3 Конструкторская часть. 3. Конструкторская часть. 1 Расчет передвижения крана

• Название: 3. Конструкторская часть. 1 Расчет передвижения крана
• Дата: 18.02.2021
• Размер: 55.87 Kb.
• Имя файла: 3 Конструкторская часть.docx
• Тип: Документы; #177409

3. Конструкторская часть.

3.1 Расчет передвижения крана.

Механизм имеет отдельный привод, осуществляемый от кранового электро двигателя. В качестве тормозного шкива используются одна из полумуфт, соединяющий вал двигателя с валом редуктора. Кинематическая схема передвижения крана представлена на рисунке.

Исходные данные для расчета механизма передвижения козлового крана КК-12,5-32

Грузоподъемность крана, Т - 12,5;

Сила тяжести крана, Н - 42000(без груза);

Номинальная скорость, м/с;

Передвижение крана (м/мин);

Число ходовых колес - 4;

Коэффициент полезного действия механизма - 0,9;

Число двигателей - 2;

Режим работы крана – 3К.

3.1.1 Техническая характеристика механизма передвижения крана приведена в таблице 3.1.

Таблица 3.1. техническая характеристика механизма передвижения крана.

Элемент механизма и наименование его показателей		Размерность		Величина
Двигатель	Тип		---	МТF-211-6
	Мощность при ПВ-40%		кВт	7.5
	Номинальная частота вращения			930
Редуктор	Тип		---	Ц2У-200
	Передаточное число		---	20
Тормоз	Тип		---	ТКГ-200
	Тормозной момент		Кг,см	2500
Ходовое колесо	Диаметр		м	0.5

Рисунок 3.1. Кинематическая схема механизма передвижения крана.

3.1.2. Выбор двигателя.

Общий к.п.д. механизма передвижения крана.

=0,99*0,97*0,99*0,95=0,9

- к.п.д. открытой зубчатой передачи.

Общее передаточное число механизма

=20*2=40

- передаточное число открытой зубчатой передачи.

Сопротивление от трения определяется по формуле (2.2.)
=1,5(420000+12500) =4660 Н

При передвижении крана без груза

=1,5*420000* =3591 Н

Сопротивление от уклона определяется по формуле :

(420000+12500)*0,003=1635 Н

При передвижении крана без груза:

=420000*0,003=1260 Н.

Для определения сопротивления от ветровой нагрузки используем данные для крана ККС-10:

Для крана грузоподъемностью 12.5т, имеющего большую массу металлоконструкций по сравнению с краном ККС-10 примерно на 10-15%, примем сопротивление от ветровой, нагрузки равным:

= 30000 Н, при =125н/ ;

Тогда при движении крана без груза сопротивление от ветровой нагрузки будет равно:

= 28200 Н.

Полное сопротивление передвежению крана без груза при ветровой нагрузке 0,6 равно:

= 3691+1260+0,6+28200=21771 Н

Полное сопротивление передвижению крана грузом при полной ветровой нагрузке:

=4660+1635+300=36295 Н

Полное сопротивление передвижению крана грузом при ветровой нагрузке 0,6 :

= 4660+1635+0,6*30000=24295 Н

Полное сопротивление передвижению грузом без учета ветра:

0,6 равно = 4660+1635=6295 Н

Статическая мощность двигателя при полном ветре:

= 12703 вт=12,7 кВт

Статическая мощность двигателя при ветре 0,6 :

= 8500 вт=8,5 кВт

Статическая мощность двигателя при отсутствии ветра:

= 2203 вт=2,2 кВт

Соответственно:


Предварительно выбираем 2 двигателя МТF - 211 -6 при ПВ = 25%,

N = 9 кВт; n = 915 об/мин; МН = 9,55 = 94 Н.м.

при ПВ = 40% |N = 7,5 кВт;

n = 930 мин; МН = 9,55 = 77Н.м.,
Суммарный маховый момент механизма передвижения дан:
Для режима работы 3К регулирования трости двигателя с фазным ротором при торможении противовключением принимаем:

Определяем эквивалентный к.п.д.

При

Среднеквадратичная мощность

Условия выбора двигателя по тепловому режиму выполняется. Проверку запаса сцепления для случая работы без груза производим по формуле:
где: - суммарное давление ведущих ходовых колес на рельс;

- коэффициент сцепления ходового колеса с рельсом;

- сила тяжести крана;

j - ускорение крана при разгоне;

- число ведущих колес;

d - полное число колес

- коэффициент трения в подшипниках букс ходовых колес.

тогда:

3.1.3 Выбор редуктора.

Общее передаточное число механизма передвижения крана:

i = ;

где П_х.к. =

Передаточное число редуктора:

ip =

Предварительно выбран редуктор Ц2У – 200-20 наибольший крутящий момент на тихоходном валу редуктора определяется по формуле:

=2 *i_p*S_p*S_з.м.=2,77*20*0,97*0,99=2958 Н.м.

Для типажного зубчатого редуктора в механизме передвижения крана

L. =63

M_M M_MAX* L. =2958*0,63=1863 н.м.

Для выбранного редуктора:

М_Н=200 Н_М М_МАХ* L. Н.м.

Консольная нагрузка на конце тихоходного вала редуктора:

Т_Р= *tgl= *tg =9613 н

Где d– делительный диаметр шестерни;

L – угол зацепления.

Каталожное значение допустимой консольной нагрузки: F=1120.

3.1.4. Выбор тормаза.

Затормаживающий момент при движении крана с грузом с замедлением.

j=0.2 м/

( (

Где S



- количество приводов механизма передвижения.

Сопротивление от трения при



Момент статистического сопротивления при выборе тормоза:



Расчетный тормозной момент тормоза:



Выбираем тормоз ТКГ-200с Мт=250Н.м. предварительно отрегулировав его на счетный тормозной момент тормоза:

Суммарный маховый момент механизма, приведенный к тормозному валу:



Время тормажения крана



Расчетный тормозной момент на удержании крана массы груза в неподвижном состоянии рассчитывается аналогично по формуле:



3.1.5. Выбор зубчатой муфты.

Проверка муфты производится по формуле:



Для муфты



154*1,8*1,2=333 Н.м<710 Н.м.

Для муфты



3150 Н.м.>2990 Н.м.

3.2. Механизм передвижения грузовой тележки.

3.2.1. исходные данные.

Исходные данные приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2. Исходные данные.

№ п/п	Наименование показателя	Размерность	Величина
1	Грузоподъемность	т	12,5
2	Сила тяжести крюковой подвески	н	6000
3	Сила тяжести грузовой тележки без груза и крюковой подвески	н	25000
4	Сила тяжести кабиной тялежки с кабиной управления	н	13000
5	Номинальная скорость передвижения тележки	м/с (м/мин)	0,8 (48)
6	Режим работы крана		3К

3.2.2. Техническая характеристика механизма передвижения грузовой тележки и его кинематическая схема.

Техническая характеристика механизма приведена в таблице.

Таблица 3.3.

Техническая характеристика механизма передвижения грузовой тележки.

Элементы механизма и наименование его показателей		Размерность		Величина
Двигатель	Тип		---	МТF-112
	Мощность при ПВ-40%		кВт	5
	Номинальная частота вращения			930
Редуктор	Тип		---	Ц2У-200
	Передаточное число		---	20
Тормоз	Тип		---	ТКГ-200
	Тормозной момент		Н.м	250
Барабан	Диаметр по дну канавки		м	0,31
	Шаг нарезки		м	0,01
Канат	Тип		---	8,3-Г-I-Н-1764(80) ГОСТ2688-80
	Разрывное усилие		н	38150
Ходовое колесо	Диаметр		м	0,19

Кинематическая схема механизма передвижения грузовой тележки приведен на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2. Кинематическая схема механизма передвижения грузовой. тележки

Схема запасовки каната передвижения грузовой тележки приведена на рисунке 3.3.
Рисунок 3.3. Схема запасовки каната передвижения грузовой тележки.

3.2.3. Определение полного статического сопротивления передвижению грузовой тележки.

Полное статическое сопротивление передвижению определяется по формуле:



Где: - сопротивление от трения без учета трения реборд и торцов ступиц;

- коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление от трения реборд и торцов ступиц =2);

- сопротивление от уклона монорельса;

- сопротивление от ветровой нагрузки рабочего состояния, действующей на тележку и груз.

Сопротивление от трения (грузовая и кабинная тележки сцепления, грузовая тележка с грузом) определяется по формуле:

,

Где масса грузовой тележки, кабиной тележки и крюковой подвески;

М – плечо трения качения (М=0,0004);

d – диаметр вала колеса;

f – коэффициент трения в подшипниках ходового колеса (f=0,015);

- диаметр ходового колеса;

= 2*(12500+25000+13000+6000)*

Сопротивление от уклона подтележенного пути вычисляем по формуле:

;

Где,



Суммарное сопротивление от ветровой перегрузки рабочего состояния определяется по формуле:



Где: сопротивление от ветровой нагрузки рабочего состояния, действующей на грузовую тележку и кабину управления.

сопротивление от ветровой нагрузкирабочего состояния, действующей на груз.

определяется по формулам:





Где: распределяется ветровая нагрузка на еденицу расчетной площади грузовой тележки, кабины и груза в своей зоне высоты;

соответственно расчетные данные площади грузовой тележки, кабины управления и груза;

– динамическое давление ветра;

– коэффициент, учитывающий изменение динамического давления по высоте;

- коэффициент аэродинамической силы;

- коэффициент перегрузки. Для грузовой тележки и кабины управления имеем:



;

Величина определяем как проекция наружного контура грузовой тележки и кабины давления на плоскость, перпендикулярно скорости ветра. Проекция наружного контура на плоскость схематично показана на рисунке 3.4

Рисунок 3.4. проекция наружного контура на плоскость.

;

;

;

Расчетным случаем является движение тележки с грузом против ветра против уклона:

;

Для выбора двигателя:

С учетом ветра

W¹1= K_p*W_T+W_y+0.6*W_B=2490+338+0.6*2856=4542 H;

Без учета ветра

W``=2490+338=2828 H;

3.2.4. Выбор тягового каната.

Расчетное натяжение наматываемой на барабан ветви тягового каната рассчитывается по формуле:

S= ;

Где предварительное натяжение тягового каната:

;

Где - наибольшее возможное расстояние между обводным блоком и креплением тягового каната на грузовой тележке;

- погонный вес тягового каната;

– стрела провеса тягового каната;

;

;



S

Тяговый канат выбираем по разрывному усилию,

Р * S;



S=5*6585=32925 Н;

Выбираем канат-8.3-г-I-н-1770

ГОСТ 2688-804

Р=38150 м;

;

Принятый канат проверяется при наибольшем натяжении, коророе может быть создано с максимальным моментом двигателя:







Где *



.

3.2.5. Определение размеров барабана.

Диаметр барабана по средней линии навитого каната опраделяется по формуле:



Для режима 3К 1=20,



По конструктивным соображениям принимаем диаметр барабана по дну канавки равным 0,31 м, когда диаметр барабана по средней линии навитого каната будет равна

Длина нарезанного участка барабана для навивки одной ветви каната:



Где:

T -1,1

Принимаем t=10vv=0,01 м.

Число витков каната на половине барабана равно:

Z

Принимаем: Z=50.



Длина участка барабана под прижимной планкой:

Ll=2,5*0,01=0,25 м.

Окончательная конструктивная длина барабана определяется при проектировании.

3.2.6. Выбор двигателя.

Общий к.п.д. механизма движения:



Статистическая мощность двигателя определяется по формуле:



Статистический момент двигателя определяется по формуле:



Предварительно выбираем двигательMFT-112-6,

ПВ-25%; N=5,8 кВт; n=915 ;



ПВ-40%; N=5,0 кВт; n=930



.

Величину суммарного махового момента механизма, приведенного к валу двигателя определяем по формуле:

Д=1,15*(0,27+0,17+0,12)+

Время пуска двигателя определяем по формуле:

При L=

t=1,5c,



Среднее ускорение:



Проверку двигателя по нагреву производим по методике завода «Динамо» (метод эквивалентного к.п.д.).

Для режима работы 3К принимаем:

n= и регулировании скорости двигателя с фазным ротором при торможении противовключением.

Е=0,6; Sэкв.б.=0,76; Кд.п.=1,25; Кн=1; Ко=0,79.

E=0,25; Ен=0,4; Eр.б.=0,05; Кр=1-1,25*(0,05-0,05)=1.

При Sэкв.=0,5.

Где Zp=72-чисто пусков.

При проверке двигателя на обеспечение режим в формуле (1,15).

Вместо подставляем , которая определяется по формуле:

= ,

Где - статистическая мощьность двигателя с учетом ветровой нагрузки;







Условие выбора двигателя по тепловому расчету выполняется.

3.2.7. Выбор редуктора.

Передаточное число редуктора:

ip=

Пб= .

Предварительно выбран редуктор Ц 2У-200-20 G=200H.м. – каталожные значение момента на тихоходном валу редуктора. Выбор редуктора производится по формуле:

.

М_н-моментальный каталожный момент на тихоходном валу редуктора;

М_мах-наибольший крутящий момент на валу редуктора;

К_д-коэффициент долговечности наибольший крутящий момент на тихоходном валу редуктора, определяется по формуле:

М_мах=2М_н*i_p*S_p*S_з.м.=2*51*20*0,97*0,99=1980Н.м.

Где: М_н-номинальный момент двигателя;

i_p-передаточное число редуктора;

S_p-к.п.д. редуктора;

S_з.м.-к.п.д. зубчатой муфты.

Коэффициент долговечности определяется по формуле:

К_д=0,63 ;

Где:

N=0,5 t_маш.*60; П6-число циклов нагружения на тихоходном валу редуктора;

t_маш-машинное время работы-для режима работы 3К-t_маш=1000г;

N_н.о.=базовое число циклов контактных напряжений-

N=0,5*1000*60*48=1,44*10⁶.

К.д.=0,63

Для типажного зубчатого редуктора в механизме передвижения тележки

К_д=0,63.

Принимаем К_д=0,63.

М_н≥М_мах*К_д=1980*0,63=1067 н.м.

Для выбранного редуктора:

М_н=2000Н.м.≥М_мах*Кд=1067Н.м.

Консольная нагрузка допустимой консольной нагрузки =1120кг.

3.2.8. Выбор тормоза.

По конструктивным соображениям, на механизм передвижения грузовой тележки устанавливаем тормоз ТКН-200 с Мт=250 Нм.

Расчетный тормозной момент на тормозном валу при заданном замедлении j=0,6м/c².

При движении по ветру и под уклон:

М²_т=М_зат- ,

Где M_зат-затормаживающий момент;

-статистический момент на тормозном валу.

Затормаживающий момент при движении грузовой тележки с грузом, с учетом энергии вращающихся масс определяется по формуле:

М_зат.=

где: GД²_вр - маховый момент, вращающихся масс механизма, приведенный к тормозному валу;

Е=1 число приводов механизма,

Д²_вр=1,15*(GД²_вр+GД²_мк+GД²_м)=1,15*(0,27+0,17+0,12)=64 Н.м².

М_зат=

Момент статистического сопротивления при выборе тормоза определяется по формуле:

М_ст=(W_т-W_у.к.-W_в)*

Где: W_т-сопротивление от трения при Кр=1;

Определяем величину сопротивления от трения:

Nт=(44000+12500)*

_{Сопротивление} от ветровой нагрузки, см. формулу:

W_в=2856Н;

Момент статистического сопротивления

М^Т_ст=(1245-338-2856)*

М²_т=82-(-13)=95 Н.м.

Тормоз ТКГ-200 необходимо отрегулировать на М_т=100 Н.м.

Время торможения тележки

t_r= ,

где:

GД²_т=1,15(0,27+0,17+0,12)+ =45,7 н.м².

t_r= с.

Тормозной путь грузовой тележки:

Sт= = =0,51 м.

Для уменьшения замедления грузовой тележки можно ставить тормоз ТКГ-160.

М_т=100 Н.м.

Задаемся: j=0,25 м/c²,

Затормаживающий момент при движении грузовой тележки с грузом, с учетом энергии выдающихся масс:

М_зат= *0,25=34 Н.м.

Расчетный тормозной момент:

М*М^∑_т=34+13=47 Н.м.

Тормоз ТКГ – 160 необходимо отрегулировать на М_т=50 Н.м.

_Время торможения тележки:

j= =3c.

Замедление грузовой тележки:

j= м/с².

Тормозной путь грузовой тележки:

S_т= =1,2 м.

Проверим тормозной момент на удержание тележки в неподвижном состоянии:

М_т= (W^′_в+W′′_у.к.+W′_т),

где: к-коэффициент запаса К=1,2;

W′_т - сопротивление передвижению при Кр=1 и отсутствие груза,

W′_т=44000* =324 Н.

W^в_S2 – ветровая нагрузка нерабочего состояния, тележка без груза

W_в^′=187,5*5,63=1056 Н,

=44000*0,002=88 Н,

М_т= (1056+88-324)=6,7 Н.м.

Расчеты показывают, что наиболее целесообразным является использование тормоза ТКГ – 160.

3.2.9. Выбор зубчатой муфты.

Проверка муфты производится по формуле:

М_раб.*К₁*К₂≤М_м.

Для муфты МЗ₁-М_н=710 Н_н :М_раб.=2М_нам=2*5,2=104 н.м.

10,4*1,8*1,2=225 Н.м. ≤ 710 Н.м.

3.2.10. Расчет ходового колеса.

Обход ходового колеса проверяется на напряжение местного смятия.

При точечном контакте поверхнотей обхода колеса и головки рельса имеем:

_см=m* ≤ .

где Р-наибольший из двух радиусов соприкасающихся поверхностей, в данном случае Р=Р2 (см. рис. 3.3.);

m-коэффициент, зависящий от отношения наименьшего радиуса к наибольшему из двух радиусов соприкасающихся поверхностей m=0,47;

Е_пр-приведенный модуль упругости;

Е_пр=2,1*10¹¹ Па;

Р-эквивалентное давление на колесо, определяется по формуле:

Р=j*К_х.к.*Р_мах,

Где Р_мах= – максимальное давление на колесо;

j-коэффициент, учитывающий переменность нагрузки на колесо, j=0,9;

n-количество ходовых колес; n=12.

Р=0,9*11* =12870 Н.

Схема для расчета ходового колеса грузовой тележки приведена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4. Схема для расчета ходового колеса.

=13,2*10⁸ Па=13200 < ,

_см=0,47.

где =2200 .