Лекции по подъёмно-транспортным машинам. Лекция 11. Лекция 11 План Сопротивление передвижению кранов и тележек не рельсовых путях. Мощность привода
 Скачать 0.59 Mb.
|
|
Лекция №11 План: Сопротивление передвижению кранов и тележек не рельсовых путях. Мощность привода. Расчет тормозного момента. Динамические нагрузки в механизме. Расчет механизма с канатной тягой. Сопротивление передвижению кранов и тележек не рельсовых путях. При перемещении кранов и тележек на рельсах могут возникнуть следующие сопротивления: от сил трения в опорах ходовых колес и сил сопротивления при перекатывании ходовых колес по рельсам; от сил трения в горизонтальных упорных роликах или колесах; от ветра; от уклона пути; дополнительные сопротивления между ребордами и рельсами; от сил инерции; на закруглении пути. 1  .1. Сопротивление в ходовых колесах крана определяется трением в подшипниках Fт, трением качения Fk колес по рельсам, трением торцов ступиц, трением поперечного скольжения колеса по рельсу и реборд о рельсы Fp. При перекатывании ходового колеса под действием влияний силы W в зоне контакта возникает сила трения скольжения F0, равная:  ,где N – нормальная сила, приложенная к колесу; fсц – коэффициент сцепления колеса с рельсом. 1.2. Сила сопротивления передвижению крана:  где Fт – сила трения в опорах; Fк – сила трения качения колеса по рельсу; Fр – дополнительная сила трения в ребордах колес. 1.3.  где G – вес груза, Н; Gk – вес крана, Н; f – коэффициент трения в подшипниках, для подшипников качения f=0,015…0,02; d – диаметр цапф; D – диаметр ходового колеса. 1.4.  где k – коэффициент качения колеса по рельсу, зависящий от диаметра и материала колес и типа рельсов k=(3…12)10-4 м. Сопротивление Fp учитывают коэффициентом kp, который зависит от типа крана, длины пролета, привода механизма, конструкции колеса и типа подшипников: для кранов на конических колесах kp=1,2; на цилиндрических kp=1,5; для тележек kp=2…2,5. 1.5. Общее сопротивление передвижению крана с учетом Fук для преодоления уклона пути и силы ветра Fв:  1.6. Усилие от уклона пути:  где  - угол уклона пути.1.7. Усилие от ветровой нагрузки Fв:  где А – площадь металлоконструкции и груза; р – распределенная ветровая нагрузка. Площадь металлоконструкции и груза А следует принимать в зависимости от его массы. Распределенная ветровая нагрузка:  где  – динамическое давление ветра на высоте 10м над поверхностью земли, Па;  - скорость ветра, м/с;  - плотность воздуха; с – коэффициент аэродинамической силы, зависит от конструктивных особенностей элементов крана: с=0,8…1,2 для конструкций из труб; с=1,2 для коробчатых конструкций, прямоугольных кабин, противовесов, канатов; с=1,5…1,6 для балок с выступающими колесами и наружными ребрами; n- коэффициент перегрузки: n=1 – для нагрузок рабочего состояния; n=1,1 – для нерабочего состояния; k – коэффициент, учитывающий повышение динамического давления ветра в зависимости от высоты расположения крана над поверхностью земли.Общее сопротивление передвижению можно определить, введя коэффициент сопротивления или коэффициент тяги  :  Для механизмов передвижения эл/талей сила сопротивления:   Мощность привода. Потребляемая мощность двигателя ориентировочно:  где Fи – сила инерции масс в пусковой период, кН.  где mг, mк – поступательно движущиеся массы груза и крана; а – ускорение крана при пуске, м/с2;  - коэффициент, учитывающий вращающиеся массы привода.  - средняя кратность пускового момента двигателя.Мощность двигателя с учетом сил инерции по формуле:  где  - коэффициент сопротивления передвижению тележки.Передаточное число редуктора:  Частота вращения колеса:  При раздельном приводе мощность одного двигателя:  Раскачивание поднимаемого груза на канатах влияет на мощность привода механизма передвижения. Мощность двигателя механизма передвижения с учетом сил инерции при пуске и раскачивании груза:  где  - коэффициент, учитывающий влияние раскачивания груза.В кранах, на которые действуют большие внешние нагрузки необходимо рассчитывать по суммарным максимальным статическим усилиям:  Расчет тормозного момента. Согласно нормам Госгортехнадзора все краны и тележки со  м/с должны быть снабжены тормозами.Значение тормозного момента определяют как разность моментов сил инерции движущихся масс и минимального момента сил сопротивления движению:  В развернутом виде:  где m – масса крана, кг;  - сумма моментов инерции вращающихся масс крана, приведенных к тормозному валу, кг м2;  - угловая скорость вала, на котором установлен тормоз, с-1; - скорость движения крана;  - угловое ускорение, с-2,  ,  - время торможения.Минимальная сила сопротивления определяется при движении крана под уклон:  ,где  - угол подкранового пути.Для обеспечении необходимого запаса сцепления и избежания пробуксовок приводных колес максимальное ускорение при торможении должно быть определено по формуле:  где  - коэффициент сцепления колес с рельсом; kсц – коэффициент запаса сцепления колес с рельсами; f – коэффициент трения в подшипниках; d – диаметр цапф; D – диаметр ходового колеса;  - коэффициент сопротивления передвижению.Минимально допустимое время торможения:  где Sт – минимальная длина пути торможения; при легком режиме:  при среднем режиме  ; при тяжелом  . При коэффициенте сцепления  (работа в помещении) k=1,5; при  (на открытом воздухе) k=0,9.Динамические нагрузки в механизме. В период неустановившегося движения механизмов передвижения кранов и тележек в приводных линиях возникают большие колебательные нагрузки. Механизмы передвижения подвержены более интенсивным колебаниям, чем механизмы подъема. Максимальные динамические нагрузки в линии привода в пусковой период:  где Мп.мах – максимальный пусковой момент, развиваемый двигателем; Мс – статический момент сопротивления передвижению, приведенный к валу двигателя. Момент инерции ротора и муфт:  Момент инерции всех остальных вращающихся и движущихся масс:  Коэффициент динамичности:  Аналогично можно определить динамические нагрузки в механизме передвижения при торможении крана, подставив вместо Мп.мах значение тормозного момента Мт. Расчет трансмиссионных валов на виброустойчивость. Быстроходные трансмиссионные валы должны быть проверены на виброустойчивость во избежание резонанса, т.е. совпадения вынужденных и свободных колебаний. При резонансе возбуждаются колебания с большими амплитудами, что может привести к разрушению вала. Частота вынужденных колебаний вала:  где n – частота вращения вала. При наличии эксцентриситета вала с насаженными на нем деталями при большой частоте вращения возникают значительные колебания, частоту которых можно определить:  где аи – коэффициент, зависящий от формы колебаний; m – масса вала; си – жесткость вала:  где k – коэффициент жесткости; Jэ – экваториальный момент инерции вала; l – длина вала между опорами. Расчет механизма передвижения канатной тягой. Расчет включает определение сопротивлений передвижении. тележки, расчет мощности и выбор эл/двигателя, редуктора, тягового каната, проверку двигателя по условиям нагрева и перегрузочной способности. h  – стрела провеса тягового каната, l – максимальная длина свободно висящего тягового каната.1 – привод 2 – канат 3 – тележка 4 – обводной блок. На тележке установлено 2 блока, по которым перекатывается подъемный канат во время движения тележки. Такая конструкция обеспечивает постоянство уровня поднятого груза при перемещении тележки в любом направлении. Общее сопротивление передвижению тележки равно сумме сопротивлений от сил трения в ходовой части Wх, ветровой нагрузки Fв, уклона балки Fук, от перемещения грузового каната Fк по блокам тележки и натяжения свободной ветви F0 тягового каната:  1. Сопротивление от сил трения:  Остальные сопротивления находим по известным ранее формулам. 2. Сопротивление от разности напряжений грузового каната:  3. Натяжение в ветвях каната:  ,  ;  ;  тогда  ;  4. При подвесе груза на m ветвях каната:  где  - КПД блока грузового каната.5. Натяжение в свободной ветви тягового каната:  где qк – вес 1м тягового каната; l – максимальная длина свободно висящего тягового каната; h – стрела провеса тягового каната (1…3%) пролета. Статическая мощность двигателя:  Проверка двигателя на нагрев и перегрузка выполняется ранее изложенными методами. |