Курсовая работа (т): Механизм подъема крана

По расчетному тормозному моменту М_т выбирается тормоз: ТКТ 200, где тормозной момент = 1600 кгс∙м.

Грузовой крюк выбираю марки 16Б по ГОСТ 6627-66.

2.      Расчет механизма передвижения моста

.1 Ходовые колеса и рельсы

Расчет ходовых колес и рельсов сводится к выбору их основных размеров с последующей проверкой колеса на контактное напряжение.

В мостовых кранах грузоподъемностью до 50 тс установка моста осуществляется на четыре колеса, из которых по одному колесу справа и слева выполняют приводными. При такой конструкции привода применяются цилиндрические ходовые колеса с качением по крановому рельсу.

Основные размеры колес и рельсов: диаметр ходового колеса D = 63 см, марка подкранового рельса КР80, ширина колеса b₁ = 10 см, ширина рельса b₂ = 8 см, высота рельса h = 12 см, грузоподъемность крана = 8 тс, радиус закругления рельса r₁ = 0,8 см.

В качестве материала для изготовления колес берутся стали 75 ил 65Г с твердостью по Бринеллю НВ = 300 - 350 с допускаемым напряжением местного смятия [σ]_СМ = 8500 кгс/см² или, в крайнем случае, из стали 83ХГСЛ с твердостью НВ = 300 - 400 и [σ]_СМ = 10000 кгс/см².

Напряжение смятия при линейном контакте, когда колесо неподвижно закреплено на оси и не может поворачиваться в плоскости, перпендикулярной к оси, определяется по формуле:

σ_СМ = 0,418∙<[σ]_СМ = 0,418∙= 4994,89 <[σ]_СМ кгс/см²,

где R- расчетная нагрузка на колесо, кгс;

E - приведенный модуль упругости колеса и рельса, кгс/см²;

b - длина линии контакта, см;

r - радиус колеса, равный 0,5D, см;

Расчетная нагрузка на колесо, определяемая при самом невыгодном положении грузовой тележки с грузом на мосту и с учетом возможных колебаний нагрузки, определяется по формуле:

R = ∙k∙P = 0,9∙1,4∙12239,13 = 15421,3кгс,

Где P - нагрузка на колесо, кгс;

 - коэффициент, учитывающий переменность нагрузки;

k - коэффициент, учитывающий режим работы крана (при режимах нагружения 2М, 3М, 4М, 5М составляет соответственно 1; 1,2; 1,4).

Нагрузка на ведущее колесо определяется по формуле:

P = = = 12239,13 кгс,

где G_k и G_T - вес крана и грузовой тележки, кгс;

Q и q - вес груза и подвесных приспособлений по заданию, кгс;

L - пролет крана, м;

l - расстояние от оси рельса у моста до крайнего (возможного) положения тележки по заданию, м.

Приведенный модуль упругости:

E = = 2,1∙10⁶ кгс/см²,

где E₁ и E₂ - модули упругости материалов колеса и рельса. Для стальных колес и рельса можно принять E = 2,1 ∙10⁶ кгс/см².

Длина линии контакта:

b = b₂ - r₁ = 8 - 0,8 = 7,2 см_.

Если контактные напряжения для сталей 75 и 65Г получаются большими, то вместо указанных сталей берется сталь 83ХГСЛ.

2.2 Электродвигатель

В расчетах приводят кинематическую схему раздельного привода на правое и левое колеса.

Сначала определяется мощность для привода при статических сопротивлениях, для чего определяют сопротивление передвижного крана:

W_П = w∙G∙cosα + G∙sinα = 0,0059∙38000∙1 + 38000∙0,001 = 262,2 кгс,

где G - вес крана с тележкой, грузом и захватным приспособлением, кгс;

w - коэффициент общего сопротивления передвижения колес по рельсу;

α - возможный угол наклона рельсового пути (для мостовых кранов берется tgα = 0,001) при этом:

cosα  1, sinα  tgα.

Коэффициент общего сопротивления передвижению:

w =  = =0,0059,

где k - коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления от трения торцов ступиц ходовых колес и реборд по рельсу при перекосах;

f - плечо трения качения, см;

D - диаметр ходового колеса, см;

µ - коэффициент трения в подшипниках (при подшипниках качения 0,01); r - радиус качен я вала (условно принимается  0,1 D, см).

При цилиндрическом ободе колес, раздельном приводе механизма передвижения и подшипниках качения берется коэффициент k = 1,5.

Плечо трения качения f для стальных колес берется 0,07.

Тогда необходимая мощность для преодоления статических сопротивлений при движении крана, отнесенная к валу одного электродвигателя:

N_СТ = = = 4,51 кВт,

где v_к - скорость передвижения крана, м/с;

η_Р = 0,94 - КПД двухступенчатого редуктора с цилиндрическими колесами;

η_Т = 0,99 - КПД трансмиссии (вала колеса).

Как и для механизма подъема, предварительно выбирается электродвигатель с фазовым ротором. Учитывая, что в механизмах передвижения динамические сопротивления значительно превышают статические (велики разгоняемые массы), то мощность электродвигателя берется значительно больше статической. Для кранов малой грузоподъемности (5 и 6,5 тс) - мощность двигателя выбирается на 30-50%, а для более тяжелых кранов примерно н 20% больше статической. Такое увеличение мощности необходимо, чтобы получить среднее ускорение при разгоне в необходимых пределах.

Выбираю электродвигатель марки MTF 112-6, у которого ПВ=40%, N_Д = 5,0 кВт, n_Д = 930 об/мин, маховый момент ротора = 0,27 кгс∙м², максимальный момент = 14 кгс∙м, масса = 88 кг.

Определяется:

Суммарный маховый момент:

GD² = (GD²)₁ + (GD²)₂ + (GD²)₃ = 0,27 + 0,09 + 0,16 = 0,52 кгс∙м².

М_НОМ = 975∙ = 975 ∙= 5,24 кгс∙м.

Средний пусковой момент М_ПУСК = 1,5 ∙М_НОМ = 1,5 ∙ 5,24 = 7,86 кгс∙м.

Момент статических сопротивлений

М_СТ = 975∙= 975∙= 4,73 кгс∙м.

Время разгона механизма передвижения:

t =

= = 17 с

Среднее ускорнение при пуске:

a = [a], м/с² = = 0,1 м/с² - для монтажных работ.

.3 Редуктор

По принятой схеме механизма передвижения выбирается редуктор типа РЦ. Для этого определяется передаточное число от приводных ходовых колес к двигателю:

i = = = 18,79,

где n_K - число оборотов колеса, об/мин.

n_K = = = 49,5 об/мин.

При раздельном приводе колес мощность, передаваемая каждым редуктором, вдвое меньше общей.

2.4 Проверка запаса сцепления колес с рельсом

Чтобы реализовать тяговое усилие, создаваемое мощностью двигателя и прилагаемое к ободу ведущих колес, необходимо обеспечить достаточное сцепление колес крана с рельсом при трогании крана с места, т.е. избежать постоянной пробуксовки колес.

Сцепная сила между ведущими колесами и рельсами:

Т = φ∙G₁ =0,2∙19000 = 3800,

где G₁ = 0,5∙(G_к+ G₀ + q) - вес груженого крана, приходящийся на ведущие колеса (на них приходится 50% веса всего крана), кгс;

φ - коэффициент сцепления колес с рельсами, равный отношению окружного усилия, при котором происходит буксование колес, к силе, прижимающей колесо к рельсу (при работе крана в закрытом помещении φ = 0,2).

Чтобы не было буксования колес, должно соблюдаться условие:

Т = φ∙G₁ ≥ К_СЦ ∙W_ТР = 3800 ≥ 1845,084 кгс,

где К_СЦ - коэффициент запаса сцепной силы, берут К_СЦ = 1,2;

W_ТР - сопротивление передвижению при трогании крана с места, равное сумме статических и инерционных сопротивлений:

W_ТР = W+ W_ИН = W+ G₀ ∙() =

= 207 + 30000∙() = 1537,57 кгс,

где G₀ - вес крана с подвесными приспособлениями без груза, кгс;

b - общее число ходовых колес (b = 4);

с - общее число приводных колес (с=2);

D - диаметр ходовых колес;

d- диаметр оси ходовых колес (берется равным 0,1D);

a - среднее ускорение при строгании не груженного крана с места, м/с²;

µ - коэффициент трения в подшипниках;

W- суммарное статическое сопротивление передвижению крана без груза, кгс, определяется по формуле:

W = w∙G₀∙cosα + G₀∙sinα = 0,0059∙30000∙1 + 30000∙0,001 = 207 кгс,

Где w - коэффициент общего сопротивления передвижению;

α - угол наклона крана.

Для определения среднего ускорения необходимо определить время разгона не груженного крана:

t =  =

= = 3,7 с,

Момент статических сопротивлений:

М_С^ˈ̸ = 975∙ = 975∙ = 3,73 кгс∙м,

где n - число оборотов приводного двигателя, об/мин;

N_СТ^̸ - мощность статических сопротивлений при движении крана без груза:

N_СТ^̸ = = = 3,56 кВт,

где - суммарное статическое сопротивление передвижению крана без груза;

v_k - скорость передвижения крана, м/с;

 - КПД.

Среднее ускорение при пуске:

a = [a], м/с² = = 0,44 м/с².

Определяется величина коэффициента запаса сцепления:

К_СЦ = ≥1,2 = = 2,77 ≥ 1,2

2.5 Тормоза

Для механизма передвижения выбираются размеры электромагнитных тормозов, которые устанавливаются на ведущем валу каждого двигателя.

Тормозной момент для выбора тормоза определяется по допускаемому пути торможения (пробега крана после включения тормоза). Пусть торможения для крана при двух ведущих колесах и коэффициенте сцепления колес с рельсом f = 0,16 определяется по формуле:

S = = = 1,07 м,

где  - скорость передвижения крана, м/мин.

Для надежности пути торможения увеличивают до 2S.

Отсюда время торможения при равномерно замедленном движении:

t_T == = 1,31 с.

После этого определяется момент динамических сопротивлений от инерции вращающихся частей поступательного движущегося крана с номинальным грузом при торможении одним тормозом:

М= = = 269,27 кгс∙м,

где G - вес груженного крана, кгс;

- скорость передвижения крана, м/с;

GD² - маховый момент ротора двигателя, полумуфты и тормозного шкива, кгс∙м²;

- КПД редуктора и трансмиссии вала колеса;

δ - коэффициент, учитывающий маховые моменты трансмиссии, который принимают в пределах 1,25;

n - число оборотов двигателя, об/мин;

g - ускорение свободного падения.

М_Т = М- М= 269,27 - 258,22 = 11,05 кгс∙м,

где М- момент от статических сопротивлений крана при движении его по рельсам с учетом уклона пути в сторону движения и без учета сопротивления между ребордами колеса и рельса, кгс∙м:

М= = = 258,22 кгс∙м,

где i - передаточное число редуктора.

Для определения момента статических сопротивлений необходимо определить сопротивление передвижению крана:

W= w∙G∙cosα - G∙sinα = 0,0059∙30000∙1 + 30000∙0,001 = 207 кгс,

Где w - коэффициент сопротивления передвижению,

w₁ = = =0,0059.

По тормозному моменту выбираю тормоз ТКТ 300/200.

Список литературы

1.      Методические указания к выполнению курсового проекта по ПТМ, Габец С.В., Юнда Ю.Д., 2003.

.        Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. - 6 изд. - М.; Высш. шк., 1985.