Грузоподъемные машины

 

мм.

 

2. Чтобы определить координату Y центра тяжести груза, находящегося на крюке подвески, необходимо рассмотреть равновесие крюковой подвески в плоскости базы тележки (рис. 1).

Необходимо расположить подвеску между барабаном и верхним блоком на наибольшей высоте. В этом положении ось подвески находится от оси барабана на расстоянии

 

где - высота расположения оси вала барабана, мм;

- высота рамы тележки, мм;

- расстояние от подвески в ее верхнем положении до металлоконструкции тележки (регламентируется «Правилами» ГГТН), мм;

- расстояние от оси до крайней верхней точки подвески, мм.

мм

 

По  правилам сложения векторов находится равнодействующая сила в канатах, идущих на верхние блоки, и равнодействующая сила в канатах, идущих к барабану. При сложении этих сил получается равнодействующая сила, действующая на крюковую подвеску S.

 

3. Положение неприводных колес, т.е. база тележки, определяется из условия одинаковой нагрузки на приводные и неприводные колеса:

, где

G_т - вес тележки, Н;

G_ГР - вес груза, Н;

Y’- расстояние от равнодействующей веса порожней тележки до оси приводных колес, мм;

Y’’ - расстояние от равнодействующей веса груза до оси приводных колес.

 

мм.

 

4. Определяем нагрузку на ходовые колеса тележки в порожнем состоянии и от веса груза. При этом с целью упрощения расчетов делают ряд допущений – считают, что все опоры тележки лежат в одной плоскости, а рама представляет собой абсолютно жесткую конструкцию.

Перенеся силу тяжести порожней тележки в точку O_р и уравновесив ее, получают силу в точке симметрии рамы и момент. Раскладывая последний по продольной и поперечной плоскостям, определяют нагрузки на ходовые колеса от веса порожней тележки:

Н;       

 

Н;

 

Н;

Н.

 

Нагрузки  от веса груза:

Н;

Н, где

 – вес порожней тележки, Н;

G – вес номинального груза, Н;

G_п – вес подвески, Н.

Статическая нагрузка на ходовые колеса в груженом положении:

Н;

Н;

Н;

. Н.

Максимальная разница  в нагрузках на колеса:

,что является приемлемым.

Результаты расчетов сведены в таблицу 1 (Приложение 1). 

II. Проверочные расчеты механизмов подъема и передвижения

 

1. Проверка  двигателя механизма подъема  на время разгона

Двигатель должен разгонять  механизм за достаточно короткое время, иначе уменьшится производительность крана. Но, с другой стороны, если оно будет слишком мало, то разгон будет сопровождаться большим ускорением, что скажется на прочности элементов, устойчивости груза.

Время разгона механизма принимается равным до 2,5 секунд - для механизмов подъема кранов

грузоподъемностью 8 т (в соответствии с рис.2, линия 1).

Для механизма подъема  груза наибольшее время разгона  получается при разгоне на подъем, вычисляемое по формуле:

, где

 - угловая скорость двигателя, рад/с;

J_МЕХ.Р - приведенный к валу двигателя момент инерции при разгоне всех движущихся частей механизма, включая поступательно движущиеся массы, кг·м²;

T_П..СР - среднепусковой момент двигателя, Н·м;

T_СТ.Р - момент статических сопротивлений при разгоне, приведенный к валу двигателя, Н·м.

Среднепусковой момент двигателя определяется по формуле:

, где

- номинальный момент двигателя, Н·м;

- кратность среднепускового момента двигателя (для двигателей с фазным ротором =1,6).

;  Н·м;  Н∙м, где

 – номинальная мощность двигателя при ПВ=40%, Вт;

 – частота вращения вала  двигателя, об/мин;

Н·м.

Приведенный момент инерции определяется по формуле:

, где

 - момент инерции при разгоне всех вращающихся частей механизма, приведенный к валу двигателя:

, где

g - коэффициент учета инерции вращающихся масс, расположенных на втором, третьем и последующих валах механизма;

J₁ - момент инерции вращающихся масс, расположенных на первом валу, равный сумме моментов инерции ротора двигателя J_Р.ДВ, муфты J_М и тормозного шкива J_Т.Ш;

J_ПОСТ.Р – момент инерции при разгоне поступательно движущихся частей механизма плюс груза, приведенный к валу двигателя.

кг· м², где

m_{Т.Ш .}- масса тормозного шкива;

r _Т.Ш. - радиус тормозного шкива;

ζ _Т.Ш. - коэффициент, учитывающий распределенность массы шкива (коэффициент приведения геометрического радиуса вращения к радиусу инерции). Принимаем

ζ _Т.Ш. = 0,6

J₁ = J_Р.ДВ + J_М + J_М.Т.Ш = 0,28+0,06+1,15+0,12=1,61 кг·м²;

J_ВР = 1,2·1,61=1,93 кг·м²;

J_ПОСТ.Р определяется по формуле:

;

, где

r_Б – радиус барабана по оси навиваемого каната, м;

u_МЕХ – полное передаточное число механизма, равное произведению передаточных чисел полиспаста и лебедки;

m_П  - масса подвески, кг;

m_ГР  - масса груза, кг;

кг·м²;

 кг·м².

Момент статических  сопротивлений при разгоне, приведенный  к валу двигателя T_ст.р определяется по формуле:

;

 Н·м;

с.

Полученное значение не больше рекомендуемых значений времени разгона; следовательно, принятый электродвигатель обеспечит необходимую интенсивность работы.

Среднее ускорение груза  при таком времени разгона  равно:

 м/с².

Это значение не превышает рекомендуемое м/с² для крана грузоподъёмностью Q=8т.

 

2. Проверка двигателя механизма передвижения на время разгона

Наибольшее время торможения наблюдается, когда кран нагружен, а уклон пути и ветер препятствуют движению. Время торможения не должно превышать 5÷6 с для тележек.

Для механизма передвижения тележки наибольшее время разгона вычисляем по формуле:

, где

 - угловая скорость двигателя, рад/с;

J_МЕХ.Р - приведенный к валу двигателя момент инерции при торможении всех движущихся частей механизма, включая поступательно движущиеся массы, кг·м²;

T_П..СР - среднепусковой момент двигателя, Н·м;

T_СТ.Т - момент статических сопротивлений при торможении, приведенный к валу двигателя, Н·м.

Среднепусковой момент двигателя определяется по формуле:

, где 

- номинальный момент двигателя, Н·м;

- кратность среднепускового момента двигателя (для двигателей с фазным ротором =1,6).

;  Н·м;  Н∙м, где

 – номинальная мощность  двигателя при ПВ=40%, Вт;

 – частота вращения вала  двигателя, об/мин;

Н·м.

Приведенный момент инерции определяется по формуле:

, где

 - момент инерции при разгоне всех вращающихся частей механизма, приведенный к валу двигателя:

, где

g - коэффициент учета инерции вращающихся масс, расположенных на втором, третьем и последующих валах механизма;

J₁ - момент инерции вращающихся масс, расположенных на первом валу, равный сумме моментов инерции ротора  двигателя J_Р.ДВ, муфты J_М и тормозного шкива с муфтой J_Т.Ш.М;

J_ПОСТ.Р – момент инерции при торможении поступательно движущихся частей механизма плюс груза, приведенный к валу двигателя.

J₁ = J_Р.ДВ + J_М + J_М.Т.Ш = 0,15+0,021+0,21=0,381 кг·м²;

J_ВР = 1,2·0,381=0,457 кг·м²;

J_ПОСТ.Т определяется по формуле:

;

, где 

r_Б – радиус барабана по оси навиваемого каната, м;

u_МЕХ – полное передаточное число механизма, равное произведению передаточных чисел полиспаста и лебедки;

m_Т  - масса тележки, кг;

m_ГР  - масса груза, кг;

кг·м²;

 кг·м².

Момент статических сопротивлений при торможении, приведенный к валу двигателя T_ст.р определяется по формуле:

;

 Н·м;

с.

Полученное значение не больше рекомендуемых значений времени торможения следовательно, принятый электродвигатель обеспечит необходимую интенсивность работы.

Среднее ускорение тележки при таком времени разгона равно:

 м/с².

Это значение не превышает рекомендуемое м/с² для крана грузоподъёмностью Q=8т.

 

3. Проверка запаса сцепления колес тележки с рельсами при разгоне.

В период пуска механизма  передвижения приводные колеса, взаимодействуя с рельсами, приводят в движение тележку. Для получения нормальной работы при разгоне и торможении необходимо, чтобы приводные колеса перекатывались по рельсам без скольжения (пробуксовки). Поэтому при расчете механизмов передвижения нужно выдержать определенное соотношение между силами сцепления ходовых колес с рельсами и движущей силой, приложенной к ободьям этих колес. Расчетным случаем является работа без груза, когда усилие на приводные колеса будет уменьшенным, а следовательно, уменьшена будет и сила сцепления колес с рельсами. Работа в период пуска без проскальзывания приводных ходовых колес обеспечивается при соблюдении неравенства:

 или  , где

- коэффициент запаса сцепления;

- сила сцепления колес с рельсами

- вес тележки, приходящийся  на приводные колеса, здесь:

n_ПР, n_ВСЕХ – число приводных колес и общее число колес соответственно.

, где

-коэффициент трения в подшипниках качения (для шарикоподшипников);

d_П = 45 мм-диаметр вала колеса в месте посадки подшипника;

-коэффициент трения качения  стального колеса по рельсу  с плоской головкой;

- коэффициент, учитывающий сопротивление трения реборд колеса в зависимости от назначения механизма, типа привода, формы обода колеса и типа токопровода;

- уклон пути;

- сопротивление движению тележки,  создаваемое силой ветра.

- сопротивление от сил инерции  массы тележки.

Выражая параметры формулы  для W_СЦ , и используя вышеназванные параметры, получим:

, где 

- допустимое ускорение тележки.

Тогда, условием отсутствия буксования колес тележки можно  считать выражение:

, где  - фактическое ускорение движения тележки, которое определяется зависимостью:

, где V_ТФ - фактическая скорость движения тележки;

t_Р – время разгона механизма.

м/с²

 м/с²

Условие отсутствия буксования выполняется следовательно, при разгоне тележки проскальзывание колес относительно рельсов будет отсутствовать.

Для проверки условия отсутствия юза (проскальзывания колес тележки по рельсам во время торможения) являются выражение аналогичные вышеприведенным, но с изменением знаков, поэтому:

м/с²

 м/с²

Условие отсутствия юза  выполняется следовательно, при торможении тележки проскальзывание колес относительно рельсов будет отсутствовать.

 

 

 

 

 

 

III. Расчет сборочных единиц.

 

1.Определение  толщины стенки барабана

В качестве материала  барабана примем сталь 35Л с [σ]_сж=137 МПа.

Приближенное значение толщины стенки находится по формуле:

, где

S_max – наибольшее статическое натяжение каната, Н;