Мостовой кран

 

 

 

 

m=317 кг.

Размеры тихоходного вала редуктора типа Ц2-400:

 

 

Рисунок 2.17: Редуктора Ц2-400

 

2.11 Расчет соединения обечайки  барабана с венцом-ступицей

Соединения обечайки барабана с венцом-ступицей осуществляется прецизионными болтами, которые установлены в отверстиях без зазора и испытывают рабочие напряжения среза.

Допускаемое напряжение среза,

 

где, -предел текучести материала болтов

-коэффициент безопасности (для  механизмов подъема кранов, работающих  с крюками, );

-коэффициент нагрузки ();

 

 

Определяем предварительно диаметр окружности установки болтов

 

где, -наружный диаметр зубчатого венца вала редуктора ();

 

Усилие, действующее по окружности установки болтов,

 

где, -диаметр окружности барабана по центру навитых канатов,

 

Тогда, рабочее напряжение среза,

 

где, -число установленных болтов (обычно 6…8);

-диаметр цилиндрической части прецизионного болта;

 

 

2.12 Выбор муфт

Типоразмер муфт выбирают по диаметрам концов соединяемых данной муфтой валов (ГОСТ 5006). При этом допускается комбинация втулок различных исполнений (с цилиндрическим или коническим отверстием). Диаметр отверстия втулки можно заказывать равным диаметру конца вала, если последний не превышает наибольшего для данного типоразмера значения, указанного в таблице ГОСТа. Технические данные муфт приведены в ГОСТ 5006,21424 и 20884.

        Муфту выбирают по расчетному крутящему моменту,

 

-коэффициент запаса,

 

Муфта (МУВП ГОСТ 21424-75) соединяющая промежуточный вал с быстроходным валом редуктора : Наиб.перед.крут.момент=700 Н*м, D=200мм., B=95мм, Масса=13 кг., Момент инерции муфты=0,1

 

Рисунок 2.18: Втулочно-пальцевая муфта с тормозным шкивом

 

2.13 Выбор типа тормоза

 

В механизмах подъема груза широко используют автоматические нормально замкнутые тормоза с пружинным замыканием и электромагнитным или электрогидравлическим приводом типов ТКТ, ТКП, ТКГ, ТКТГ.

        При  группах режима работы М4, М5 и Мб рекомендуется применять тормоза с электрогидравлическим приводом типа ТКГ. На кранах большой грузоподъемности широко применяют тормоза с электромагнитами постоянного тока и диаметрами шкивов 400... 600 мм конструкции производственного объединения « Сибтяжмаш » и тормоза типов ТКП с диаметрами шкивов 700... 800 мм конструкции ВНИИПТМАШа 2.13.1

2.13.1 Определение расчетного тормозного момента

 

Расчетный тормозной момент определяют по формуле:

 

где, -коэффициент запаса торможения, назначаемый правилами ГГТН, определяется нормативными документами, но должен быть не менее 1,5;

 

При выборе типоразмера  тормоза необходимо проверять следующие условия:

Первое условие- номинальный тормозной момент тормоза должен быть не меньше чем расчетный;

Второе условие (касается тормозов только с электромагнитным приводом) -относительная продолжительность включения катушки электромагнита должна соответствовать режиму работы механизма. В противном случае катушка перегревается, что приведет к уменьшению тягового усилия электромагнита и тормоз не будет размыкаться.

 

Тип тормоза ТКП-200,

Масса тормоза 37 кг

Диаметр шкива D=200 мм

Габаритные размеры:

L=660 мм;

l=140 мм;

H=367 мм;

B=177 мм;

A=175 мм

.

 

 

3 Расчет  механизма передвижения крановой  тележки

 

3.1 Основные  схемы механизмов передвижения

 

Механизмы передвижения тележек, как правило, имеют центральный привод с тихоходным трансмиссионным валом. Число ходовых колес зависит от грузоподъемности.  Предпочтительно расположение редуктора посередине между приводными ходовыми колесами. При этом обе половины трансмиссионного вала закручиваются под нагрузкой на одинаковый угол, что способствует одновременному началу движения приводных колес и ликвидации перекосов. Тем не менее в тележках применяется и схема с боковым расположением редуктора, достоинство которого – удобство монтажа редуктора. В этих схемах используют навесные редукторы. Эти механизмы состоят из электродвигателя, промежуточных передач, ходовой части с приводными и не приводными ходовыми колесами. В современных кранах механизмы передвижения различаются применением привода с редуктором; использованием ходовых колес со съемными буксами; соединения валов , в том числе быстроходных, в основном зубчатыми муфтами, не требующими высокой точности сборки.

Рисунок 3.1: Схемы механизмов передвижения: 1- с центральным приводом с тихоходным трансмиссионным валов, 2- с боковым расположением редуктора.

Рисунок 3.2: Кинематические схемы механизма передвижения тележки

1- с боковым расположение  редуктора ВКН, 2  с центральным  расположением редуктора ВК.

 

3.2 Определение статических нагрузок на ходовые колеса

3.2.1 Нагрузки на ходовые колеса тележек

Максимальную (м груженом состоянии) и минимальную (в порожнем состоянии) статические нагрузки на ходовое колесо тележки определяем с учетом коэффициентов неравномерности нагружения колес: в груженом состоянии умножать на 1,1 в порожнем состоянии- на 0,9

 

где - коэффициент неравномерности нагружения колес в груженном состоянии.

 

где - коэффициент неравномерности нагружения колес в порожнем состоянии.

Вес тележки для кранов грузоподъемностью 5..50 т можно взять из табл. 2.1. Приведенные значения определены на основании ГОСТ 25711.

 

 

 

3.2.2 Выбор колес

 

В табл. 2.2 приведены диаметры ходовых колес, диапазоны допускаемых нагрузок на колеса и соответствующие типоразмеры рельсов.

При группах режима работы М4...М6 рекомендуется применять только унифицированные колесные установки со сферическими роликоподшипниками. Существующий ОСТ 22.09.09-75 различает два типа двухребордных колесных установок: К2РП - с приводным колесом; К2РН- с не приводным колесом. Тип К2РП может иметь три исполнения: исполнение 1-е одним концом вала со шпонкой; исполнение 2-е двумя концами вала (один - со шпонкой, второй - со шлицами); исполнение 3-е одним концом вала со шлицами.

Колеса выбираем по максимальной нагрузке на колесо: D=200 мм- диаметр колеса, d=50 мм- диаметр подшипника.

 

3.3 Определение сопротивлений передвижению крановых тележек

 

При передвижении тележки или крана по рельсам двигатель механизма передвижения преодолевает сопротивление сил трения, инерции, ветровой нагрузки, а также сопротивления, которые могут появиться при движении вверх по наклонному пути.

Полное сопротивление передвижению тележки или крана в период разгона, приведенное к ободу колеса, может включать в себя следующие составляющие:

 

где - сопротивление, создаваемое силами трения;

-сопротивление, создаваемое уклоном  подтележечного или подкранового  пути;

-сопротивление, создаваемое ветром, если тележка (кран) работает на  открытом воздухе;

-сопротивление, создаваемое инерцией  вращающихся и поступательно  движущихся масс тележки или  крана;

-сопротивление, создаваемое раскачиванием  груза на гибкой подвеске.

Для тележек и кранов, имеющих ходовые колеса с ребордами, сопротивления, создаваемые силами трения, определяют по формулам:

 

где -коэфициент трения качения колеса по рельсу (0,04-0,05 см);

f-коэффициент трения в подшипниках колес(f=0,015)

- определяемых в основном трением  реборд о головку рельса и  треним элементов токосъемного  устройства ();

-соответственно вес тележки, крана  и номинального груза;

диаметр колеса;

- диаметр цапфы вала (оси) колеса.

Сопротивление , создаваемое уклоном, определяют по формулам:

- для тележки

 

- для крана

 

где -уклон рельсового пути; для тележки равен 0,002; для крана-0,001.

 

 

Q,т	до 3,2	3,2 12,5	Свыше 12,5
a, м/	0,2	0,15	0,1

Сопротивление,  создаваемое ветром рабочего состояния, определяют по нормам ГОСТ 1451.

 

;

;

 

 

 

 

 

 

3.4 Расчет мощности. Выбор двигателя

Мощность двигателя. Необходимую мощность двигателя механизма передвижения N определяют по формуле:

 

где =0,85- предварительное значение КПД механизма передвижения;

с-количество двигателей в механизме передвижения.

 

Выбираем электродвигатель МТКF 211-6(Рисунок 19)

Технические характеристики двигателя:

Мощность на валу ---------------------------------------- 9 кВт;

Частота вращения вала ---------------------------------- 880 об/мин;

Момент инерции------------------------------------------ 0,11 кг∙м2;

Масса двигателя-------------------------------------------- 110 кг;

КПД----------------------------------------------------------- 82,5%;

Максимальный момент-----------------------------------220 Н м;

 

 

Рисунок 3.3: Габаритный чертеж двигателя MTKF

3.5 Выбор  редуктора

 

В соответствии с РТМ 2-056-80 (Редукторы общего назначения. Методика выбора) сначала определяют вид передач, их взаимное расположение, расположение валов. В механизмах передвижения тележек, как правило, используют вертикальные крановые редукторы. Известны различные типы вертикальных редукторов, из которых следует рекомендовать типы ВК и ВКУ-М, закрепляемые на вертикальной плите, и навесные редукторы Ц3вки Ц3вкФ. В механизмах передвижения кранов кроме вертикальных редукторов можно использовать горизонтальные, применяемые в механизмах подъема груза.

 

 

  Полное сопротивление передвижению  тележки,

-диаметр каната.

 

 

Передаточное число редуктора:

 

-частота вращения вращения вала двигателя,

- частота вращения вращения вала колеса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбираем редуктор ВКН-420

 

Рисунок 3.4 : Редуктор ВКН-420

Номинальное передаточное отношение:16

Номинальный крутящий момент на тихоходном валу: 1000Н*м

КПД:0,96

Масса:93 кг

Для данного передаточного числа получим скорость:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.6 Нагрузки в механизмах передвижения при пуске и торможении

 

Так как сила сцепления имеет меньшее значение при отсутствии груза, то наибольшая опасность буксования возникает именно в этом случае. Следовательно, он и является расчетным.

Тогда сила сцепления:

 

 

где  -часть общего веса крана без груза, приходящаяся на приводные ходовые колеса (сцепной вес при работе без груза);

- коэффициент сцепления колеса  с рельсом: для кранов, работающих  на открытом воздухе, =0,12; для кранов, работающих в закрытых помещениях, =0,2; при работе на открытом воздухе с применением песочниц =0,25.

 

Для кранов мостового типа и крановых тележек сцепной вес с достаточной степенью точности:

 

где -общий вес крана или крановой тележки без груза;

m-число приводных ходовых колес;

n-общее число ходовых колес.

 

 

Чтобы не было пробуксования ходовых колес по рельсу в период пуска, сила сцепления должна быть меньше суммы сил сопротивления движению. В период пуска двигатель передает на вал колеса максимальный момент:

 

где =0,85- предварительное значение КПД механизма передвижения;

-передаточное  отношение привода передвижения.

 

Момент от сил сцепления крана или тележки без груза равен:

 

буксования не будет, если обеспечен запас сцепления:

 

Если данное условие не выполняется, то следует принять большее число приводных колес или использовать регулируемый электродвигатель, например с фазным ротором типа МТ.

 

 

Данное условие не выполняется. Следовательно выберем электродвигатель с фазным ротором

Выбираем электродвигатель МТF 211-6  

Технические характеристики двигателя:

Мощность на валу ---------------------------------------- 9кВт;

Частота вращения вала ---------------------------------- 770 об/мин;

Момент инерции------------------------------------------ 0,115 кг∙м2;

Масса двигателя-------------------------------------------- 120 кг;

КПД----------------------------------------------------------- 83,5%;

Максимальный момент-----------------------------------191 Н м;

Рисунок 3.5 : Габаритный чертеж двигателя MTF 411-6

 

3.7 Процесс торможения

 

Процессу торможения свойственны те же явления, что и процессу пуска. Однако в процессе пуска вредные сопротивления уменьшают ускорение, требуя увеличения мощности привода, а при торможении сопротивления способствует остановке механизма, увеличивая замедление и уменьшая необходимую работу, совершаемую тормозом. При срабатывании конечных выключателей привод тормоза автоматически выключается и тормоз замыкается, производя остановку механизма.

 Так как при торможении  трения реборд или направляющих  роликов может и не быть, то  расчет ведут для наиболее  опасного случая, т.е. при kр=1 и при отсутствии нагрузки на направляющие ролики. По уравнению моментов можно определить необходимый тормозной момент при торможении крана без груза:

 

Момент инерции при торможении, состоящий из момента сил инерции вращающихся масс механизма   и момента сил инерции поступательно движущихся масс груза и крана (тележки) :

 

где   - замедление при торможении ();

=1,2 – коэффициент неучтенных  инерционных масс.

 

 

Момент сопротивления вращения от уклона:

 

 

Момент инерции:

 

Тормозной момент: