2.5. Определение моментов сопротивления вращению поворотной части крана

от уклона пути

Т_УКЛ = M_Osin, [3, стр.78],

где  - угол допустимого уклона местности при работе крана, =2

Т_УКЛ = 1,018*10⁶ sin2 = 3,55210⁴ Нм.

от ветровой нагрузки

Распределенная ветровая нагрузка на наветренную часть поверхности конструкции крана в рабочем состоянии:

p_P = qkcn, [3, (1.19)],

где q – динамическое давление ветра (для средней полосы q=125 Па),

k – коэффициент, учитывающий изменение динамического давления на высоте Н =12 м (примем k=1),

с – коэффициент аэродинамической силы [3, стр. 21] (примем с=1,2),

n – коэффициент перегрузки (n=1).

p_P =12511,21 = 150 Па.

Полная ветровая нагрузка на стрелу в рабочем состоянии крана:

F_C = p_PA_Ck_СПЛ, [3, (1.23)],

где p_P – распределенная ветровая нагрузка, Па;

A_C = 10 м² – габаритная площадь стрелы, м² ;

k_СПЛ – коэффициент сплошности (для коробчатой стрелы примем k_СПЛ=1);

F_C = 150101 = 1500 Н.

Момент от ветровой нагрузки, действующей на кран:

Т_К = F_CL cos75⁰=150011 cos75⁰,

Т_К = 4281 Нм.

Момент от ветровой нагрузки на груз:

Т_Г = p_р А_Г L=1501011 = 16500 Нм,

где А_Г =10м² -площадь груза номинальной массы 10 т [2. стр.75].

Суммарный момент от ветровых нагрузок, действующих на кран в рабочем состоянии:

Т_В = Т_К+Т_Г = 4281+16500 = 20780 Нм.

Суммарный статический момент сопротивления вращению крана в опорно-поворотном круге:

Так как М_О/F_В = 4,403 и это больше чем D_СР/4=1,218/4=0,305, то реакция F_В выходит за опорный круг и момент от сил трения определится по формуле:

, [2, стр. 312],

где =45 - угол наклона к горизонтали сил, действующих на ролики в опорно-поворотном круге;

_КР = 210^-4231,3 (F_В выражена в кН );

f – приведенный коэффициент сопротивления (f=0.01);

Определим инерционный момент, создающий сопротивление повороту, приняв время разгона равным 5с.

где J_г – момент инерции груза относительно оси вращения крана, значение которого следует определять по формуле:

Тогда

Суммарный момент сопротивления повороту:

М = Т_УКЛ+Т_В+М_ТР+М_ин =3,55210⁴ +20780+2613+2,58510⁴ = 8,47610⁴ Нм.

2.6. Выбор привода механизма поворота

Выберем для поворота крана, планетарный механизм, с гидроприводом типа МП-10 с гидромотором 310.3.56.00, имеющий следующие параметры:

Номинальный момент на выходном валу, Н·м, M_н 26300

Максимальная частота вращения выходного вала, об/мин 8,96

Таким образом, мощность, передаваемая данным мотор-редуктором, равна

А мощность, необходимая для поворота крана составляет

То есть, мощность, необходимая для поворота крана меньше, чем может развить выбранный мотор-редуктор, следовательно, гидромотор подобран правильно.

2.7. Расчёт открытой зубчатой передачи

Определим необходимое передаточное число открытой передачи

Примем материал Сталь 35ХМЛ. С твёрдостью HB₁=250 и HB₂ = HB₁-30 = 220.

Расчётный модуль зацепления:

где,

Определим крутящий момент на шестерне открытой зубчатой передачи

Допускаемы контактные напряжения

где

Предел контактной выносливости

Допускаемые изгибные напряжения

где

Модуль

Примем , в соответствии с ГОСТ 9563-60.

Диаметры зуб. колёс

делительных

вершин зубьев

ножек зубьев

Межосевое расстояние (предварительное)

Знак «минус» ставиться при внутреннем зацеплении.

Диаметры делительных колёс

где

Тогда,

Ширины венцов

зуб. колеса

шестерни

Действительное передаточное число (при имеющихся зубьях)

Силы в зацеплении:

Уточнённый крутящий момент на шестерне

Окружная сила

Радиальная сила

где

Окружная скорость колёс

(степень точности передачи 7)

Проверочный расчёт открытой передачи

По межосевому расстоянию

Расчётные контактные напряжения

где

где

Тогда

Мпа верно

Расчётные напряжения изгиба

где

Тогда

Для выбора тормоза определим:

Момент инерции поворотной части крана относительно оси вращения платформы

Момент инерции механизма поворота крана при пуске

Т_ин = (1.2 I n)/(9.55 t_п)+( I_{вр ном} n)/(9.55 t_п u² ) = (1.2 0.016 2)/(9.55 4)+

( 1277500 8.96)/(9.55 4 4.8² 0.85)= 17560 Н м

где t_п=20/(3 n_пов)=3.34 c

По рекомендациям минимальное время пуска составляет 4 с, а максимальное 10с, поэтому примем t_п = 4 с.

Ускорение, возникающее при разгоне двигателя

а = V/t_п, а ≤ [а], где [а] = 0.3 м/с² – допускаемое ускорение

а = ω R/t_п, то а = ((3.14 2)/30) 5.5/4 = 0.288 м/с² , что меньше допустимого значения.

Момент сопротивления на валу двигателя при пуске [4, (2,81)]

Т_пуск = Т_ин+Т_с/(u )=17560+84760/(4,48 0.7)=26870 Н м

требуемую мощность двигателя при пуске [4, (2,85)]

N_пуск = Т_пускn/9550=26870 8.96/9550 = 25.2 кВт

Момент сил инерций на валу тормоза при торможении [4, (1,66)]

Т_ин^т = (1.2 I n)/(9.55 t_т)+( I_{вр ном} n )/(9.55 t_т u²) = (1.2 0.016 2)/(9.55 4)+( 1277500 8.96 0.85)/(9.55 2 200.7²) = 1.412 Н м , при t_т = t_п = 4 с

Момент сопротивления на валу двигателя при торможении [4, (2,86)]

Т_т = Т_ин^т-((Т_тр-Т_в-Т_укл) 0.7)/u = 1.412-((2613-35520-20780) 0.7)/200.7 =

= 189 Н м

Выбираем [2, табл. 5.2.23, 284с] тормоз ТКГ – 200 с тормозным моментом 300 Н м и регулируем его до тормозного момента с учётом коэффициента запаса на величину: Т_т = 1.2 189 = 227 Н м.