Расчет оборудования мостового крана и металлоконструкции

ТУ 16-513.504-81

2.4.5 Выбор редуктора

 

Частота вращения барабана

малая скорость Vnm= 0,06 м/с

большая скорость Vnб= 0,24 м/с

Передаточное число  привода

Выбираем редуктор РСМ - 450 - 159 модернизированный. Передаточное отношение U =159

КПД редуктора   h = 0,94

2.4.6. Проверка  двигателя

 

Номинальный момент двигателя:

Малая скорость:

Большая скорость:

Статический момент нагрузки:

Среднеквадратичный момент статической нагрузки:

Мср.ст. = kн∙kз∙Мст,

где  kн = 0,8-коэффициентиспользования;

kз = 1,1 - коэффициент  запаса при захвате груза, большего  номинального

Мср.ст. =  0,8∙1,1∙86 = 76 Нм

Скорость подъёма груза:

где   nр - потребная  скорость вращения двигателя

Малая скорость:

Большая скорость:

Скорость подъема:

Малая скорость:

Большая скорость:

Суммарный момент инерции:

Средний пусковой момент:

Малая скорость:

Большая скорость:

Двигатель должен разгонять  механизм до номинальной скорости при: 110% номинального груза и снижении напряжения на 90%.

Мср > mр∙Мср.ст,

где  mр - коэффициент, mр = 1,85

 Малая скорость:

mр∙Мср.ст = 1,85∙76=140Нм

Мср=250 Нм > 140 Нм

Большая скорость:

mр∙Мср.ст= 1,85∙76 = 140 Нм

Мср = 240Нм>140Нм

2.4.7 Расчет срока службы тормоза

Количество включений  тормоза при торможении со скорости 328 об/мин

   где Nт= 350000 вкл. по ТУ 

nн = 751 об/мин по ТУ

nnм = 328 об/мин

Срок службы тормоза:

 

2.5 Расчет механизма передвижения тележки

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные:

Грузоподъёмность Q = 10 т

Пролёт крана L = 24 м

Скорость передвижения Vnep = 0,48/0,23 м/с

Режим работы Т,

ПВ - 40%

2.5.1. Давление колёс

 

Ориентировочно силу тяжести тележки GT примем:

Gт= 100000 Н Примем диаметр ходовых колёс

Dх.к.= 0,4m Давление колёс тележки:

Gт.гр. =  Gт + Qн = 100000 + 100000 =  200000 H  = 200 кН.

Учитывая симметричное расположение механизмов на тележке, давление колёс (максимальное)

Rk max= Gт.гр. /4 = 200/4 = 50,0 кН.

2.5.2 Расчёт электродвигателей

 

Сопротивление передвижению тележки при установившемся движении:

с грузом:

где Qт - масса груза, Qг = 4,5 т,

gг - масса грейфера и подъёмных  канатов, gг = 5,5 т.

без груза:

Мощность статической  нагрузки Nст на 1 двигатель:

где mк = 2 – число двигателей.

Малая скорость с грузом:

Большая скорость с грузом:

Принимаем среднее время разгона  тележки до установившейся скорости:

tр.т.  = 3 с.

Расчет мощности двигателя:

Малая скорость:

Большая скорость:

Выбираем двигатель со встроенным тормозом ВМАП 112М – 4/8 1.3/0.8 кВт, 380В, 50 Гц, 1365/640 об/мин.

Мmах = 24/23 Нм,   Мпуск = 22/23 Нм,

ПВ = 40/15 %, СтД2 =1,1 Нм2, Мтц = 25 Нм.

Число включений тормоза при 750 об/мин Nт = 750000, 380В, 50 Гц, исп. 1М3001, ТУ 16-513.504-81.

2.5.3 Выбор редуктора

 

Номинальный момент двигателя:

Малая скорость:

Большая скорость:

Частота вращения ходового колеса:

Малая скорость:

Большая скорость:

Требуемое передаточное число привода:

Малая скорость:

Большая скорость:

 

Выбираем редуктор ЦЗ ВК-200-63 с передаточным числом U = 63,

h = 0,97.

2.5.4 Проверка  двигателя

 

Статический момент сопротивления передвижению:

С грузом:

Без груза:

Средний статистический момент сопротивления  передвижению:

Линейная скорость передвижения тележки:

Малая скорость:

Большая скорость:

Средняя мощность статистической нагрузки:

Малая скорость:

Большая скорость:

Среднее время пуска привода:

Ускорение при разгоне от 0 до Vтм:

От Vтм до Vтб

Проверка сцепления по максимальному  ускорению:

1,15>0,82

Усилие нарушения сцепления:

F= g∙ (Gт + gг) ∙j = 9,81∙15500∙0,2 = 30411 H.

Усилие развиваемое двигателем:

Максимально допустимое значение пускового  момента по условиям сцепления:

23 £ 140

Сцепление тележки с  рельсами обеспечивается во всех режимах.

Момент инерции, приведенный  к валу двигателя:

2.5.5 Расчёт срока службы тормоза

 

Допустимое число включений  тормоза за срок службы:

Срок службы тормоза:

2.6. Расчет  металлоконструкции

2.6.1 Выбор основных  геометрических параметров конструкции.

 

Для двухбалочного мостового  крана принимаем:

Высоту главной балки H=680мм

Высоту опорного сечения  балки hоп=1200 мм

Длину скоса d=4000 мм

Высоту ограждения площадок обслуживания hо2=1000мм

Ширину площадок обслуживания

Базу крана Б_кр=5700 мм

 

Выбор геометрических параметров узлов конструкции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для главной (пролетной) балки коробчатого сечения (рис.3.2.б) принимаем толщину стенки бст=5мм. Ширину поясов выбираем из условия обеспечения горизонтальной жесткости В=480 мм. Принимает таблицу горизонтальных листов бл=6мм. Расстояние между стенками В = 460 мм

Площадь сечения главной балки в пролете:

 

F₁=2∙48∙0,6=57,6 см²=0,00576 м²;

F₂=2∙118,8∙0,5=118,8см²=0,01188 м²;

 

F=F₁+F₂=0,00576+0,01188= 0,01764 м

Момент инерции относительно оси  х-х 

поясов:

,

Где h, b, h₁,δ, δ₁ – геометрические параметры

Стенок:

 

 

 

Всего сечения:

 

 

Момент сопротивления  относительно оси х-х:

 

      

                    

  Момент инерции относительно оси у-у

поясов:

               

 

стенок:

       Всего сечения:

 

       

Момент  сопротивления относительно оси  у-у

                           

  

 

Геометрический размер приведен на Рис.3.2.а

Площадь опорного сечения поясов главной  балки:

2*48*0,6=57,6 см= 0,00576 м

Стенок:

  2*66,8*0,5=66,8 см= 0,00668 м

Всего сечения:

F=57,6+66,8=124,4 см=0,01244 м

Момент инерции относительно оси х-х

Поясов:

 

Стенок:

Всего сечения:

   I_общ   =268747+16941,4=285688,4 см⁴

 

Момент  сопротивления относительно оси  х-х

 

  Момент инерции относительно оси у-у

 

Поясов:

          

  

Стенок:

   

  

Всего сечения:

 

      I_y=11059,2+16941,4=28000,6 см

 

 

Момент сопротивления относительно оси у-у:

 

Геометрический размер основного сечения концевой балки  приведен на рис.3.3.

Момент инерции сечения  относительно оси х-х

Поясов: 

 Стенок:

              

 

 

Всего сечения:

I_x= 176001,6+17114,9=193116,6 см⁴

 

 

Момент сопротивления относительно оси х-х

 

          

Момент инерции относительно оси  у-у 

Поясов:

         

Стенок:

Всего сечения:

 

        I_y=10416,6+17114,9=27513,5 см⁴

 

Момент сопротивления относительно оси у-у 

 Определение расчетных нагрузок на узлы металлоконструкций и усилий в них.

В качестве основных нагрузок приняты  веса отдельных узлов крана.

Главной балки G_гл.б.=20030 Н

Кабины управления G_к=9000 Н

Фермы ограждения G_огр=7000 Н

Площадки с настилом G_пл=8000 Н

Механизма передвижения G_м.п.=27400 Н

Рис.3.4. Схема нагрузок на главную балку

 

 

 

Рис. 3.5. Схема к определению  моментов кручения:

а. От подвижных инерционных нагрузок;

б. От распределенных инерционных  нагрузок.

             

  Постоянные сосредоточения нагрузки для балки со сторон механизмов передвижения:

Р=n_д*G_мп=1,2*27400=32880 Н

Со стороны  кабины управления:

Р_к=n_д*G_к=1,2*9000=10800 Н

 

Подвижные нагрузки:

F_1рас=F_2pac=G_т+n_д*Q=21000+1.4*100000=161000 Н

где

n=1,4-для кранов общего назначения среднего режима работы.

 

Подвижные нагрузки (инерционные) на поперечные оси ходовых колес тележки

 

F_1р=F_2p=0.1*(G+Q)=0.1*(21000+100000)=12100Н

D1r= D2r=0,1*(G+ Q)=0,1*(21000+100000)=12100 Н

Продольная  горизонтальная инерционная нагрузка при торможении тележки

Момент кручения от подвижной  инерционной нагрузки (Рис.3.5. а)

 

Мкр= (F_1p+F_2p)*hon/2=(12100+12100)*0,30=7260 Н*м

Момент кручения от распределенной инерционной нагрузки (Рис.3.5.б.)

Мкр= -P₁* ½ (м/2- hon/2) = -1030,4* 16,5/2 *(0,9/2 * 0,6/2) =-1275,12   Н * м

 

Момент кручения от сосредоточенных  инерционных нагрузок Р и Рк не принимается в расчет ввиду их незначительной величины.

 

Расчетный момент кручения от горизонтальных нагрузок.

М кр.рост = М кр + М кр = 7260-1275,12=5984,88 Н * м

Главная балка, расположенная  со стороны токоподвода испытывает такую  же распределенную  нагрузку.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электрооборудование

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3. Электрооборудование

3.1. Требования к электрооборудованию со стороны механизмов

Кран мостовой грейферный грузоподъёмностью 10 т предназначен для подачи сырья (глины) на кирпичном заводе. Кран работает в условиях повышенной влажности, загрязнённости, а также с материалом большой насыпной плотности в закрытом помещении. Кран должен обеспечивать равномерную подачу глины к транспортирующим машинам для последующей обработки. Поэтому к электрооборудованию крана предъявляются особые требования:

электрооборудование крана  должно соответствовать требованиям  техники безопасности;

смыкание челюстей грейфера должно производиться на скорости, исключающей удар;

для исключения искрообразования необходимо использовать электродвигатели со встроенным тормозом;

целесообразно применять  асинхронный двигатель переменного  тока с короткозамкнутым ротором.

Кран работает в закрытом помещении. Нормальные значения температур при работе крана от -35 С до +35 С.

В механизме подъёма  необходимо применять конечные выключатели.

3.2. Описание  работы  схемы

 

В системе электропривода не предусмотрено ограничение ускорения  при спуске: двигатель включается непосредственно на полное напряжение сети.

Ограничение момента при переходе с высокой скорости на низкую производится введением в одну из фаз статорной цепи дополнительного сопротивления. Ограничивающее сопротивление выключается в функции времени при достижении низшей скорости. Управление механизмом производится из кабины.

Катушки механизма тормоза  включаются с помощью контактора КПТ и КГТ.

Схема составлена таким образом, что  спуск грейфера происходит только при  открытом грейфере, а подъём - при  закрытом.

Включить линейный контактор возможно когда все рукоятки контроллеров установлены в нулевое положение. Повторное включение контактора после того, как он будет отключен от сети по какой-либо причине, может быть произведено только тогда, когда рукоятки всех контроллеров будут установлен в нулевое положение.

Контроллер имеет по четыре положения при подъёме и спуске грузов. При подъёме на первом положении командоконтроллера реализуется минимальный пусковой момент, на втором положении производится подъём с малой скоростью, на третьем - переход с малой скорости на большую и на четвёртой - подъём или спуск с наибольшей скоростью.

В схеме с помощью контакторов  КПТ и КГТ предусмотрено включение  электромагнитного тормоза для  обеспечения механического торможения до полной остановки.

Срабатывание контактора КМ приведёт к срабатыванию контактора КТ, благодаря чему получит питание электромагнит тормоза и двигатель будет расторможен.

При включении контактора КБ оказывается  подключенной к сети обмотка статора  двигателя с меньшим числом полюсов (быстроходная), и двигатель разгоняется до максимальной скорости.

При переводе рукоятки контроллера  из положения 4 в положение 3 и 2 отключается  контактор КБ и включается контактор  КМ. К сети подключается вторая обмотка  статора с большим числом полюсов (тихоходная). Двигатель начинает тормозиться и работает в генераторном режиме с введённым в одну из фаз статора дополнительного сопротивления.

При отключении контактора КМ двигатель  отключается и электромеханический  тормоз Т, потеряв питание, зажимает колодки. Происходит механическое торможение электропривода.

Управление схемой осуществляется на постоянном токе. Для выпрямления  переменного тока применены блоки  А1... А5.

3.3. Обоснование выбора оборудования

 

Для механизмов крана целесообразно  применять двухскоростные асинхронные  двигатели с короткозамкнутым ротором. Т.к. в двигателях постоянного тока в коллекторе может происходить искрение, то необходимо применять асинхронные двигатели переменного тока. Так же для исключения искрообразования целесообразно применять асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, а не с фазным.