Расчет консольного крана

кН×м.

Расчетный момент для  выбора соединительной муфты

, Н×м,

где k₁ – коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма (таблица 5);

        k₂ – коэффициент, учитывающий режим работы механизма (таблица 5).

кН×м.

                 Таблица 5 – Значения коэффициентов k₁ и k₂

Наименование  механизма	k1	k2 при режимах
		Л	С	Т	ВТ
Подъема	1,3	1,1	1,2	1,3	1,5
Передвижения	1,2
Изменения вылета	1,4
Поворота	1,4

 

 

Выбираем по требуемому крутящему моменту упругую втулочную–пальцевую муфту ГОСТ 21424-75 с тормозным шкивом диаметром                D = 190 мм и наибольшим передаваемым крутящим моментом 710 Н×м. Момент инерции муфты I_м = 0,125 кг×м² [1].

Момент статического сопротивления на валу двигателя  при торможении механизма

 Н·м .

Необходимый по нормам Госгортехнадзора момент, развиваемый тормозом, выбирается из условия

 

Т_т   ≥

k_т = 168,1·1,5 = 252,2 Н·м,

где k_т – коэффициент запаса торможения выбирается в зависимости от                                 режима работы механизма подъема груза (легкий – 1,5; средний – 1,75; тяжелый – 2,0; весьма тяжелый – 2,5)

Выбираем тормоз ТКТ-300 с тормозным моментом 500 Н·м, диаметром тормозного шкива D_T = 300 мм. Регулировкой можно получить требуемый тормозной момент Т_т = 252,2 Н·м.

 

 

2.8 Проверочные расчёты

 

2.8.1 Проверка двигателя  на время разгона

где δ = 1,1…1,25 – коэффициент, учитывающий  влияние вращающихся масс привода  механизма (кроме ротора двигателя  и муфты) валов и зубчатых колес редуктора, барабана, и др.;

    

 

I – момент инерции ротора двигателя и муфты 

I = I_p+I_м = 0,312 + 0,125 = 0,437 кг·м²;

n – частота вращения ротора электродвигателя, n = 945 об/мин;

Q – грузоподъёмность крана, Q = 10000 кг;

 – фактическая скорость  подъема груза 

 м/с,

где – фактическая частота вращения барабана

 об/мин.

Фактическая скорость отличается от ближайшего значения 0,125 м/с из стандартного ряда (таблица 6) на 8,8 %, что допустимо.

 

   Таблица 6 – Стандартный ряд скорости грузоподъёмных кранов с гибкой   подвеской грузозахватного органа (по ГОСТ 1575–81), м/с

 

Скорость, м/с
–	0,01	0,1	1,0	10
–	0,0125	0,125	1,25	12,5
–	0,016	0,16	1,6	–
–	0,02	0,2	2	–
–	0,025	0,25	2,5	–
0,0032	0,032	0,32	3,2
0,004	0,04	0,4	4	–
0,005	0,05	0,5	5	–
0,0063	0,063	0,63	6,3	–
0,008	0,08	0,8	8	–

 

Т_ср.п – средний пусковой момент двигателя

 Н·м,

где Т_ном – номинальный момент на валу двигателя ,

 

 Н·м;

ψ – минимальная кратность пускового момента электродвигателя   ( =1,1…1,4);

– максимальная  кратность пускового  момента электродвигателя ( =1,9…3,2),

с.

 

Ускорение при пуске

 м/с².

Полученное значение время пуска t_n и ускорения при пуске а соответствуют рекомендациям таблицы 7 и 8.

 

Таблица 7 – Ориентировочное  время пуска и торможения механизмов подъема и передвижения крана

 

Наименование механизма	Время, с
	пуска	торможения
Механизм подъема груза при  скорости подъема груза: менее 0,2 м/с более 0,2м/с	1…2 1…2	1,0 1,5
Механизм передвижения: Крана Тележки	5…8 1,5…5

 

Таблица 8 – Наибольшие допускаемые ускорения (замедления) [а]   механизмов подъема

 

Назначение крана	[а], м/с2
Краны монтажные	0,1
Краны для подъема жидкого и  раскаленного металла	0,1…0,2
Краны машиностроительных заводов	0,2
Краны грейферные	0,8
Краны для перегрузки массовых насыпных грузов	0,6…0,8

 

 

2.8.2 Проверка двигателя  на время торможения

 

Определяем время торможения при  опускании груза (при подъёме  груза). Это время будет меньше, так как в этом случае момент от веса груза и тормозной момент действуют в одном направлении

 

 

Из таблицы 9 для среднего режима работы находим путь торможения механизма подъёма груза.

 

  Таблица 9 – Наибольшая допускаемая длина пути торможения механизма                       подъема груза

 

Режим работы механизма	Длина пути торможения S, м
Легкий	v/2
Средний	v/1,7
Тяжелый	v/1,3

 

 м .

Время торможения (с) механизма  подъёма в предположении, что  скорости подъёма и опускания  груза одинаковы, при равномерно замедленном движении из условия обеспечения допустимой длинны пути торможения

 > t_т=0,8 с.

Замедление при торможении

 м/с²,

что соответствует данным таблицы 8.

 

2.8.2 Проверка двигателя  на нагрев

 

Во избежание перегрева  электродвигателя необходимо, чтобы  развиваемая двигателем среднеквадратичная мощность P_ср удовлетворяла условию P_ср ≤ Р_ном.

 Среднеквадратичная мощность  двигателя

, кВт

      где Т_ср – среднеквадратичный момент, Н м

,

           – время разгона и замедления механизма за цикл его работы, с;

= t_п + t_т =0,12 + 0,8 = 0,92 с;

              t_у – общее время установившегося движения за цикл, с;

c;

   – общее время включения электродвигателя за цикл, с;

 с.

 Н×м;

 кВт.

Р_ср = 9кВт < Р_ном= 30 кВт – условие соблюдается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.  РАСЧЁТ МЕХАНИЗМА  ПЕРЕДВИЖЕНИЯ КРАНА

 

3.1 Выбор кинематической схемы

Принимаем кинематическую схему  с раздельным приводом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3 – Кинематическая схема механизма передвижения крана.

                  

3.2 Определение статической  нагрузки на ходовые колёса

 

Ориентировочно масса  крана равна

 т.

Усилия, соответственно, на каждое ходовое колесо

. 

 

где  − вес тележки; принимаем  = 20 кН;

               − вес крана без тележки с грузом, = 1300 кН;

             − вес груза, = 100 кН;

              − число вертикальных ходовых колес, = 4;

             

 

 

 

 кН,

Усилия на каждое ходовое колесо

 кН,

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Выбор колёс и  рельсов

 

По рекомендации  [2] принимаем диаметр колёс D_к = 500 мм, диаметр цапф d_к = 100 мм и рельс КР-70 с плоской головкой по ГОСТ 4121-76. Коэффициент трения качения ходовых колёс по рельсам = 0,0005. Коэффициент трения в подшипниках f = 0,02.

 

 

 

4.  Определение сопротивлений передвижению крана

 

Общее сопротивление  передвижению крана

 кН,

где F_тр – сопротивление трения, кН;

 кН;

  F_в – ветровая нагрузка, F_в = 0, т. к. кран работает в цехе;

 3.5 Выбор двигателя

 

Статическая мощность двигателя, необходимая для механизма передвижения крана, определяется

,                         

где η – КПД механизма, η = 0,85;

 кВт.

Поскольку в приводе  рассчитываемого механизма передвижения должно быть установлено два одинаковых двигателя, то на каждый из них (с учетом неравномерности распределения) приходится мощность, равная (0,5…0,6) Р_с, т.е. 10,25 кВт.

Выбираем крановый электродвигатель типа 4А160М8У3 мощностью P = 11 кВт при ПВ = 25 % с частотой вращения n = 730 мин^-1. Момент инерции ротора 0,18 кг·м².

Номинальный момент двигателя 

 Н×м.                        

 

 

3.6 Выбор передачи

Частота вращения ходового колеса

 мин^-1.

Общее передаточное число  привода механизма

.                                 

Поскольку в приводе  рассчитываемого механизма передвижения должно быть установлено два одинаковых редуктора, на каждом из них (с учетом неравномерности распределения) приходится мощность, равная (0,5…0,6) Р_с, т.е. 5,5 кВт. Расчетная мощность на быстроходном валу для выбора редуктора определяется

Р_р =

P,  кВт,                            

     где  – коэффициент, учитывающий условия работы редуктора; k_p = 1,7;

Р_р = 1,7 ∙ 5,5 = 9,35 кВт.

Исходя из этой мощности и требуемого передаточного числа выбираем для среднего режима работы и частоты вращения быстроходного вала        

n_б = 730 мин^-1 редуктор цилиндрический горизонтальный двухступенчатый типа КЦ1-200  с передаточным   числом  u_p = 27,5 и мощностью   Р_р = 5,9 кВт.

 

3.7 Выбор муфт и тормоза

 

Номинальный момент, передаваемый двумя муфтами двигателя, принимается  равным моменту статических сопротивлений  на валу двигателя для механизма  передвижения