Проектирование козлового крана (стр. 2 из 5)

V_под– скорость подъема груза, м/с;

η – КПД механизма в целом (от крюка до двигателя), принимаем согласно

[1, c. 23, табл. 1.18] для подшипников качения η = 0,85.

Номинальную мощность двигателя необходимо принимать равной или несколько меньшей статической мощности на 30…35%.

Двигатель выбираем с учетом ПВ, а также с учетом конфигурации механизма подъема, т.е. встраиваемого или наружного исполнения двигателя.

Принимаем двигатель с короткозамкнутым ротором серии MTКF 312-8

– мощность P_эл = 15 кВт;

– частота вращения n_эл = 675 мин^-1;

– момент инерции ротора I_p = 0,387 кг · м²;

– максимальный крутящий момент Т = 510 Н∙м

1.8 Определение передаточного числа привода

Частота вращения барабана определяется по формуле:

где V_под– скорость подъема груза, м/с;

U_n– кратность полиспаста;

D_б– диаметр барабана, м.

Требуемое передаточное число привода определяем по формуле:

1.9 Выбор редуктора

Выбираем редуктор цилиндрический трехступенчатый типа ЦЗУ-350:

-передаточное число

-номинальный крутящий момент на тихоходном валу М = 4000 Н∙м.

1.10 Выбор муфты быстроходного вала

Момент статических сопротивлений на валу двигателя, с общим КПД всего механизма, согласно [1, c. 23]:

где z– число простых полиспастов в системе;

U_р– фактическое передаточное число привода;

η – КПД механизма в целом, η = 0,85.

Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле:

где k₁– коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;

k₂– коэффициент, учитывающий режим работы механизма.

Тогда согласно [1, c. 42, табл. 1.35] для механизмов подъёма: k₁ = 1,3; k₂ = 1,2 – лёгкий режим.

Принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту:

– номинальный крутящий момент T_ном. = 500 Н·м;

– наружный диаметр муфты D = 170 мм;

– момент инерции

Момент статических сопротивлений на валу барабана, с КПД барабана, согласно [1, c. 23]:

где η_б– КПД барабана (η_б = 0,95…0,96).

1.11 Выбор муфты тихоходного вала

В механизме используется встроенная в барабан муфта.

1.12 Определение пусковых характеристик механизма

Фактическая частота вращения барабана определяется по формуле:

где n_эл.– частота вращения электродвигателя, мин^-1;

U_р– фактическое передаточное число привода.

Фактическая скорость подъёма груза определяется по формуле:

где D_б– диаметр барабана, м;

U_n– кратность полиспаста.

Время пуска при подъёме груза определяется по формуле:

где δ– коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма, за исключением ротора двигателя и тормозного шкива, установленного на быстроходном валу: δ= 1,1…1,25;

I–момент инерции ротора двигателя и тормозного шкива установленного на быстроходном валу:

I_p–момент инерции ротора двигателя, кг · м²;

I_ш–момент инерции тормозного шкива, согласно [1, с. 25]:

m–масса шкива, принимаем m = 100 кг;

D – диаметр тормозного шкива (см. рис. 4): D = 0,3 м;

T_ср.п.– средний пусковой момент двигателя, определяем по формуле:

ψ_max– максимальная кратность пускового момента двигателя;

ψ_min– минимальная кратность пускового момента двигателя (

);

T_с– момент статических сопротивлений на валу двигателя, Н·м;

Q– номинальная грузоподъемность крана, кг;

V– фактическая скорость подъёма груза, м/с;

η – КПД механизма в целом, η = 0,85.

Ускорение при пуске определяется по формуле:

Таблица 1 – Проверка полученных значений пусковых характеристик на соответствие рекомендуемым значениям для механизма подъёма

Параметр	Скорость подъёма	Время пуска	Ускорение при пуске
Обозначение	V	tп	a
Расчетное значение	0,018 м/с	1,76 с	0,01 м/с2
Допускаемое значение	±10% от заданной	1…2 с	для массовых грузов < 0,6 м/с2
Вывод	соответствует	соответствует	соответствует

1.13 Выбор тормоза

Момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма определяется по формуле:

где F_б– усилие в канате, H;

z– число простых полиспастов в системе;

D_б– диаметр барабана, м;

η – КПД механизма в целом, η = 0,85;

U_р– фактическое передаточное число привода.

Необходимый по нормам Ростехнадзора момент, развиваемый тормозом, определяется по формуле:

где K_Т– коэффициент запаса торможения, принимаем K_Т = 1,5 - для среднего режима работы механизма.

Выбираем тормоз ТКГ – 300:

- тормозной момент Т = 800 Н∙м;

- диаметр тормозного шкива D=300 мм;

- масса тормоза 100 кг;

1.14 Определение тормозных характеристик механизма

Время торможения при опускании груза определяется по формуле:

где T_Т – необходимый момент развиваемый тормозом (см. п. 1.13), Н·м;

T_с^Т– момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма (см. п. 1.13), Н·м.

Замедление при торможении определяется по формуле:

Таблица 2 – Проверка полученных значений тормозных характеристик на соответствие рекомендуемым значениям для механизма подъёма

Параметр	Время торможения	Замедление при торможении
Обозначение	tT	aT
Расчетное значение	0,938 с	0,02 м/с2
Допускаемое значение		для массовых грузов < 0,6 м/с2
Вывод	соответствует	соответствует

1.15 Проверка двигателя на нагрев

Во избежание перегрева двигателя, необходимо чтобы развиваемая им среднеквадратическая мощность удовлетворяла условию:

Средняя квадратичная мощность электродвигателя определяется по формуле:

где T_ср– средний квадратичный момент преодолеваемый электродвигателем, Н·м;

n_эл.– частота вращения электродвигателя, мин^-1.

где ∑t_п– общее время пуска при подъёме и опускании груза, с;

t_у – время установившегося движения, с;