Расчет механизма подъема мостового крана (стр. 4 из 11)

Запас прочности по касательным напряжениям для симметричного цикла

п =

Расчет на статическую прочность в сечении IV

М_ис2 = R_a

Н^. мм

Нормальное напряжение от изгибающего момента

σ =

Касательные напряжения от перерезывающей силы

τ = 1,33

Запасы прочности по нормальным и касательным напряжениям

п_Тσ =

п_Тτ=

Запас прочности при совместном действии напряжений

п_Т =

Поскольку п_Т>v, то вал на усталость не рассчитывается.

4.5 Выбор подшипников оси барабана

Подшипник опоры В вставляем в выточку тихоходного вала редуктора Ц2-500, имеющую следующие размеры: диаметр 150 мм, глубина 66 мм., поскольку ось барабана не вращается относительно вала редуктора, то подшипник В выбираем по статической нагрузке.

Расчетная нагрузка на подшипник

Q_p = K_δ. R_B = 23040^.1,2=27650Н

По этой нагрузке для диаметра цапфы 85 мм выбираем подшипник, который должен иметь наружный диаметр 150 мм. Таким условиям удовлетворяет роликоподшипник радиальный сферический двухрядный 3517 ГОСТ 5721-75.

Радиальные нагрузки на подшипник при легком режиме

F_r₁ = R_A =17530H

F_r₂ =0,095^.F_r₁ =0,095^. 17530 =1670Н

F_r₃= 0,05^.F_r₁ =0,05^. 17530=880Н

Долговечность подшипника номинальная и при каждом режиме нагрузки

L =

L₁ = 0,4^.L=0,4^.2,55=1,02 млн.об.

L₂ = L₃ =0,3^.L= 0,3^. 2,55=0,765 млн.об.

Эквивалентная нагрузка на подшипник

Р₁ = (х^.v + F_r₁)k₆. k_t =1^.1^. 17530^. 1,2^.1=21040 Н

Р₂ =

Р₃ =

Р =

Динамическая грузоподъемность

С = L^1/^α. Р = 2,55^1/3,33. 9780=12950 Н

где α=3,33 – для роликоподшипников.

С целью соблюдения унификации для опоры А подбираем такой же подшипник №3517.

5. Расчет мощности двигателя и выбор редуктора

При подъеме номинального груза мощность двигателя механизма подъема:

P_П =

где η_м = 0,85 – КПД [1, с. 478, приложение XXXIII].

Р_П =

Принимаем электродвигатель переменного тока с фазным ротором типа МТF 412-6 мощность Р_П = 40 кВт, частотой вращения п=960 мин^-1 или ω=100,5рад/с (

) с максимальным моментом М_Пмах = 950 Нм, моментом инерции ротора

_р = 0,0688 кг м²

Номинальный момент на валу двигателя

М_Н = 975

кгс^. м = 400 Н^.м

Отношение максимального момента к номинальному

ψ_max =

Передаточное число редуктора

U_pp=

Выбираем редуктор Ц2-500 (межосевое расстояние А =500 мм, передаточное число редуктора U_р =24,9).

Допускаемое величина предельного момента, передаваемого редуктора

М_пред = ψМ_ред = ψ^. 973

где Р_ред – табличное значение мощности редуктора, Р_ред =120 кВт [1, с. 511,

приложение XLV].

Ψ – кратность пускового момента, ψ = 1,25 [1, с.78, т. 14]

М_пред =

Средний момент электродвигателя в период пуска

М_Пср =

Поскольку М_Пср=684 Нм<М_пред = 1520 Нм, то редуктор удовлетворяет условию перегрузки двигателя.

Фактическая частота вращения барабана

n_δ =

Скорость подъема груза

U_ф=

Статический момент на валу электродвигателя

где S_П – усилие в навиваемом на барабан канате при подъеме груза

S_П = 20284 Н;

а – число ветвей, наматываемых на барабан;

η_М = 0,85 – КПД механизма подъема.

Усилие в канате, свиваемом с барабана при опускании груза,

Статический момент на валу двигателя при опускании груза

Момент инерции ротора электродвигателя J_р = 0,0688 кгс^. с²=0,688 кг^. м²

Момент инерции зубчатой муфты с тормозным шкивом [1, с. 513, приложение XLVII]. J_М = 0,471 кг^. М²

J_PM = J_P + J_M =0,688+0,471=1,16 кг^. м²

δ – коэффициент, учитывающий момент инерции масс деталей, вращающихся медленнее, чем вал двигателя, принимаем δ = 1,2.

Общее передаточное число

U_M = U_P^.U = 24,9^. 2 = 49,8

Момент инерции движущихся масс механизма, приведенных к валу двигателя, при подъеме груза

J_ПРП =

Время пуска при подъеме и опускании груза

Ускорение при пуске поднимаемого номинального груза

Усилия в канате, статические моменты на валу двигателя, моменты инерции движущихся масс механизма, приведенные к валу двигателя, время пуска при подъеме и опусканиидля Q, 0,25Q, 0,1Q приведены в таблице 5.

Таблица 5

Результаты расчета механизма подъема

Показатели расчета	Груз
Показатели расчета	Q	0,25Q	0,1Q
Грузоподъемность, Н	80000	20000	8000
Усилие в канате, навиваемом на барабан, при подъеме груза S_П,Н	20284	5071	2028,4
КПД механизма [рис.36, с. 79, 1]	0,85	0,8	0,67
Усилие в канате, свиваемом с барабана при опускании груза, S_ОП, Н	19690	4922,5	1969
Статический момент, Нм, при подъеме груза М_П	396,3	99,1	39,6
Статический момент, Нм, при опускании груза М_ОП	277,9	69,5	27,8
Приведенный момент инерции при подъеме и опускании груза, J_пр.п, кг·м²	2,212	2,125	1,75
Время пуска, с, при подъеме груза	0,86	0,228	0,103
Время пуска, с, при опускании груза	0,226	0,289	0,312
Ускорение, м/с², при пуске поднимаемого груза	0,53	0,712	0,852
Ускорение, м/с², при пуске опускаемого груза	1,121	0,912	0,775

Коэффициент, учитывающий ухудшения условий охлаждения при пуске и торможении,

где β₀ – коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения во время пауз, для выбранного двигателя, β₀ =0,7.

Для мостового крана, работающего в сборочном цехе машиностроительного завода, средняя высота подъема груза Н_с = 1,5[1, с. 85, таблица 17].

Суммарное время за цикл работы:

установившегося движения

Σt_у = 8t_у= 8^. 3,3=26,4 с.

неустановившегося движения

Σt_П = 0,86^. 2+0,226^. 2+0,37 +0,22=2,76 с.

Рабочее время

t_p =Σt_у+Σ t_П = 26,4+2,76=29,16 с.

Время пауз за цикл работы при ПВ = 15%(легкий режим работы)

Σt₀ =

Время цикла

t_ц = t_p +Σ t₀=29,16+165,24 ≈ 195

Число включений в час

п_В =

Среднеквадратический момент, эквивалентный по нагреву действительному переменному моменту, возникающему от заданной нагрузки электродвигателя механизма подъема в течение цикла