Проектирование козлового крана (стр. 3 из 5)
∑t– общее время работы электродвигателя, с;
Tср.п.– средний пусковой момент двигателя (см. п. 1.12), Н·м;
Tс– момент статических сопротивлений на валу двигателя при подъёме, Н·м;
TсТ– момент статических сопротивлений на валу двигателя при торможении механизма, т.е. при опускании груза (см. п. 1.13), Н·м.
В качестве исходных данных для расчета используем график загрузки механизма, в соответствии с рекомендациями [1, с. 16, рис. 1.1]. Соответственно для легкого режима работы механизма подъёма, график будет иметь следующий вид (см. рис. 2):
Будет работать с номинальным грузом Q = 100000 кг – 1 раз, с грузом 0,5·Q = 50000 кг – 5 раз, с грузом 0,2·Q = 25000 кг – 1 раз, с грузом 0,05·Q = 5000 кг – 3 раза.
Сведем результаты расчетов с различными грузами в таблицу 3.
Таблица 3 – Результаты расчетов
| Параметр | Обозначение | Единица измерения | Результаты расчета при Q, кг | |||
| 100000 | 50000 | 20000 | 5000 | |||
| КПД | η | – | 0,85 | 0,8 | 0,65 | 0,5 |
| Натяжение каната | Fб | Н | 125000 | 62500 | 25000 | 6250 |
| Момент при подъёме | Tс | Н · м | 311 | 199 | 63,6 | 15,9 |
| Время пуска при подъёме | tп | с | 1,76 | 0,934 | 0,933 | 0,932 |
| Момент при опускании груза | TсТ | Н · м | 225,44 | 112,7 | 36,1 | 11,3 |
| Время пуска при опускании | tоп | с | 0,155 | 0,185 | 0,242 | 0,271 |
Общее время пуска при подъёме и опускании груза определяется по формуле:
где ni– число подъёмов i-го груза.
Время установившегося движения определяется по формуле:
где Hср– средняя высота подъёма груза: Hср= 0,8·H, м;
V – фактическая скорость подъёма груза, м/с.
Определим общее время работы, средний квадратичный момент и среднюю квадратичную мощность электродвигателя:
Pср = 7.226 кВт < Pном = 15 кВт – следовательно условие выполняется.
2. РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ТЕЛЕЖКИ
Исходные данные:
- тип крана – козловой;
- грузоподъемность Q= 100 т;
- скорость передвижения тележки Vпер. = 10 м/мин = 0,167 м/с;
- пролет крана L = 24 м;
- режим работы крана 3К (лёгкий);
- продолжительность включения механизма передвижения ПВ = 15%.
2.1 Выбор типа привода
Принимаем для грузовой тележки данного мостового крана центральный привод.
2.2 Определение числа ходовых колес
Для грузовой тележки данного мостового крана грузоподъемностью 12,5 тонн принимаем 4 ходовых колеса.
2.3 Кинематическая схема механизма
Рис. 2 Схема механизма передвижения крана
1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – ходовые колеса; 4 – тормоз; 5 – зубчатые муфты.
2.4 Определение массы тележки
Масса тележки мостового крана определяется по формуле:
где Q– грузоподъемность, т;
2.5 Выбор ходовых колес
Выбираем ходовое колесо диаметром
.Принимаем коэффициент трения качения ходового колеса по рельсам (µ) и коэффициент трения в подшипниках качения колеса (f) в соответствии с рекомендациями [1, с. 33]:
- µ = 0,0005 м;
- f= 0,2.
Диаметр цапфы вала ходового колеса определяется по формуле:
Принимаем коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления от трения реборд ходовых колес о рельс согласно [1, с. 33]:
- kр= 2,5.
2.6 Определение сопротивления передвижению тележки
где Fтр.– сопротивление трения:
Fукл.– сопротивление от уклона:
sinα– уклон пути, принимаем для мостового крана: sinα= 0,005 в соответствии с рекомендациями [1, c. 68, табл. 2.10];
Fв– сопротивление от ветровой нагрузки: Fв= 0, так как кран работает в помещении.
2.7 Выбор двигателя
Статическая мощность двигателя механизма передвижения определяется по формуле:
где Fпер.– сопротивление передвижению крана, Н;
Vпер.– скорость передвижения крана, м/с;
η – КПД механизма передвижения тележки, принимаем согласно
[1, c. 23, табл. 1.18] для подшипников качения η = 0,85.
Номинальную мощность одного двигателя механизма передвижения необходимо принимать равной или несколько большей статической мощности.
Принимаем крановый электродвигатель серии MTF 011-6:
– мощность Pэл = 1,7 кВт;
– частота вращения nэл =850мин-1;
– момент инерции ротора Ip= 0,021 кг · м2;
– максимальный крутящий момент Tмакс = 40 Н·м;
2.9 Выбор редуктора
Расчетная мощность редуктора определяется по формуле:
где kр– коэффициент учитывающий условие работы редуктора, принимаем kр= 2,2
При выборе редуктора учитываем передаточное число, расчетную мощность, режим работы, частоту вращения быстроходного вала (равно частоте вращения электродвигателя).
Выбираем редуктор ВКН – 320. Для него:
– передаточное число Uр= 40;
– номинальный крутящий момент Tном = 280 Н·м.
2.11 Выбор муфт быстроходного вала
Момент статических сопротивлений на валу двигателя, с общим КПД всего механизма, согласно [1, c. 23]:
где Fпер– сопротивление движению;
Dk – диаметр ходового колеса;
Uр– 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 для механизмов подъёма: k1= 1,2; k2= 1,2.
2.8 Определение передаточного числа привода
Частота вращения ходового колеса определяется по формуле:
где Vпер.– скорость передвижения крана, м/с;
Dк– диаметр ходового колеса, м.
Требуемое передаточное число одного привода определяем по формуле:
Принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом №1:
–момент инерции муфты Jt=0,125кг·м2;
– диаметр шкива D = 200 мм;
1.11 Выбор муфты тихоходного вала
Момент статических сопротивлений:
Принимаем зубчатую муфту типа МЗ по ГОСТ 5006 – 55:
– номер муфты №3;
– крутящий момент Tмуф. =3150 Н·м;
– диаметр муфты Dмуф. = 220 мм;
– допускаемая частота вращения муфты nmax =4000мин-1.
2.12 Определение пусковых характеристик механизма
Фактическая скорость передвижения тележки определяется по формуле:
где Uи Uр– требуемое и фактическое передаточные числа привода.
Время пуска механизма передвижения без груза определяется по формуле:
где δ– коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма, за исключением ротора двигателя и муфты быстроходного вала, установленного на быстроходном валу, принимаем δ= 1,4;