Мостовые краны

и

 

где m — масса крана с тележкой и грузом или тележки с грузом

m= ;  — ускорение поступательного движения при пуске крана или тележки; D—диаметр ходового колеса; Q — вес номинального груза; — собственный вес крана с тележкой для расчета механизма передвижения моста или одной тележки для расчета механизма передвижения тележки (в обоих случаях с учетом веса грузозахватных устройств); g — ускорение силы тяжести.

Если принять, что разгон механизма происходит с постоянным ускорением, то

Рабочая скорость движения тележки или крана при установившемся режиме работы (в м/сек}:

где — среднее время пуска механизма, сек; — угловая скорость вращения ходового колеса, об/мин.

После подстановки в формулу  для определения момента инерции  выражений для j и u получаем:

 

Сопротивления движению механизма передвижения, приведенные к валу электродвигателя. Момент от полного статического сопротивления на валу приводных ходовых колес

Для тележек с канатной тягой определяется момент на приводном  барабане 7 (см. рис. 9), имеющем диаметр ,

Эти моменты, приведенные  к валу электродвигателя, имеющему об/мин, равны:

где i—передаточное число привода механизма; — к. п. д. механизма.

Определение приведенного к  валу электродвигателя момента от сил  инерции поступательно движущихся частей аналогично определению статического момента сопротивления. Тогда,

Так как

то

Таким образом, для периода  пуска с постоянным ускорением средний  пусковой момент, развиваемый электродвигателем  механизма передвижения,

Отсюда

где — приведенный к валу электродвигателя маховой момент всего механизма передвижения при пуске

Выражение (13) используют при определении мощности, по которой производят выбор электродвигателя по каталогу. В механизмах с канатной тягой из-за небольших скоростей движения и малых поступательно движущихся масс момент не оказывает большого влияния на пусковые режимы.

Проверка запаса сцепления  при пуске

В период пуска механизма  передвижения приводные колеса, взаимодействуя с рельсами, приводят в движение тележку или кран. Для обеспечения  нормальной работы необходимо, чтобы  приводные колеса перекатывались по рельсам без скольжения (пробуксовки). Поэтому при расчете механизмов передвижения необходимо обеспечить определенное соотношение между силами сцепления  ходовых колес с рельсами и  движущей силой, приложенной к ободьям  этих колес.

Расчетным случаем является работа механизма без груза, когда  давление на приводные колеса уменьшено, а следовательно. уменьшена и сила сцепления, которая при этом равна:

где —сцепной вес, т.е. часть веса крана с тележкой без груза при расчете механизма передвижения крана или часть веса тележки без груза при расчете ее механизма передвижения, действующая на приводные ходовые колеса; — коэффициент сцепления колеса с рельсом. Коэффициент сцепления принимается равным: =0,12 для кранов, работающих на открытом воздухе; =0,2 для кранов, работающих в помещении при условии невозможности попадания влаги; =0,25—для кранов, работающих с песочницами.

Для тележек без поворотных стрел и мостов кранов сцепной  вес с некоторым приближением можно принять:

где т'—число приводных ходовых колес; п'—общее число ходовых колес.

Работа в период пуска  без проскальзывания (пробуксовывания) приводных ходовых колес обеспечивается при соблюдении неравенства

 

откуда коэффициент запаса сцепления

Сила внешнего статического сопротивления  определяется для передвижения крана или тележки без груза (Q=0). В ответственных случаях запас сцепления следует рассчитывать по фактической нагрузке на приводные колеса с учетом наименее выгодного расположения тележки. Для этого можно использовать приведенную выше методику определения давления на ходовые колеса. При раздельном приводе запас сцепления проверяют для приводных колес каждой стороны отдельно.

Сила внешнего статического сопротивления меньше силы полного  статического сопротивления передвижению без нагрузки кранов и тележек  на величину сопротивления от трения в опорах приводных колес , которое в данном случае рассматривается в качестве внутреннего сопротивления, не оказывающего влияния на сцепление приводных колес с рельсами. Таким образом,

где

f — коэффициент трения в опоре; d—диаметр цапфы вала; D— диаметр поверхности катания ходового колеса.

Сопротивление от силы инерции  поступательно движущихся масс крана  или тележки при работе без  груза

При подстановке соответствующих  выражений в формулу

для k получаем расчетную зависимость

где j — возможное ускорение, определяемое в общем случае действительной характеристикой установленного электродвигателя.

Для определения времени пуска электродвигателя механизма передвижения можно воспользоваться рекомендуемой формулой [16]:

где =п —номинальная скорость вращения вала электродвигателя, об/мин; М —номинальный момент электродвигателя,

кГм; t   —относительное время пуска для нормальных крановых

систем управления.

Между номинальным моментом (в кГм), номинальной мощностью N (в квт} и номинальным числом оборотов n вала электродвигателя имеется зависимость в виде

Относительное время пуска, являясь безразмерной величеной, определяется методом графического интегрирования пусковых графиков или с помощью кривых tп.o =f(a), вычисленных для различных электродвигателей (рис. 22). Параметр a характеризует относительную загрузку электродвигателя в период пуска:

где М — момент статического сопротивления механизма передвижения, приведенный к валу электродвигателя.

Для установленного на механизме  передвижения электродвигателя по каталогу определяется максимальный пусковой момент М , вычисляется номинальный момент М , коэффициент загрузки a и по графикам (рис. 22) определяется относительное время пуска t . Затем по формуле (15) определяется фактическое время пуска t и по зависимости

—среднее ускорение при пуске. Это ускорение не должно превышать рекомендуемых значений, приведенных в табл. [3]

При приближенных расчетах время пуска можно определить по формуле

 

При проверке запаса сцепления  необходимо тем же способом найти  максимальное ускорение, которое возникает  в процессе пуска механизма передвижения крана, работающего без груза (Q=0). В этом случае момент статического сопротивления определяется по уравнению (12), в которое вместо Wс следует подставить статическое сопротивление механизма передвижения при работе без груза Wc.o.

 

[3] Ускорения  при пуске механизмов передвижения (ориентировочные данные)

Механизмы и их характеристики	Ускорение j , м/ceк
Механизмы кранов, трапспортирующие жидкий металл ............... Механизмы передвижения кранов и тележек, имеющих сцепной вес, равный 25% от полного веса .............. Механизмы передвижения кранов и тележек, имеющих сцепной вес, равный 50% от полного веса ................. Механизмы передвижения кранов, Имеющих сцепной вес, равный 100% от полного веса .................	0,1   0,2-0,4   0,4-0,7   0,8-1,4

 

                             Торможение механизмов передвижения

Процесс торможения механизма  передвижения состоит в преодолении  сил инерции его поступательно  движущихся и вращающихся элементов  за счет момента, развиваемого тормозом, и момента от всех внутренних и  внешних сопротивлений. Остановка  механизмов передвижения без тормозов только под действием внешних  и внутренних сопротивлений применяется  крайне редко и в основном при  использовании ручного привода  или для тихоходных кранов. Необходимость  установки тормозов на механизмах передвижения кранов и тележек со скоростями движения более 32 м/мин указана в Правилах Госгортехнадзора.

При остановке механизма  передвижения тормозное устройство преодолевает инерцию поступательно  движущихся масс крана и тележки, а также вращающихся масс привода. Процессу торможения способствуют все  внешние и внутренние сопротивления  движению, возникающие при работе механизма и уменьшающие требуемый  тормозной момент, величина которого назначается при условии исключения возможности буксования приводных  ходовых колес на рельсах.

С достаточной точностью  принято считать, что в течение  одного процесса торможения тормозной  момент остается постоянным. Благодаря  этому торможение механизма передвижения совершается с постоянным замедлением. По аналогии с процессом пуска тормозной момент при механическом торможении можно определить без учета гибкого подвеса груза из уравнения приведенных к валу электродвигателя (тормозного шкива) моментов

или

где (GD²)т—приведенный к валу электродвигателя маховой момент всего механизма передвижения при торможении; Mc.min — момент от минимально возможного статического сопротивления, приведенный к валу электродвигателя, вращающегося со скоростью ; l — время торможения.

Приведенный маховой момент при торможении, когда груз расположен в крайнем верхнем положении, равен:

При определении момента  сопротивления необходимо исходить из наиболее неблагоприятного случая работы, когда торможение происходит при движении по ветру и под  уклон. Тогда,

где Wc.min—минимально возможное статическое сопротивление, приведенное к наружному диаметру D ходовых колес; i, — передаточное число и к. п. д. привода механизма.

Минимально возможное  статическое сопротивление Wc.min следует определять для механизмов кранов с приводными колесами по формулам (6), (7) и (9), для тележек с канатной тягой — по формуле (8), для однорельсовых тележек только на горизонтальном пути — по формуле (10). В этих формулах необходимо принять k =0 и =l,0 и изменить знак на обратный для ветровой нагрузки и составляющей (сопротивления) от уклона пути . В этом случае Wc.min может иметь отрицательную величину, что необходимо учитывать при определении тормозного момента по формуле (16) и в приведенных ниже неравенствах.

Способ учета сопротивлений  в приводе зависит от соотношения  между внешними силами и силами инерции  поступательно движущихся масс , действующими на приводных ходовых колесах механизма. Если при торможении, соответственно для двухрельсовых кранов и тележек, для кранов с горизонтальными направляющими колесами, однорельсовых консольных и велосипедных кранов ¾Wc.min<0, то на механизм со стороны колес действуют силы внешнего сопротивления, которые преодолеваются за счет сил инерции вращающихся на валу электродвигателя масс. Поток энергии в этом случае имеет такое же направление, как и при двигательном режиме, т.е. к ходовым колесам.

Следовательно, потери в  передачах привода, способствующие, так же как и внешние силы сопротивления, торможению и уменьшающие величину тормозного момента, учитываются величиной  , включенной в формулы (17) и (18) в знаменатель. Если же указанное неравенство имеет обратный знак, то на приводных ходовых колесах действует активная сила. Эта сила способствует движению механизма и требует увеличения тормозного момента. Поток энергии, направленный для этого соотношения сил уже от ходовых колес к валу электродвигателя, частично расходуется на пропорциональные ему сопротивления в передачах привода. Поэтому внутренние потери энергии учитываются величиной помещенной в числитель, как в формулах (17) и (18).

Время торможения t находят по рекомендуемым максимально допустимым значениям величины замедления и соответствующим им допускаемым минимальным значениям пути торможения (табл. [4]).

[4] Рекомендуемые величины замедления и соответствующие им допускаемые минимальные пути торможения

 

Отношение суммарного давления тормозных ходовых колес G к общему весу тележки или крана G0	Коэффициент сцепления ходовых  колес с рельсами
	0,12		0,20
	Замедление, м/сек2	Тормозной путь, м	Замедление, м/сек	Тормозной путь, м
1	0,90		1,5
0,5	0,45		0,75
0,25	0,25		0,40