Римеры расчета механизмов передвижения.

Пример 1. Рассчитать механизм пе­редвижения мостового однобалочного крана (кран-балки) грузоподъемностью Q =5т. Пролет крана = 4, 5м, ско­рость передвижения v = 0, 5 м/с, высота подъема H= 12 м; режим работы сред­ний; управление с пола. Кран работает в мастерской по ремонту сельскохозяй­ственной техники.

Мостовые однобалочные краны гру­зоподъемностью 1...5 т регламентиро­ваны ГОСТ 2045—89*.

В соответствии с прототипом выби­раем кинематическую схему однобалоч­ного мостового крана (кран-балки) с центральным приводом и передвижной электрической талью (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Мостовой одноблочный кран.

Со­гласно ГОСТ 22584—96 по грузоподъем­ности 1 т выбираем электроталь ТЭ 500-921.

Расчет механизма передвижения крана проводим в следующем порядке.

1. Определяем размеры ходовых ко­лес по формуле:

Максимальную нагрузку на колесо вычисляем при одном из крайних поло­жений электротали.

По ГОСТ 22584-96 принимаем массу тали mT= 600 кг = 0, 6 т (ее вес GT= mT g = 7кН) и длину 1200 мм. Массу крана с электроталью выбираем приближенно по прототипу: = 6т. Тогда вес крана = 6·10=60кН. Ориентиро­вочно принимаем 1, 2 м.

Для определения нагрузки Rmax пользуемся уравнением статики

или,

откуда

При общем числе ходовых колес = 4 нагрузка приходится на те два ко­леса крана, вблизи которых расположе­на тележка. Тогда

= R/2 = 40/2 = 20 кН = 20 000 Н.

Следовательно,

Согласно ГОСТ 3569-74 выбираем крановое двухребордное колесо диаметром = 250мм. Диаметр цапфы (50...35) мм. Принимаем = 50 мм.

Для изготовления колес используем сталь 45, способ термообработки — нормализация (НВ 200). Колесо имеет цилиндрическую рабочую поверхность и катится по плоскому рельсу. При 250 мм принимаем плоский рельс прямоугольного сечения выбирая размер а по ус­ловию: а< В. При < 250мм ширина поверхности качения В= 50мм. При­нимаем а = 40 мм. Рабочая поверхность контакта b = а - 2R = 40 - 2 • 9 = 22 мм. Коэффициент влияния скорости =l +0, 2v=l +0, 2 ·0, 5= 1, 1. Для стальных колес коэффициент пропор­циональности = 190.

Предварительно выбранные ходо­вые колеса проверяем по контактным напряжениям.

При линейном контакте

Поскольку допустимые контактные напряжения для стального нормализо­ванного колеса =450...600 МПа, то условие прочности выполняется.

2. Определяем статическое сопро­тивление передвижению крана. Поскольку кран работает в помещении, то сопротивление от вет­ровой нагрузки не учитываем, т. е.

Сопротивление от сил трения в ходо­вых частях крана

По таблице 4.2 принимаем = 0, 3 мм, а по таблице 4.3 для колес на подшипниках качения f=0, 015, Кр= 1, 5.

Тогда

Сопротивление движению от воз­можного уклона пути

Расчетный уклон а подкрановых пу­тей имеет следующие значения: для мо­стовых кранов— 0, 0015; для грузовых тележек мостовых кранов — 0, 002; для козловых кранов и перегрузочных мос­тов на путях со щебеночным основани­ем и шпалами деревянными — 0, 002, металлическими — 0, 001.

Таким образом, получаем

Wy = 567 + 105 = 672 Н.

Сила инерции при поступательном движении крана

где — время пуска; Q и — массы со­ответственно груза и крана, кг.

Усилие, необходимое для передви­жения крана в период пуска (разгона),

.

3. Подбираем электродвигатель по требуемой мощности

.

Предварительно принимаем = 0, 85 и = 1, 65 (для асинхронных двига­телей с повышенным скольжением).

По таблице выбираем асинхронный электродвигатель перемен­ного тока с повышенным скольжением 4АС71В4УЗ с параметрами: номинальная мощность Рдв = 0, 8 кВт; номинальная ча­стота вращения = 1350 ; махо­вой момент ротора = 0, 00567 ; = 2; = 2, 2. Диаметр вала d= 24 мм.

Номинальный момент на валу двига­теля

Статический момент

4. Подбираем муфту с тормозным шкивом для установки тормоза. В выб­ранной схеме механизма передвижения (см. рис. 4.9) муфта с тормозным шки­вом установлена между редуктором и электродвигателем. В соответствии с рекомендациями п. 3.6 приложения подбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с наибольшим диаметром расточки пол вал 22 мм и наибольшим передаваемым моментом [Тм] = 32 м.

Проверяем условие подбора [ Тм] ≥ Тм. Для муфты = 2, 1· = 2, 1·5, 5= =11, 5 м. Момент инерции тормозного шкива муфты = 0, 008 . Маховой момент

5 Подобранный двигатель проверя­ем по условиям пуска. Время пуска

Общий маховой момент

Относительное время пуска прини­маем по графику (см. рис. 4.7, б) в зави­симости от коэффициента . Поскольку = 2, 4/5, 5 = 0, 43, то

Ускорение в период пуска определяем по формуле: , что удовлетворяет условию.

6. Проверяем запас сцепления при­водных колес с рельсами по условию пуска при максимальном моменте дви­гателя без груза:

Статическое сопротивление пере­движению крана в установившемся ре­жиме без груза

=60(2·0, 3+0, 015·50)1, 5/250+60·0, 043==481кН

Ускорение при пуске без груза

.

Время пуска без груза

Общий маховой момент крана, при­веденный к валу двигателя без учета груза,

Момент сопротивления, приведен­ный к валу двигателя при установив­шемся движении крана без груза

Передаточное число механизма . Поскольку частота вращения

приводных колес , то u=1350/38, 2=35

По графику на рисунке 4.7 при получаем

Тогда время пуска

Ускорение при пуске

Суммарная нагрузка на приводные колеса без учета груза

Коэффициент сцепления ходовогс колеса с рельсом для кранов, работаю­щих в помещении, .

Запас сцепления

что больше минимально допустимого значения 1, 2.

Следовательно, запас сцепления обеспечен.

7. Подбираем редуктор по переда­точному числу и максимальному враща­ющему моменту на тихоходном валу Тр. max. определяемому по максимально­му моменту на валу двигателя:

;

.

В соответствии со схемой механизма передвижения крана вы­бираем горизонтальный цилиндричес­кий редуктор типа Ц2У.

При частоте вращения n_дв= 1000 и среднем режиме работы ближай­шее значение вращающего момента на тихоходном валу = 0, 5 кН • м = =500 Н • м, что больше расчетного .Передаточное число = 35.

Типоразмер выбранного редуктора Ц2У-125.

8. Выбираем тормоз по условию [Тт]≥ Тт и устанавливаем его на валу электродвигателя.

Расчетный тормозной момент при передвижении крана без груза

.

Сопротивление движению от уклона

Сопротивление от сил трения в ходо­вых частях крана

.

Общий маховой момент

Время торможения

Максимально допустимое ускорение

Число приводных колес = 2. Ко­эффициент сцепления = 0, 15. Запас сцепления = 1, 2.

Фактическая скорость передвиже­ния крана

,

т. е. совпадает с заданным (исходным) значением.

Расчетный тормозной момент

.

По таблицам из приложения вы бираем тормоз ТКТ-200/100 с номинальным тормозным моментом = 40 Н • м, максимально приближенным к расчет­ному значению .

Подобранный тормоз проверяем по условиям торможения при работе крана с грузом.

Проверка по времени торможения

Маховой момент масс

Статический момент сопротивления движению при торможении.

Сопротивление движению при тор­можении

.

Сопротивление от сил трения

.

Сопротивление от уклона

.

Следовательно,

.

Тогда статический момент сопро­тивления

,

а время торможения

,

что меньше допустимого = 6...8 с.

Проверка по замедлению при тормо­жении

,

что меньше максимально допустимого значения для кранов, работающих в по­мещении, .

Следовательно, условия торможения выполняются.

9. Определяем тормозной путь по формуле:

.

По нормам Госгортехнадзора при числе приводных колес, равном поло­вине общего числа ходовых колес, и при = 0, 15

.