Расчет мостового крана

Вісь барабану встановлюють на ролико- або шарикопідшипники радіальні  сферичні дворядні.

Підшипник опри В встановлюють у  виточку тихохідного вала редуктора. Оскільки вісь барабана не обертається  відносно вала редуктора, то підшипник  опори В вибирають по статичному навантаженню.

Розрахункове навантаження на підшипник:

Н

Зважаючи на те, що підшипник  опори А працює при перемінному  режимі навантаження, еквівалентне навантаження визначають по формулі:

Радіальні навантаження на підшипник при важкому режимі роботи:

  (при Q=15000 Н)

Довговічність підшипника номінальна і при кожному режимі навантаження:

млн.об.;

млн.об.;

млн.об.;

     млн.об;

Для радіального шарикопідшипника еквівалентне навантаження при кожному режимі роботи обчислюють по формулі:

,

де  та - коефіцієнти радіального та осьового навантажень,

     - коефіцієнт безпеки,

     - температурний коефіцієнт,

     - коефіцієнт обертання,

Н;

Н;

Н;

Н

Еквівалентне навантаження:

 Н.

Динамічна вантажопідйомність:

Н,

де  - для шарикопідшипників. 

Для опори А приймаємо підшипник 3520 за ГОСТ 5721-75,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Розрахунок  потужності двигуна та вибір  редуктора.

При підйомі номінального вантажу потужність двигуна механізма  підйому:

кВт,

де  - ККД механізму, приймаємо .

Приймаємо електродвигун MTF 012-6:

_-   частота обертання n=785 ,

_-   максимальний момент М_n.max=57 Н·м 

_-   момент інерції ротора J_p=0,0293 Н·м·с²

_{-   потужність двигуна} N=3.1 кВт

Номінальний момент на валу двигуна

Н·м

Відношення максимального моменту до номінального:

.

Передавальне число  редуктора:

де n_б – частота обертання барабана.

хв^-1.

Редуктор механізму  підйому вибираємо виходячи з  розрахункової потужності , частоти обертання двигуна n, передавального числа та режиму роботи.

Вибираємо редуктор типу Ц2-250 (див. мал. 10. Редуктор Ц2-250).

 

 

 

 

 

 

 

Мал. 9. Електродвигун MTF

 

Допустима величина граничного моменту, що передається редуктором:

Н·м,

де ψ - кратність пускового моменту для важкого режиму роботи.

Середній момент електродвигуна в період пуску:

Н·м.

, 

отже вибраний редуктор задовольняє умовам перевантаження двигуна в період пуску.

 

 

Мал.10. Редуктор Ц2-500

 

Проводимо перерахунок  фактичної швидкості підйому вантажу:

м/с,

де  хв^-1.

Статичний момент на валу двигуна при підйомі вантажів, різних по масі:

Н·м.

де S_n – зусилля в навиваємому на барабан канаті при підйомі вантажу,

а – число гілок, навиваємих на барабан,

η_м  - ККД механізму підйому.

Зусилля на канаті, що звивається з барабана при опусканні вантажу Q:

Н

    Статичний момент на валу двигуна при опусканні номінального вантажу:

Н·м .

       Час  пуску приводу при підйомі  та опусканні вантажу:

   ,

де  - момент інерції рухрмих мас, зведений до валу двигуна, при підйомі або опусканні вантажу,

ω - кутова швидкість двигуна,

- статичний момент на валу  двигуна при підйомі або опусканні  вантажу,  або .

 

Момент інерції рухомих мас механізму, зведений до валу двигуна, при підйомі вантажу:

=4.35 Н∙м∙с²

або                                           

де  - момент інерції ротора двигуна, J_P=0,0293 Н·м·с²;

J_М=3.56 Н·м·с² - момент інерції зубчатої муфти з гальмовим шківом, вибраної заздалегідь по ,

- коефіцієнт, що враховує моменти  інерції мас деталей, що обертаються  повільніше, ніж вал двигуна, приймаємо  ,

m – сила тяжіння вантажу, що піднімається,

m=15000 Н

U_M – загальне  передаточне число механізма,

;

    η_м – ККД механізму,

R_б = 0,126 м – радіус барабана по центру намотуваного каната.

При підніманні номінального вантажу:

Н·м·с².

     Час пуску при підйомі та опусканні вантажу Q:

 Н·м·с².

Зусилля в канаті, статичні моменти на валу двигуна, моменти  інерції мас механізму, що рухаються, зведені до валу двигуна, час пуску  при підйомі і опусканні  наведені в таблиці.

 

Прискорення при пуску  номінального вантажу, що піднімається:

 

                                                а_П1=0.136 м/с²

 

Прискорення при пуску  номінального вантажу, що опускається:

 

                                                 а_ОП1=0.258 м/с²

 

 

 

 

 

Результати розрахунку механізму підйому вантажу

Показники розрахунку	вантаж
	Q	0,95Q	0,05Q
Режим	середній
Вантажопідйомність Q, Н	15000	14250	750
Зусилля в канаті, що навивається  на            барабан, при підйомі вантажу , Н	3299	3134	165
ККД механізму підйому	0,8	0,8	0,8
Зусилля в канаті, що звивається з барабану, при опусканні вантажу  , Н	3600	3420	180
Статичний момент, кгс*м, при Підйомі вантажу  Опусканні вантажу	174.6 121.8	165.8 115.7	8.7          6
Зведений момент інерції  при підйомі та опусканні  вантажу  , Н*м*с²	4.35	4.13	0.217
Час пуску, с, при підйомі вантажу та опусканні вантажу	1.1 0.58	1.045 0.551	0.055 0.029
Прискорення, , при пуску вантажу, що піднімається та опускається	0.136 0.258	0.1292 0.2451	0.0068 0.0129

 

 

Середньоквадратичний  момент, еквівалентний по нагріву  дійсному перемінному моменту, що виникає  від заданного завантаження електродвигуна механізму підйому протягом циклу:

де  - загальний час руху, що встановився;

- сумарний час пуску протягом  одного циклу;

- загальний час пауз;

α _o –- коефіцієнт, що враховує погіршення умов охолодження при пуску та гальмуванні α _o=0,7…0,98:

,

Час сталого руху:

с

 Сумарний час сталого руху за цикл роботи:

 

с,

де  - число включень за цикл для середнього режиму.

Сумарний час несталого  руху за цикл роботи:

с.

Робочий час:

с

Час пауз за цикл роботи при ПВ=40% :

с

де ПВ=40% - коефіцієнт використання вантажопідйомного електрообладнання.

Час циклу:

с

Число включень за годину:

              n=3600*6/3742=5.7

Еквівалентний момент:

                                                      Н∙м

 

Еквівалентна потужність по нагріву:

кВт.

Так як   N_Э ≤ N_H, то вибраний двигун задовольняє умові нагріву.

 

2.6. Розрахунок гальма.

Гальмо встановлюємо на швидкохідному валу редуктора. Розрахунковий  гальмовий момент:

Н·м

де  - коефіцієнт запасу гальмування, для середнього режиму роботи k_T=2.

- статичний момент на валу двигуна при гальмуванні:

Н·м,   

Вибираємо гальмо ТКТГ – 200 м з найбільшим гальмовим моментом М_т=300 Н·м,

 

2.7. Вибір муфт

Між двигуном та редуктором встановлюємо зубчасту муфту з гальмовим  шківом D_T=200мм, що має наступну характеристику: найбільший крутний момент- 300, момент інерції  J_м = 0,0688 кгс·м·с².

  Н·м,

По таблиці (додаток LV /1/) вибираємо стандартну зубчасту муфту (ГОСТ 5006-55) №6 з модулем m=2.5, числом зубів z=30, шириною b=50.

                                  

                            3. Розрахунок механізму пересування візка

3.1. Вибір кінематичної  схеми

 

 

Мал. 12 . Кінематична схема механізму пересування візка

 

3.2. Розрахунок опору  пересуванню візка.

Опір пересуванню візка з номінальним вантажем при режимі роботи, що встановився, визначають по формулі:

де  Q=15000 Н – номінальна вага вантажу, що піднімається;

G_в=20000 Н; – власна сила тяжіння кранового візка;

- діаметр ходового колеса візка, заздалегідь приймаємо дворебордне колесо з циліндричним профілем обода, діаметром D_к=200 мм.

d = (0,25…0,30) D_к –– діаметр цапфи; мм;

- коефіцієнт тертя в підшипниках  коліс (підшипники сферичні дворядні);

м – коефіцієнт тертя кочення колеса по плоскій рейці. Виготовляємо колеса з сталі 65Г (ГОСТ 1050-74), твердість поверхні кочення НВ=320..350;

W_цк - опір пересуванню від ухилу рейкового путі, W_цк=66 Н:

W_B – опір пересуванню від дій вітрового навантаження. Так як кран працює в умовах закритого приміщення, то .

к_р=2.5 – коефіцієнт,що враховує опір від тертя реборд колес по рейкам та від тертя

токозємників по тролеям;

Найбільший опір пересуванню візка з номінальним вантажем при режимі, що встановився:

Н.

 

 

3.3. Розрахунок потужності  двигуна і вибір редуктора.

Для попереднього вибору двигуна визначаємо опір пересуванню завантаженого  візка у пусковий період:

Н,

де  - середнє прискорення візка при пуску, для машинобудівних заводів;

1 - прискорення вільного падіння.

Потужність двигуна, що вибирають  заздалегідь:

кВт,

- середня кратність пускового моменту.

Розрахункова потужність двигунів механізмів пересування та повороту з урахуванням інерційних навантажень  повинна задовольняти умові:

,

Де                                     кВт;   

                            - умова задовольняється.        

Вибираємо двигун з фазовим  ротором типу MTF112-6. N=3.1 кВт n=785хв^-1,      J_p=0,0293Н·м·с²,           M_n.max=57Н*м.      M_н=1.15 Н*м,                   

 

Визначаємо середній пусковий момент двигуна для розгону не завантаженого  візка з умови відсутності  буксування привідних колес та наявності  необхідного запасу зчеплення:

.

Заздалегідь вибираємо редуктор механізму  пересування візка. Визначаємо частоту обертання колеса:

хв^-1.

Розрахункове передавальне число  редуктора: