|
|
1. Комплексная механизация железнодорожного контейнерного склада
Необходимая мощность электродвигателя:  . С учетом того, что продолжительность включения для 4 Гр.Р.Р. составляет  , по каталогу выбирается электродвигатель MTН 612–6. Его параметры:
Мощность на валу 112 кВт,
Частота вращения 
Максимальный момент на валу 3580Нм
3.6 Выбор редуктора
Передаточное отношение редуктора равно  . По каталогу осуществляется подбор редуктора типа Ц2–650 с ближайшим передаточным числом:  ( ).
Допустимый крутящий момент на тихоходном валу  .
Допустимая консольная нагрузка на тихоходном валу 69651Н
3.7 Проверка редуктора
По моменту: 
По допустимой консольной нагрузке: 
 .
4. Механизм передвижения крана
Принципиальная кинематическая схема механизма передвижения крана приведена на рис. 3. Механизм имеет раздельный привод, осуществляемый от кранового электродвигателя через трехступенчатый цилиндрический вертикальный навесной редуктор на ходовое колесо. Тормозное устройство прикреплено к редуктору на специальной подставке.
4.1 Исходные данные
Грузоподъемность, кг  .
Масса крана, кг  .
Масса захвата, кг  .
Скорость передвижения, м/с  .
Число ходовых колес  .
Число приводных колес  .
Режим работы .
Кинематическая схема механизма передвижения крана
 Рис. 3
4.2 Выбор ходовых колес крана
Схема для определения нагрузок на ходовые колеса крана представлена на рис. 4.
Рис. 4
Сумма моментов относительно точки В:
 ;
где:
 – вес крана;
 – вес захвата с грузом, тележки и кабины;
 – пролет крана;
 – расстояние от оси захвата при его крайнем положении
до оси ходовых колес.
Тогда нагрузка на ходовое колесо:
 .
Выбираем приводные ходовые колеса:
К2РП-560–1 (ОСТ 24.090.0975)
Неприводные ходовые колеса:
К2РН-560–1 (ОСТ 24.090.0975)
Диаметр: 560 мм;
Материал колеса – сталь 75–2-а-I по ГОСТ 14959–79, НВ-330 (закалка, отпуск).
Рельс – Р43 (ГОСТ 4121–76).
4.3 Определение сопротивления передвижению крана с учетом ветровой нагрузки и уклона кранового пути
Сопротивление в ходовых колесах с учетом трения реборд и торцов ступиц:
где:
 – коэффициент, учитывающий трение реборд и торцов ступиц ходовых колес крана о головки рельсов. Для кранов козлового типа с раздельным приводом механизма передвижения, для цилиндрических ходовых колес с подшипниками качения  ;
 – коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам. Ходовое колесо – чугунное, диаметр – 560 мм, головка рельса – скругленная, следовательно  ;
 – коэффициент трения в подшипниках опор ходового колеса, приведенный к диаметру d цапфы вала колеса;
d = 12 см – диаметр цапфы вала колеса.
 – диаметр поверхности дорожки качения ходового колеса.
 – вес крана
 – вес груза.
Горизонтальная составляющая веса крана от уклона подкрановых путей:
где  – уклон подкрановых путей для козловых кранов;
Расчетная ветровая нагрузка рабочего состояния  при расчете мощности двигателей механизмов принимается равной 70% от статической составляющей ветровой нагрузки  :
Полное статическое сопротивление передвижению крана:
4.4 Выбор электродвигателя
Потребная мощность электродвигателя:
где:
 – скорость передвижения крана;
 – КПД привода механизма;
Принимаем электродвигатель типа MTF 311–6;
Мощность двигателя: 
Частота вращения вала двигателя: 
Максимальный момент: 
Пусковой момент двигателя:
 ;
 ;
 ;
 ;
4.5 Выбор редуктора
Редуктор выбирается по условию: 
Частота вращения ходового колеса крана:
где:
 – скорость передвижения крана;
 – диаметр ходового колеса;
Необходимое передаточное число:
Расчетная мощность редуктора:
где:
 – коэффициент режима работы;
 для среднего режима работы;
 – мощность электродвигателя при ПВ=25%;
Выбираем редуктор Ц3ВК-250:
Фактическое передаточное число:  ;
Крутящий момент на тихоходном валу:  .
4.6 Проверка редуктора по двигателю
Наибольший момент, передаваемый редуктором:
 ;
где m – кратность пускового момента;
 для среднего режима работы;
 ;
Расчетный момент, передаваемый электродвигателем на тихоходный вал редуктора, с учетом динамических нагрузок, возникающих при пуске:
Где  – коэффициент динамических перегрузок;
 ;
Где:
 – составляющая момента при ударе в зацеплении;
 – коэффициент, учитывающий отношение момента инерции от перемещаемой массы к общему моменту инерции привода.
 , следовательно редукторы выбраны правильно.
4.7 Проверка запаса сцепления при пуске
При расчетах коэффициента запаса сцепления рассматриваем случай наихудшего сочетания нагрузок: работа крана без груза, усилие от ветровой нагрузки и уклона подкранового пути направлены против движения крана.
Для обеспечения движения крана в период пуска без пробуксовки приводных колес необходимо, чтобы выполнялось условие:
 ;
где:
 – коэффициент запаса сцепления;
 – число приводных ходовых колес крана;
 – общее число ходовых колес крана;
 – вес крана;
 – вес захвата;
 – коэффициент сцепления колеса с рельсом;
 – сила внешнего статического сопротивления при работе крана без груза;
 – масса крана;
 – ускорение при пуске.
Сила внешнего статического сопротивления:
 ;
где:
 – полное статическое сопротивление передвижению, при работе крана без груза;
 – сопротивление от трения в опорах приводных колес.
 ;
где:
 – сопротивление в ходовых колесах с учетом трения реборд и торцов ступиц при работе крана без груза;
 – сопротивление от уклона кранового пути;
 – ветровая нагрузка.
 ;
Получаем:
 ;
Сопротивление от трения в опорах приводных колес:
Тогда сила внешнего статического сопротивления:
 .
Определение ускорения при пуске крана:
где:
 – пусковой момент двигателя;
 – момент инерции вращающихся масс на валу двигателя;
 – частота вращения вала двигателя;
 – время пуска.
Подставляя значения, получим:
 ;
Ускорение при пуске крана:
 ;
где  – скорость движения крана;
Коэффициент сцепления:
 .
4.8 Выбор тормоза
Тормозной момент механизма передвижения крана определяют при обеспечении надлежащего сцепления ходового колеса с рельсом, которое исключило бы возможность юза при торможении крана, движущегося с номинальной скоростью без груза.
Максимально допустимое замедление, при котором обеспечивается заданный запас сцепления ходовых колес с рельсом, равный 1,2, определяют следующим образом:
где - коэффициент сцепления колеса с рельсом;
 - коэффициент запаса сцепления;
 - сопротивление передвижению крана от сил трения, возникающих в ходовых колесах.
 . Выбираем двухколодочный нормально замкнутый тормоз ТТ-200.
Наибольший тормозной момент: 
Диаметр тормозного шкива: 
5. Расчет вала ходового колеса крана
5.1 Расчет вала на статическую прочность
Расчет валов проводится на статическую прочность и усталость. Расчет валов на статическую прочность проводится при действии максимальных нагрузок рабочего состояния; на усталость – по эквивалентным нагрузкам нормального состояния.
Материал – 40Х
Для расчета приняты следующие нагрузки:
а) в вертикальной плоскости
 – максимальное статическое давление на ходовые колеса;
 – сила тяжести от массы привода;
 – осевая сила, приложенная к ободу колеса;
 – изгибающий момент;
 – пара сил, возникающая от действия осевой силы.
б) в горизонтальной плоскости:
 – крутящий момент;
 – горизонтальная сила, возникающая от действия реактивного крутящего момента.
Величина максимальных опорных реакций определяется с учетом знакопеременности изгибающего момента от осевой силы, приложенной к реборде ходового колеса. При этом реакция в опоре определяется при худшем случае нагружения вала моментом для данной опоры.
Сечение 1–1
Сечение 2–2
Сечение 3–3
Статическую прочность считают обеспеченной, если  , где  – минимально допустимое значение общего коэффициента запаса по текучести.
 ;
 – частные коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.
Сечение 1–1
 - нормальное напряжение в расчетном сечении.
 - предел текучести при растяжении с учетом размеров вала.
где  - диаметр расчетного сечения.
 - поправочный коэффициент для вала с одной шпонкой при расчете на изгиб.
 - масштабный коэффициент.
 - предел текучести образца.
 - касательное напряжение в расчетном сечении.
где  - поправочный коэффициент для вала с одной шпонкой при расчете на кручение.
 - предел текучести при кручении с учетом размеров вала.
Данный вал на прочность проходит.
Сечение 2–2
 - нормальное напряжение в расчетном сечении.
 - предел текучести при растяжении с учетом размеров вала.
где  - диаметр расчетного сечения.
 - поправочный коэффициент для вала с одной шпонкой при расчете на изгиб.
 - масштабный коэффициент.
- предел текучести образца.
 - касательное напряжение в расчетном сечении.
где  - поправочный коэффициент для вала с одной шпонкой при расчете на кручение.
- предел текучести при кручении с учетом размеров вала.
Сечение 3–3
 - нормальное напряжение в расчетном сечении.
 - предел текучести при растяжении с учетом размеров вала.
где  - диаметр расчетного сечения.
 - поправочный коэффициент для вала с одной шпонкой при расчете на изгиб.
 - масштабный коэффициент.
- предел текучести образца.
 - касательное напряжение в расчетном сечении.
где  - поправочный коэффициент для вала с одной шпонкой при расчете на кручение.
- предел текучести при кручении с учетом размеров вала.
Данный вал на прочность проходит.
5.2 Расчет вала на устойчивость
Расчет вала на устойчивость проводится по эквивалентной нагрузке. Величина эквивалентной нагрузки валов, работающих на изгиб и кручение, определяется как произведение номинальной нагрузки на соответствующий коэффициент долговечности, который оценивает фактический режим нагружения.
Коэффициенты долговечности определяются следующим образом
где   - коэффициенты срока службы.
 - коэффициент переменности нагрузки.
 - базовое число циклов
где  - машинное время работы кранового механизма при среднем режиме работы и общем сроке службы 15 лет.
 – число включений механизма в час.
– максимальное статическое давление на ходовые колеса;
 - эквивалентная нагрузка;
– сила тяжести от массы привода;
 – осевая сила, приложенная к ободу колеса;
 – изгибающий момент;
 – пара сил, возникающая от действия осевой силы.
 - эквивалентная сила;
– крутящий момент;
 - эквивалентный крутящий момент;
– горизонтальная сила, возникающая от действия реактивного крутящего момента;
 - эквивалентная сила, возникающая от действия реактивного крутящего момента.
Сечение 1–1
Сечение 2–2
Сечение 3–3
Запас прочности при совместном действии нормальных и касательных напряжений:
 - запас прочности по нормальным напряжениям;
 – запас прочности по касательным напряжениям.
где  - коэффициенты концентрации расчетного сечения вала;
 – коэффициент упрочнения;
 – масштабный фактор при изгибе и кручении;
 - пределы усталости вала при симметричном цикле изменения напряжений при изгибе и кручении.
Сечение 1–1
 - нормальное напряжение в расчетном сечении.
 - касательное напряжение в расчетном сечении.
Данный вал на усталость проходит.
Сечение 2–2
 - нормальное напряжение в расчетном сечении.
 - касательное напряжение в расчетном сечении.
Данный вал на усталость проходит.
Сечение 3–3
 - нормальное напряжение в расчетном сечении.
 - касательное напряжение в расчетном сечении.
Данный вал на усталость проходит.
5.3 Проверка подшипников
Проверяем подшипник 3622 на заданный ресурс.
 .
где  - степенной показатель для роликоподшипника;
 - динамическая грузоподъемность;
 – эквивалентная динамическая грузоподъемность.
где  - коэффициент вращения;
 - коэффициент радиальной нагрузки;
 - коэффициент осевой нагрузки;
 - коэффициент безопасности работы подшипника;
 - температурный коэффициент;
 - осевая нагрузка на подшипник;
 - радиальная нагрузка на подшипник при подъеме груза.
Расчетный ресурс подшипника для среднего режима работы и срока службы 5 лет: 
Следовательно, проверяемый подшипник проходит по долговечности.
6. Расчет соединений
6.1 Расчет шлицевого соединения
Шлицы прямобочные по ГОСТ 1139–80. Напряжение смятия в шлицах рассчитывается следующим образом.
 ,
кран передвижение подъем контейнерный
где:  ;
 – число зубьев;
 – средний по высоте зуба диаметр;
 – рабочая высота зубьев;
 – длина соединения;
 – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение нагрузки между зубьями и вдоль зубьев шлицов.
Таким образом,  МПа МПа.
6.2 Расчет шпоночного соединения
Основным фактором, действующим на шпонку, является упругопластическое сжатие в зоне контакта. Вследствие этого, проводится условный расчет на смятие.
Шпонки изготовлены из стали 45, для нее  . Допускаемое напряжение смятия  .
 ;
где:
 – вращающий момент;
 – диаметр вала;
 – рабочая длина шпонки;
 – глубина врезания шпонки в ступицу;  – высота шпонки.
Рис. 6
Шпонка призматическая, ГОСТ 23360–78
Таким образом, шпонка обеспечивает передачу заданного момента, причем с некоторым запасом.
7. Проверочный расчет зубчатого зацепления
Материал – Сталь 40Х.
Колеса – улучшение, твердость 235…262 НВ, шестерни – улучшение, твердость 269…302 НВ.
|
|
|
Скачать 7.05 Mb.