- •Министерство образования украины
- •I. Расчет механизма подъёма груза
- •2. II. Напряжения сжатия в стенке барабана
- •1.6. Проверка двигателя на нагрев
- •1.7.2. Суммарный момент инерции при торможении без груза
- •2.5. Проверка двигателя на нагрев
- •2.6 Проверка тележки на буксование при разгоне без груза
- •2.7.Выбор тормоза
- •2.8. Время путь торможения тележки
- •3. Расчет тормоза ткг 300 для механизма
- •3.1. Исходные данные (1, приложение 25 ):
- •3.2. Усилия (рис.3.1)
- •3.3 Расчет пружины
- •3.4. Проверка толкателя
- •4.2. Усилия (рис. 4.1)
- •4.3.Расчет пружин
- •4.4. Проверка магнита
- •4.5. Проверка колодок по давлению
1.6. Проверка двигателя на нагрев
1.6.1. Средняя высота подъема груза
lcp = 0,5Н = 0,5.16 = 8м,
где Н = 16 м - заданная высота подъема груза.
1.6.2. Средняя продолжительность рабочего хода механизма
tp = lcp /VГР = 32с
1.6.3. Отношение
tП /tp= 0,65/32 - 0,02.
1.6.4. Коэффициент (1, приложение 16)Для механизма подъема груза
1.6.5. Эквивалентная мощность рабочей части цикла
кВт
где- действительная статическая мощность двигателя (см.п. 1.4.10).
1.6.6. Эквивалентная мощность, отнесенная к номинальному режиму (ПВ=40%),
кВт
где КЭ - коэффициент режима работы; для группы классификации механизма М7 КЭ - I,0 (l, приложение 17).
Двигатель условиям нагрева удовлетворяет, так как
Р40 = 27<Рн = 37кВт.
1.7. Путь торможения при подъеме крюковой подвески без груза
1.7.1. Момент инерция массы крюковой подвески, приведенный к валу двигателя в условиях торможения
где - к.п.д. механизма при относительной загрузке
По графику (1, приложение 15) при = 0,88и находим = 0,3.
1.7.2. Суммарный момент инерции при торможении без груза
кг.
1.7.3. Статический момент на валу двигателя при торможении
Н.м
1.7.4. Время торможения поднимающейся крюковой подвески
с
1.7.5. Путь торможения
.м = 28 мм
1.7.6. минимально допустимое расстояние от крюковой подвески до рамы тележки
мм
2. РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ТЕЛЕЖКИ 2.1. Выбор и расчет ходовых колес
2.1.1. Ориентировочный вес тележки
Н
- коэффициент веса тележки (1, приложение 18); для тележки группы классификации механизма М7 КВ = 0,40...0,50.
Принято Gr = 55000 Н.
2.1.2. Максимальная нагрузка на одно ходовое колесо
Н
где nk =4 - общее число ходовых колес тележки.
2.1.3. Выбор ходовых колес и рельсов
По ГОСТ 3569-74 (1, приложение 19) приняты одноребордные конические ходовые колеса и рельсы узкой железнодорожной колеи, имеющие следующие размеры в мм (рис. 2.1):
Т
-диаметр качения Drk = 250
-диаметр реборд ......... Dl = 290
-ширина поверхности качения.. В = 70
-ширина обода B1 = 90
-диаметр цапфы d = 50
-тип подшипников роликовые
радиальные сферические двух -рядные
-условное обозначение подшипников 3610
-тип рельса Р 24
-радиус головки рельса Z= 200
-материал колеса сталь 65Г
-твердость поверхности качения НВ 300-350
Рве.2.1. Ходовое колесо
2.1.4. Контактные напряжения в ходовом колесе (8, 9)
При точечном контакте колеса с рельсом
где К- геометрический коэффициент, зависящий от отношения радиуса головки рельса к диаметру колеса (1 , приложение 20); при отношении r/DXK =200/250 = 0,8 коэффициент K = 0,127;
- коэффициент, учитывающий касательную нагрузку в месте контакта; для крана, работающего в цехе, и скорости тележки Vr< 2 м/с
= 1,05
- коэффициент динамичности
здесь Кж - коэффициент, зависящий от типа (жесткости) кранового пути; для подтележечного пути, уложенного на металлических балках моста крана Кж=0,15;
Рmax - максимальная нагрузил на колесо, кН; DXK диаметр качения ходового колеса, см:
МУ . Если при определении коэффициента К отношение радиуса головки рельса к диаметру колеса получится в промежутке табличных величин, точное значение К находят интерполяцией.
Коэффициент зависит от условий работы крана (тележки) и скорости движения: для зарытых помещении при V<2 м/с = 1,05 и при V = 2...3 м/c = 1,07; для открытых площадок при любых скоростях движения =1,1. В данном расчете можно принять работу крана в закрытом цехе.
2.1.5. Допускаемое контактное напряжение
Ориентировочное время разгона тележки (1, приложение 14 )
tn' - 4,5 с. Ориентировочное время торможения
c
где = 0,45 м/- максимальное замедление, допускаемое для тележек икранов, у которых затормаживается половина ходовых колес (7, стр.121).
Время неустановившегося движения
c
Средняя продолжительность перемещения тележки с установившейся скоростью
с
где LK = 22,5 м - пролет крана.
Полное время передвижения
t = tH + ty= 5,8 + 18,8 - 24,6 с.
Отношение
tH/t = 5,8/24,6 = 0,24.
Коэффициент
Интерполируя табличные значения (1, приложение 25 У, находим:
= 0,88.
Усредненная скорость передвижения тележки
= 0,88-0,6 - 0,53 м/с. Полное число оборотов колеса за срок службы
об.,
где - малинное время работы колеса в часах за срок службы; ориентировочные значения приведены в приложении 26. Для группы классификации механизма М7 =12500 ч.
Приведенное число оборотов колеса
об.,
где - коэффициент приведенного числа оборотов (1, приложение 27,7); при отношении минимальной нагрузки на колесо Pmin к максимальной Pmax.
Pmin /Pmax = 13750/44500 = 0,3; = 0,19
минимальная нагрузка
Pmin = GT / nK = 5500/4 = 13750 H
допускаемые напряжения при приведенном числе оборотов колеса
МПа,
где - допускаемое напряжение при NIО4; для колеса, изготовленного из поковки стали 75 или 65Г, подвергнутого закалке и отпуску, до твердости НВ 350 =690 МПа (9,стр.99,табл. 5.6.7.)
2.2. Сопротивления движению 2.2.1. Сопротивление от сил трения
Н
где -плечо трения качения; для стального колеса диаметром 250 мм при рельсе с выпуклой головкой -0,4 мм (1, приложение 21);
f - коэффициент трения; для роликовых подшипников f- 0,015 (1, стр. 106, табл.26 );
Kp - коэффициент, учитывающий трение реборд о рельсы; для крановой тележки с жестким токоподводом
- 2,5 /10,стр. 107,табл.26/.
2.2.2. Сопротивление от уклона пути
Wук =(Q +GT) =(123000+65000) -0,002 - 356 Н, где - 0,002 - уклон подтележечного пути.
2.2.3. Сопротивление от сил инерции
W =(1,1..1,3)(m +mr)= (1,1...1,3)(12500+5600) 0,6/4,5=2625...3100 Н,
где mT- масса тележки
mr = Gr /g=55000/9,81 - 5600 кг;
- заданная скорость передвижения тележки;
- ориентировочное время разгона; для тележки грузоподъемностью 12,5 т = 4,5 с ( 1, приложение 14 ).
Принято Wук= 2800 Н.
2.2.4. Полное сопротивление при установившемся движении
WCT = Wr + Wук =2760 + 356 = З116 Н
Принято WCT = 3I20 Н.
2.2.5. Полное сопротивление при разгоне механизма W =WCT +Wин =3120+2800=5920 Н
2.3. Выбор электродвигателя и редуктора 2.3.1. К.п.д. механизма при движении с номинальным грузом
- К.П.Д. зубчатой пары редуктора. Учитывая, что в вертикальном трехступенчатом редукторе смазка колес происходит не в ванне, принимаем =0,96 - меньшее из рекомендуемых значений (1, приложение 2);
- к.п.д. зубчатой муфты; принимаем =0,99 (там же).
МУ. В механизмах передвижения тележек обычно устанавливают трехступенчатые вертикальные редукторы, соединенные с двигателем и ходовыми колесами тремя муфтами, поэтому значения обоих к.п.д. возведены в третью степень.
24
2.3.2. Ориентировочная статическая мощность двигателя
кВт
2.3.3. Ориентировочная пусковая мощность
кВт
2.3.4. Установочная мощность двигателя
кВт
где = 1,5... 1,7 - средняя кратность максимального момента кранового двигателя.
2.5.5. Выбор двигателя
МУ. Для механизма передвижения тележки выбирает асинхронный двигатель крановой серии 4МТ с фазовым ротором. Таблица таких двигателей приведена в приложении 10. Выбор производят по подсчитанной установочной мощности и заданной относительной продолжительности включения ПВ%.
Для механизма передвижения тележки принят асинхронный двигатель с фазным ротором крановой серии 4МТ, имеющий следующую характеристику (1, приложение 10):
тип 4MTF 112LB6
номинальная мощность (при ПВ=40%), кВт PH = 3,7
номинальная частота вращения, мин-1 ПH = 900
максимальный момент, Н.м Тmax = 88
момент инерции ротора, кг. м2 Ip = 0,045
синхронная частота вращения, мин-1 .nc = I000
МУ. Если задано ПВ=15 или 25%, то в характеристику двигателя выписывает:
мощность при заданном ПВ-15% (или 25%) кВт р=
частота вращения при заданном ПВ%, мин-1 n =
номинальная мощность (при ПВ=40%) кВт pH=
номинальная частота вращения, мин-1 ....... nH=
2.3.6. Ориентировочная частота вращения ходовых колес
мин-1
2.3.7. Ориентировочное передаточное число редуктора
2.3.6. Минимальное межосевое расстояние редуктора
мм,
где D1 - диаметр реборды ходового колеса, мм;
h - высота центра тормоза ТКТ 200 или 7КТ 200/100, мм;
10 - гарантированный зазор между основанием тормоза и колесом, мм.
2.3.9. Необходимая мощность редуктора
кВт
2.3.10. Выбор редуктора
МУ. В механизмах передвижения крановых тележек применяют вертикальные трехступенчатые редукторы серий ВК или ВКН ( I, приложение 22 и 23). Из обеих таблиц выбирают такой типоразмер редуктора который наилучшим образом удовлетворяет условиям 2.3.7, 2.3 .8 и 2.3.9. При выборе следует учитывать также синхронную частоту вращения двигателя пе и заданную группу классификации механизма. Число, стоящее справа от индекса НК или ВКН, показывает суммарное межосевое расстояние аw редуктора.
Для механизма передвижения тележки принят вертикальный трехступенчатый редуктор со следующей характеристикой (1 , приложение 22):
тип ............ . ............. ............... .........…..ВK 400
передаточное число ..............................Up =21
мощность на быстроходном валу при группе классификации м-ма М7 и nc= 1000 мин , кВт ..... Pp = 4,9
масса, кг ........................... . ......... m = 149
2.3.11. Действительная частоте, вращения ходовых колес
миy-1
2.3.12. Действительная скорость передвижения тележки м/с.
2.3.13. Действительная статическая мощность
кВт
2.3.14. Кинематическая схема механизма передвижения тележки
(рис. 2.2)
МУ. К этому пункту расчета необходимо вычертить кинематическую схему механизма и дать ее описание связным текстом со ссылками на позиции рис. 2.2.
Структура схемы зависит от типа выбранного редуктора. Схема механизма с редуктором типа Ш показана на рис. 2.2, а с навесным редуктором ЕКН - в приложении 24. При описании последней надо подчеркнуть,
что полый тихоходный вал редуктора надевается на шлицевый вал ходового колеса и крепится гайкой 8. Реактивный момент редуктора воспринимается рамой тележки через палец 9, вставленный в корпус редуктора, и вилку 10, приваренную к раме тележки.
Рис.2.2. Кинематическая схема механизма передвижения тележки с редуктором типа ЕК:
I -электродвигатель; 2-тормоэ; 3-мотор-ная муфта типа МЗ-1; 4-редуктор тип ВК; 5-муфта зубчатая с промежуточным валом типа МЗП; б- колесо ходовое; 7-подшипни-кн в буксах
2.4. Проверка двигателя по времени разгона 2.4.1. Момент инерции вращающихся масс
кг.м2
где =0,045 кг.м2- момент инерции ротора двигателя (см.п. 2,3.5);
= 0,030 кг.м2 момент инерции моторной зубчатой муфты МЗ-1;
= 0,063 кг.м2 ориентировочное значение момента инерции тормозного шкива.
МУ.В тележках грузоподъемностью от 5 до 20 т в качестве моторной обычно служит зубчатая муфта типа М3-I. Тормозной шкив может быть диаметром 100 или 200 мм. Поскольку точное его значение будет найдено ниже, в этом пункте расчета можно принять среднее значение момента инерции шкива - 0,063 кг.м2.
2.4.2. Момент инерции поступательно движущихся масс, приведенный к валу двигателя.
кг.м2
где w - углов скорость вращения двигателя
w=1,105.n = 94,5 рад/с. 2.4.3. Суммарный момент инерции
0,159 + 0,739 - 0,898 кг.м2.
2.4.4, Номинальный момент двигателя
Т =9530 = 9550•= 39,3 Н.м.
Максимальный пусковой момент (см. рис. 1.7)
H.м
где - максимальный момент двигателя (см. п.2«З.Ь);
= 0, 7 - коэффициент, учитывающий падение напряжения при разгоне двигателя.
2.4.6. Минимальный пусковой момент
Н.м.
2.4.7. Средний пусковой момент
Н.м.
2.4.8. Статический момент на валу двигателя при движении
тележки с номинальным грузом
2.4.9. Время разгона
где = 4,5 с - наибольшее допускаемое время разгона тележки грузоподъемностью 12,5 т (см. п. 2.2.3).
2.4.10. Среднее ускорение при разгоне
где = 0,7 максимальное ускорение, допускаемое для тележек, у которых сцепной вес составляет 50 % от полного (7, стр. 99, табл. 13).
МУ. Если время разгона механизма получится больше допускаемого, следует выбрать новый двигатель, большей мощности повторить расчет от п. 2.3.5. Чрезмерное ускорение, полученное в п. 2.4.10.- результат выбора двигателя завышенной мощности.