок параметрів кінематичної схеми, потужності двигуна механізмів підйому

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Крани – це вантажопідйомні механізми, призначені для вертикального підйому вантажів і перенесення їх на невеликі відстані в горизонтальному напрямі. Сучасне виробниче підприємство обладнане кранами, різноманітними за конструкціями, призначенням та способами перенесення вантажів. Найбільше розповсюдження набули мостові крани, призначені для переміщення вантажів в цеху або складі.

Кранові механізми працюють у різноманітних умовах: від легких - у механічних цехах, до досить важких - у ливарних й металургійних. Піднімальні крани характеризуються повторно-короткочасним режимом роботи.

Основними механізмами кранів є механізми підйому, переміщення крана й візка. За графіком навантаження механізми кранів діляться на:

• механізми підйому, де графік навантаження складається із чотирьох ділянок - підйом і опускання вантажу, підйом і опускання ненавантаженого вантожозахоплюючого пристрою;

• механізми переміщення, де графік навантаження має дві ділянки - робота з вантажем і без нього.

Електроприводи кранових механізмів виконуються як на змінний так і на постійний струм.

Вимогами до електропривода кранових механізмів є [11,12]:

• забезпечення необхідного діапазону регулювання частоти обертання (у випадку пред'явлення особливих вимог до точності установки вантажів потрібне плавне регулювання частоти обертання ЕД механізму при досить твердих механічних характеристиках, );

• обмеження прискорень, обумовлених дією значних інерційних мас і більших прискорень механізмів при їхньому розгоні й гальмуванні, внаслідок чого можливе розгойдування вантажу, пробуксовка коліс, перевантаження в ланках і т.п.;

• забезпечення необхідних механічних характеристик ЕД (для збільшення продуктивності кранів перевагу варто віддавати двигунам з м'якою механічною характеристикою; при обслуговуванні технологічних операцій з високою точністю установки вантажів - двигунам із твердою механічною характеристикою);

• наявність механічних гальм;

• підвищена надійність і безпека роботи кранових механізмів.

Розглянемо докладніше кінематичну схему кранового механізму. Мостовий кран складається з моста та візка з механізмом підйому вантажу. Міст являє собою металеву конструкцію, яка спирається на ходові колеса, що рухаються, як правило, за допомогою власного електроприводу мосту. Механізм пересування встановлений безпосередньо на мосту і виконує горизонтальне переміщення крану вздовж цеху по рейкам, встановлених на підкранові балки. Візок крану складається із рами, яка спирається на ходові колеса, на якій встановлений механізм підйому, що виконує вертикальне горизонтальне переміщення вантажів, і механізм переміщення, виконуючий горизонтальне переміщення вантажів, і механізм пересування, здійснюючий горизонтальне переміщення їх вздовж мосту крану, тобто поперек цеху. Всі механізми мостового крану керуються за допомогою індивідуального електроприводу незалежно один від одного з кабіни крановщика, підвішеної до мосту крана[16].

ЗАВДАННЯ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ

Для механізму підйому, технічні дані якого наведено у додатку 2:

• розрахувати параметри кінематичної схеми;

• розрахувати потужність та здійснити вибір електродвигуна.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ОБРОБКИ РЕЗУЛЬТАТІВ

В якості механізму підйому мостових кранів виступає барабанна лебідка, головними елементами якої є поліспаст, канат, барабан і редуктор. Кінематична схема механізму представлена на рис. 1.1 з якої видно, що з боку швидкохідного вала встановлені механічне гальмо і сполучна муфта, що виконує одночасно і функцію гальмівного шківа.

Рисунок 1 - Кінематична схема механізму підйому мостового крана:

1- двигун; 2 - муфта; 3 - гальмо; 4 - редуктор; 5 - барабан; 6 - поліспаст;

7 - нерухомий блок поліспаста

ВИБІР ПОЛІСПАСТА

Як відомо, поліспаст – система оперезаних канатом рухливих і нерухомих блоків, яка забезпечує виграш або в силі, або у швидкості. Поліспаст характеризують його кратністю або передаточним числом:

, (1)

де - кільцева швидкість барабана, м/с; - швидкість підйому вантажу, м/с; - кількість несучих гілок каната; - кількість гілок каната, що спускаються з барабана.

Кранові поліспасти виготовляються простими або здвоєними. У мостових кранах застосовуються тільки здвоєні поліспасти, тому число гілок каната, які спускаються з барабана, завжди дорівнює . Кількість несучих гілок каната варто вибрати з табл. 1.

Розрахунок і вибір каната

Відповідно до правил Держстандарту, канат варто вибрати по розрахунковому розривному зусиллю в наступному порядку:

• визначити: найбільше зусилля , що приходиться на одну гілку каната:

, (2)

де - номінальна вага вантажу, що піднімають, Н; - вага вантажопідйомного пристрою, Н; - число несучих гілок каната в поліспасті; - коефіцієнт корисної дії поліспаста (вибирається за табл.1).

• визначити розрахункове розривне зусилля:

, (3)

де - коефіцієнт запасу міцності каната, який визначається за табл. 2

Вибір каната відповідно ДЕСТ відбувається за розрахунковим розривним зусиллям із додатка [16, додат.I-IV, c.451-457], при цьому повинно виконуватись вимога:

,

де - найбільше розривне зусилля у вибраному з [1] канаті.

Таблиця 1 ККД поліспаста при різній вантажопідйомності

Вантажопідйомність, т	1	2-6	10-16	20-30	40-60	60-100	100
Кількість несучих гілок каната	2	4	4-6	6-8	8-10	10-12	12
ККД поліспаста для блоків на втулках	0.94	0.94	0.94-0.92	0.92-0.9	0.92-0.9	0.9-0.85	0.85
ККД поліспаста для блоків на підшипниках	0.98	0.98	0,98-0.96	0,96-0.94	0,96-0.94	0.94-0.91	0.91

Таблиця 2 Коефіцієнти для різних режимів експлуатації механізму

Режим експлуатації	Значення коефіцієнта,	Коефіцієнт запасу гальмування,	Коефіцієнт запасу надійності каната,
Легкий	20	1.5	5
Середній	25	1.75	5,5
Важкий	30	2.0	6
Дуже важкий	35	2.5	6

Необхідно пам’ятати, що в кранах загального призначення найбільш часто використовуються канати з межею міцності дроту при розтяганні кг/мм². Отже, вибравши канат по розрахунковому розривному зусиллю з відповідною межею міцності при розтяганні з (1) необхідно розрахувати фактичний коефіцієнт запасу міцності вибраного каната і порівняти його з коефіцієнтом запасу міцності прийнятим з табл.7.2.

. (4)

Міцність каната забезпечується, якщо дотримується умова:

.

Довжина каната, який накручується на барабан, визначається співвідношенням:

, (5)

де -довжина каната, м; - висота підйому вантажу, м; - число несучих гілок каната в поліспасті.

ВИБІР БАРАБАНА

В механізмах підйому з безпосередньою навивкою на барабан застосовують подвоєний поліспаст, що забезпечує вертикальне переміщення вантажу при підйомі і спуску, однакове навантаження на підшипники барабана і ходові колеса візка.

Канатні барабани кранів виготовляються литими чи звареними і мають дві гвинтові нарізки (ліву і праву). Барабани найчастіше встановлюються з жорстким з’єднанням на валах або осях, які обертаються за допомогою підшипників кочення чи ковзання. Передача обертаючого моменту від приводного електродвигуна до барабана відбувається через редуктор, за допомогою зубчатих муфт і фланцевих з'єднань.

Діаметр канатного барабана визначається відповідно до норм Держтехнагляду:

, (6)

де - коефіцієнт, що залежить від режиму експлуатації механізму (див. табл.7.2); - діаметр каната, мм.

Вибір барабана відбувається по розрахунковому діаметру , діаметру каната і висоті підйому вантажу з [16, додаток XVI,с.476-477]; при цьому стандартний діаметр барабана, що обирається, може бути прийнятий на 15% менше значення, одержаного за формулою (6).

Діаметр робочих блоків у поліспасті також визначають співвідношенням (6), а їх вибір здійснюють за [1,додат.V,c.458-459].