Содержание
Механизм подъёма.
1. Выбор каната и барабана.
1.1. Грузоподъёмная сила
1.2. Определение КПД полиспаста
1.3. Наибольшее натяжение ветви каната, набегающего на
барабан при подъёме груза
1.4. Разрывное усилие каната
1.5. Выбор типа каната
1.6. Минимальный диаметр барабана
1.7. Длина барабана
1.8. Проверка размера барабана
1.9. Угловая скорость барабана
2. Выбор электродвигателя.
2.1. Статическая мощность электродвигателя
2.2. Угловая скорость двигателя
3. Выбор редуктора.
3.1. Передаточное число редуктора
3.2. Грузовой момент на барабане
4. Выбор тормоза.
4.1. Статический момент на входном валу редуктора
4.2. Тормозной момент, на который регулируют тормоз
5. Выбор муфт и корпусов подшипников приводного вола
барабана.
6. Компоновка.
Выводы
Расчёт механизма передвижения.
1. Выбор ходовых колёс
1.1. Определение предварительной массы тележки
1.2. Давление на ходовое колесо
2. Расчёт сопротивления передвижению
3. Выбор электродвигателя
4. Выбор редуктора
5. Определение коэффициента запаса сцепления приводных
колёс с рельсом при пуске
6. Определение тормозного момента
Список литературы
4
4
4
4
4
5
6
6
6
7
8
8
8
9
9
9
10
10
10
11
12
12
13
13
13
13
13
13
14
14
14
15
17
Обозначение КМО
Грузоподъёмность 20,0 т
Скорость подъёма 0,25 м/с
Высота подъёма 16 м
Пролёт 16,0 м
Скорость передвижения 0,6 м/с
Режим L2
Группа М4
Механизм подъёма.
1. Выбор каната и барабана.
1.1. Грузоподъёмная сила
F2=mг·g=20·103·9,8=1,96·105 H.
1.2. Определение КПД полиспаста
η1=1
η2=
99,0
2
97,01
η3=
97,0
3
97,097,01 2
1.3. Наибольшее натяжение ветви каната, набегающего на барабан при
подъёме груза
а
г
a

F
Fa
Схемы полиспастов
2=а
2=μ
3=а
2=μ
1=а
4=μ
НF4
4
23 1037,3
97,032
109,16
НF4
4
41 109,4
114
106,19
1.4. Разрывное усилие каната
раа zFF
0
НF44
1022 1059,15103,154,95
НF44
022 1058,16103,354,95
НF44
1022 1057,17103,554,95
НF44
1023 1061,10103,153,37
НF44
023 1029,11103,353,37
НF44
1023 1096,11103,553,37
НF44
1041 1043,15103,154,9
НF44
041 1041,16103,354,9
НF44
1041 1039,17103,554,9
1.5. Выбор типа каната
Мостовой кран работает в закрытом помещении, поэтому влияние
внешних факторов меньше, чем у козлового крана. Следовательно,
выбираем канат типа ЛК-РО 6
36+1 ГОСТ 7668-80. Он имеет большое
количество проволок малого диаметра и высокую усталостную
износостойкость, долговечен при перегибах на блоке.
Выбор диаметра каната
d22-1=18,0 мм
d22=18,0мм
d22+1=20,0 мм
d23-1=15,0 мм
d23=15,0мм
d23+1=16,5 мм
d41-1=18,0 мм
d41=18,0мм
d41+1=20,0 мм
1.6. Минимальный диаметр барабана
ζа1ζаμdhD
D22-1=18·14=252 мм
D22=18·12,5=225 мм
D22+1=20·11,2=224 мм
D23-1=15·14=210 мм
D23=15·12,5=187 мм
D23+1=16,5·11,2=185 мм
D41-1=18·14=252 мм
D41=18·12,5=225 мм
D41+1=20·11,2=224 мм
1.7. Длина барабана
41,1
2
a
aаD
Ha
dL
мL779,04
25214,3
10214
101,118 3
3
122
мL864,04
22514,3
10214
101,118 3
3
22
мL964,04
22414,3
10214
101,120 3
3
122
мL12,14
21014,3
10314
101,115 3
3
123
мL246,14
18714,3
10314
101,115 3
3
23
мL385,14
18514,3
10314
101,15,16 3
3
123
aa
a
a
аDCd
D
aHd
L
1,14
11
2
4
мL908,0102522,010181,14
25214,3
114181,1
233
141
мL983,0102252,010181,14
22514,3
114181,1
233
41
мL094,1102242,010201,14
22414,3
114201,1
233
141
1.8. Проверка размера барабана
При
3
a
a
D
L
проводят простой расчёт барабана на сжатие,так как прои
таком соотношении длины и диаметра барабан устойчив. При
6
D
L
3
a
a
проводят уточнённый расчёт барабана на сжатие и совместное действие
изгиба и кручения, на устойчивость стенки. При необходимости барабан
усиливают, вводя в него ребра жесткости (РТМ–24.09.21–76).
Вариант
Dμaξ
Lμaξ
ζaμ
ζaμ
D
L
Заключение
22-1
22
22+1
23-1
23
23+1
41-1
41
41+1
0,252
0,225
0,224
0,21
0,187
0,185
0,252
0,225
0,224
0,779
0,864
0,964
1,12
1,246
1,385
0,908
0,983
1,094
3,09
3,84
4,3
5,33
6,66
7,48
3,6
4,37
4,88
+
+
+
+
-
-
+
+
+
По результатам проверки варианты 23; 23+1 непригодны для
использования.
Варианты 22-1; 22; 22+1; 23-1; 41-1; 41; 41+1 пригодны для рзработки,
но необходимо провести расчёт барабанов на сжатие и совместное действие
напряжений изгиба и кручения на устойчивость стенки.
Гладкие барабаны и барабаны с канавками, предназначенные для
многослойной навивки каната, должны иметь реборды с обеих сторон
барабана. Барабаны с канавками, предназначенные для однослойной навивки
двух ветвей каната, ребордами могут не снабжаться, если ветви навиваются
от краев барабана к середине. При навивке на барабан с канавками одной
ветви каната реборда может не устанавливаться со стороны крепления каната
на барабане.
Реборды барабанов для канатов должны возвышаться над верхним
слоем навитого каната не менее чем на два его диаметра, а для цепей - не
менее чем на ширину звена цепи. [ПУиБЭК п 2.8.5.]
1.9. Угловая скорость барабана
a
aD
Va2
рад/c44,4
225,0
2,2502
22
рад/c46,4
224,0
2,2502
122
рад/c14,7
21,0
3,2502
123
рад/c98,1
252,0
,2502
141
рад/c22,2
225,0
,2502
41
рад/c23,2
224,0
,2502
141
2. Выбор электродвигателя.
2.1. Статическая мощность электродвигателя
м
г
vF
P
3
4104,54
9,0
25,0109,61
P
Вт
Выберем ПВ=25% (табл. 1.)
Поскольку мощность больше 15 кВт, подходит электродвигатель
4MTF.
Выбор электродвигателя
4MTF(H)200L6 (P=22кВт; р=6; m=270кг; d11=380мм; l1=140мм; l30=880мм;
n=935об/мин)
4MTF(H)200LВ8 (P=22кВт; р=8; m=320кг; d11=380мм; l1=140мм; l30=955мм;
n=715об/мин)
На механизм подъёма устанавливаем два электродвигателя по 22 кВт.
Установка одного электродвигателя приведёт к увеличению межосевого
расстояния редуктора.
Р6=Р8=2·22·
2540
=55,88кВт
Р6=Р8=55,88 > 54,4 кВт, т. е. мощность
выбранных двигателей достаточна.
2.2. Угловая скорость двигателя
30
p
эр
n
9,97
30
93514.3
6
э
рад/с
9,74
30
71514.3
6
э
рад/с
3. Выбор редуктора.
3.1. Передаточное число редуктора
ζаμ
эр
ζaμpω
ω
U
2565,24
97,3
9,97
1622
U
2004,22
44,4
9,97
622 U
2095,21
46,4
9,97
1622
U
1671,13
14,7
9,97
1623
U
5044,49
98,1
9,97
1641
U
4009,44
22,2
9,97
641 U
409,43
23,2
9,97
1641
U
2086,18
97,3
9,74
1822
U
1686,16
44,4
9,74
822 U
1679,16
46,4
9,74
1822
U
1049,10
14,7
9,74
1823
U
4082,37
98,1
9,74
1841
U
3273,33
22,2
9,74
841 U
3258,33
23,2
9,74
1841
U
3.2. Грузовой момент на барабане
2
aa
a
DF
T
мНT
4
4
122 1025,1
2
252,0104,952
мНT
4
4
22 101,1
2
225,0104,952
мНT
4
4
122 101,1
2
224,0104,952
мНT
4
4
123 107,0
2
21,0103,372
мНT
4
4
141 1047,2
2
252,0104,94
мНT
4
4
41 1047,2
2
225,0104,94
мНT
4
4
141 1047,2
2
224,0104,94
Вариант
Тμаξ·104
Тр·104
Uμaξ
Тип
редуктора
ζаμ
р
Т
Т
622-1
622
622+1
623-1
641-1
641
641+1
822-1
822
822+1
823-1
841-1
841
841+1
1,25
1,11
1,1
0,7
2,47
2,47
2,47
1,25
1,11
1,1
0,7
2,47
2,47
2,47
2,65
2,65
2,65
2,65
2,65
2,65
2,65
2,65
2,65
2,65
1,8
2,65
2,65
2,65
25
20
20
16
50
40
40
20
16
16
10
40
32
32
Ц2-250
2,12
2,38
2,41
3,78
1,07
1,07
1,07
2,12
2,38
2,4
2,57
1,07
1,07
1,07
4. Выбор тормоза.
4.1. Статический момент на входном валу редуктора
ap
ama
acp U
T
T
мНTc
445
25
99,09,01025,1 4
1622
мНTc
494
20
99,09,01011,1 4
622
мНTc
490
20
99,09,0101,1 4
1622
мНTc
390
16
99,09,0107,0 4
1623
мНTc
444
50
9,01047,2 4
1641
мНTc
555
50
9,01047,2 4
641
мНTc
555
40
9,01047,2 4
1641
мНTc
557
20
99,09,01025,1 4
1822
мНTc
612
16
99,09,01011,1 4
822
мНTc
612
16
99,09,01011,1 4
1822
мНTc
623
10
99,0*9,0107,0 4
1823
мНTc
555
40
9,01047,2 4
1841
мНTc
694
32
9,01047,2 4
841
мНTc
694
32
9,01047,2 4
1841
4.2. Тормозной момент, на который регулируют тормоз
арcатр TkТ
, где к=1,1 – устанавливается два привода с двумя тормозами
каждый
Тт662-1=1,1·445=489 Н·м
Тт662=1,1·494=543 Н·м
Тт662+1=1,1·490=539 Н·м
Тт623-1=1,1·390=429 Н·м
Тт641-1=1,1·444=488 Н·м
Тт641=1,1·555=610 Н·м
Тт641+1=1,1·555=610 Н·м
Тт822-1=1,1·557=613 Н·м
Тт822=1,1·612=673 Н·м
Тт822+1=1,1·612=673 Н·м
Тт623-1=1,1·623=685 Н·м
Тт841-1=1,1·555=610 Н·м
Тт841=1,1·694=763 Н·м
Тт841+1=1,1·694=763 Н·м
Для всех вариантов выберем четыре тормоза ТКГ-300.
Тmax=300 Н·м>190,75 Н·м
Необходимо отрегулировать тормоза на тормозной момент равный 200
Н·м. Масса одного тормоза составляет 38 кг.
5. Выбор муфт и корпусов подшипников приводного вола барабана.
Выберем муфту зубчатую МЗ-1 ГОСТ5006
Корпус опоры выберем ШМ-110 ГОСТ13218.2
6. Компоновка.
Вариант
622-1
622
622+
1
623-1
641-
1
641+
1
641
822-
1
822
822
+1
823-
1
841-
1
841
841+
1
Масса
редуктора
128 кг
Масса
двигателя
270·2=540 кг
320·2=640 кг
масса тормоза
38·4=152 кг
Суммарная
масса
820 кг
920 кг
Варианты с восьми полюсным двигателями наиболее металлоемки,
поэтому они исключаются.
Проверка условия соседства корпусами электродвигателя и опорного
подшипника вала привода барабана
15
2
150380
250
2
11
1
Ld
aАw
мм,
где aw=250 мм – межосевое расстояние редуктора
d11=380 мм – диаметр электродвигателя
L=150 мм – габаритный размер корпуса подшипника УМ-110,
выбранному по справочнику.
Проверка условия соседства тормоза и зубчатой муфтой
А2=aw–0,8Dт–0,5D=250–0,8·200–0,5·170=5 мм,
где Dт=200 мм – диаметр тормозного барабана
D=170 мм наружный диаметр зубчатой муфты
Оба условия не выполняются. Для выполнения увеличим межосевое
расстояние редуктора до следующего стандартного, до 300 мм. Редуктор Ц2-
300 обладает массой 183 кг. Суммарная масса увеличилась на 55 кг и
составило 875 кг.
Выводы:
1. При использовании сдвоенного трёхкратного полиспаста необходима
большая канатоёмкость барабана, в результате отношение длины
барабана к его диаметру превышает шесть.
2. Двигатель с шестью полюсами обладает меньшей массой, по
сравнению с восьми полюсным электродвигателем, в этом его
преимущество.
3. Наиболее приемлем вариант 641-1 так как он имеет наименьшим
запас прочности, запасом тормозного момента. Требуется канат
меньшего диаметра, отношение длины к диаметру барабана
невелико, следовательно, он легче.
Расчёт механизма передвижения.
1 Выбор ходовых колёс.
1.1. Определение предварительной массы тележки
На основании статистических данных массу тележки можно выразить
зависимостью:
гт mm 3,0
,(1)
где
г
m
- масса груза.
Получим:
33 100,610203,0
т
m
кг
Вес тележки:
mтmgF
,(2)
Получим:
43 1088,5100,681,9
т
F
H
Вес груза:
гг mgF
,(3)
Получим:
44 1062,19102081,9
г
F
H
Вес тележки с грузом:
444 105,251062,191088,5 гттг FFF
H ,(4)
1.2. Давление на ходовое колесо
4
410375,6
4
105,25
4
тг
хк
F
F
H,(5)
Определим диаметр ходового колеса
хк
D
,мм
3
хкхк 10F200D
,(8)
Получим:
26410104,6200 34
хк
D
мм
Итак, выберем колесо, диаметром 250мм: диаметр внутреннего
отверстия подшипника d=50мм. Значения
хк
D
и d принимают по ГОСТу
24.090.09-75, а значение
μ
в этом случае равно 0,4мм по [4], с. 276 .
2. Расчёт сопротивления передвижению
Сила сопротивления передвижению тележки с грузом.
рnu
хк
ckF
D
dfμ2
F
,(9)
где f – коэффициент трения качения подшипников буксы ( f=0,015) см. [4], с.
275 ;
р
k
- коэффициент сопротивления реборды (
5,2...2kр
), см. [4], с. 275 .
По формуле (9):
357010*5,252
250
50015,04,05,2 4
c
F
H
3. Выбор электродвигателя
Номинальная мощность электродвигателя механизма передвижения:
3
1054,2
95,0
6,03570
vF
Pc
Вт, (10)
Выбираем два электродвигателя 4АСE90LЕ6
4. Выбор редуктора
Угловая скорость ходового колеса:
срад
Dхк
хк 8,4
25,0
6,022
,(11).
Угловая скорость электродвигателя:
срад4,97
30
93014,3
30
nπ
ωхк
,(12).
Определим требуемое передаточное число:
29,20
8,4
4,97
хк
эд
эд
U
,(13)
Принимаем два редуктора Ц3вкн-320 с передаточным числом
20
ред
U
; диаметр быстроходного вала равен 25мм, масса редуктора 52 кг.
5. Определение коэффициента запаса сцепления приводных колёс с рельсом
при пуске
сц
дтст
сц
сц k
FF
F
k
,(14)
где
сц
F
- сила сцепления приводных ходовых колес с рельсами;
ст
F
- сила статического сопротивления передвижению тележки без груза
и без учета трения в подшипниках приводных колес;
дт
F
- сила динамического сопротивления передвижению тележки без
груза;
сц
k
- допускаемое значение коэффициента запаса сцепления (
сц
k
=1,15),
[4].
При этом
z
z
FfF пр
тсцсц
,(15)
где
сц
f
- коэффициент сцепления приводного ходового колеса с рельсом.
Если исключено попадание влаги и масел, то
2,0fсц
,[5] с.12.
пр
z
- число приводных колес.
Имеем по формуле (15):
5880
4
2
1088,52,0 4
сц
F
H
Определим
ст
F
:
8,1195,2
4250
25,0015,04,02
1088,5
24
р
хк
пр
тст k
zD
fdz
FF
Н, (16)
Определим
дт
F
:
тдт maF
, (17)
где
a
- максимально допустимое значение ускорения (замедления) тележки.
Принимая
15,0a
,согласно [4], получим:
900100,615,0 3
дт
F
H
15,169,5
8,119900
5800
сцсц kk
Таким образом, запас сцепления при пуске достаточен.
6. Определение тормозного момента
Тормозной момент определим как
11 cинTTTT
, (18)
где
1ин
T
- момент инерции вращающихся и поступательно движущихся масс,
приведенных к тормозному шкиву. Т.к. тормозной шкив установлен на
быстроходном валу редуктора, вращающегося от электродвигателя, то:
2
2
11 4
2,1 U
DQ
I
t
Tхктг
T
эд
ин
, (19)
где
мэд III
1
, (20)
выберем две муфты зубчатых (ГОСТ 5006-83) с диаметром выходного вала
25мм. Момент инерции муфты
013,0
м
I
2
мкг
диаметр тормозного шкива
200мм.
Тогда получим:
0406,0013,020073,02
1I
2
мкг
Коэффициент полезного действия механизма:
93,098,095,0 мр
Время торможения:
0,4
15,0
6,0 a
tт
c
,(21)
Тогда по формуле (19) получим:
24
204
93,025,0105,25
0406,02,1
0,4
4,97
2
23
1
ин
T
Hм
Определим статический момент сопротивления передвижению при
торможении:
9
95,02025,2
25,03570
2
Uk
DF
T
р
хкc
c
Hм, (22)
По формуле (18) получим:
15924
T
T
Hм
На чертеже механизма передвижения укажем: «тормоза отрегулировать
на момент 10 Нм».
ЛИТЕРАТУРА
1. Расчёты крановых механизмов и их деталей / М. П. Александров, И. И.
Ивашков, С. А. Казак; Под ред. Р. А. Лалаянца.- М.: ВНИИПТМаш, 1993.- Т.
1. - 187 с.
2. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных
кранов: Утв. Госгортехнадзором России 31.12.2000.- М., ПИО ОБТ, 2000.-
266 с.
3. Редукторы и мотор-редукторы: Каталог /АО ВНИИТЭМР, ИФК
«Каталог».- М., 1994.- Ч. 1.- 75с.
4. Подъемно-транспортные машины / Александров М. П., - М.: Высшая
школа,1979. 558с.
5. Расчет механизма передвижения тележки мостового крана / Ермоленко
В.А,; рецензент: Сероштан В.И.- методические указания по курсовому
проектированию для студентов. - Калуга, 1985.