Подъемно транспортная установка

     Найдем общее время работы механизма:

z_p =60·14· 20000·5 = 85·10⁶

     Таким образом,

k_д = 1 ∙ 0,88 = 0,88

     Расчетный крутящий момент на  тихоходном валу редуктора при  подъеме номинального груза в период установившегося движения

Н∙м

где  z_кб - число ветвей каната, навиваемых на барабан, z_кб = 1;

      r_б - радиус барабана, r_б = D_б/2 = 416,5/2 = 208,25 мм

     Окончательно рассчитаем Т_p:

Т_p = 5300 ∙ 0,88 = 4664 Н∙м.

     Второе условие - передаточное число редуктора и. не должно отличаться от требуемого передаточного числа и_р.тр. более чем на ± 15%:

     Предварительно определим минимальное межосевое расстояние А редуктора, которое необходимо, чтобы был обеспечен минимальный зазор при монтаже сборочных единиц выбранной кинематической схемы механизма подъема (см. рис. 1.)

где D_max - максимальный диаметр барабана, D_max = 500 мм (см. рис. 3.);

      В₁ - максимальный размер электродвигателя по ширине, В₁/2=В₄ = 156,5 мм (см. рис.4.7);

      - минимальный зазор, необходимый между электродвигателем и барабаном, = 40 мм.

мм

     Выбираем редуктор цилиндрический  двухступенчатый типа Ц2У-315Н [1, табл. П.5.3].

     T_н.д.=7,6 кН∙м; u_р = 50;  a_wt =315 мм; a_wб = 200 мм; A_w=515 мм; L = 1040 мм; L₄=365 мм; L₅=300мм; L₆=420 мм;  B = 395 мм; d₁ =70; d_б.в.=50 мм; d_т.в.=110 мм    

Первое условие  выполнено Т_р.э. Т_р.н.:

4664

7600

     Второе условие выполнено:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8. Редуктор цилиндрический двухступенчатый типа Ц2У-315Н

 

 

 

 

 

 

Конструктивной  особенностью этих типов редукторов является возможность исполнения конца  тихоходного вала с зубчатым венцом и расточкой для размещения опоры  оси барабана. Делительный диаметр  зубчатого венца тихоходного  вала редуктора конструктивно вписывается в размеры барабана (рис.9.).

 

 

рис. 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Выбор муфты с тормозным  шкивом

    

Для соединения валов двигателя и редуктора  выбираем муфту зубчатую с тормозным шкивом. Данная муфта хорошо компенсирует возможные неточности монтажа и может передавать большие крутящие моменты. Типоразмер муфты выбирается по диаметрам концов, соединяемых данной муфтой валов, и расчетному крутящему моменту.

     Диаметры концов валов:

     d_э.дв = 40мм (электродвигателя);

     d_{Р.быстр.} = 50 мм - (редуктора).

     Расчетный крутящий момент определяем:

 

T_p=k∙T_ном<[T_м]

 

     T_ном - номинальный крутящий момент на валу двигателя;

     k - коэффициент режима работы k = 3…5, принимаем k = 3

     [Т_м] - наибольший крутящий момент муфты (см. по паспорту).

с^-1

^Нм

Н∙м

   

 

 

 

 

 

 Выбираем зубчатую муфту с тормозным шкивом [3, табл. XXIII].

    

Рис. 10. Муфта  с тормозным шкивом

 

   

     Расточки выполняем под заказ.

     d₁ = 40 мм - расточка цилиндрическая;

     d = 50 мм - расточка коническая.

     Габаритные размеры и техническая  характеристика зубчатой муфты  с тормозным шкивом:

     D_T = 200 мм; В = 95 мм; d =(40 ... 55) мм; T_таx = 686 Н∙м; L = 170 мм; d₁ = (50 ... 69,5) мм;  D = 170 мм;  l  = 112 мм; l₁  = 55 мм;  G  = 15,8 кгс; GD ² =0,30 кгс∙м².

244,2 < 686 (условие выполнено).

 

11. Выбор тормоза

   

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

T_р.н. > T_р.т..

    

Расчетный тормозной  момент равен:

T_р.т.. = k_т ∙ T_ст.т.

где  k_m  - коэффициент запаса торможения, к_т = 1,75 [1,табл.2.6];

 

Рис. 4.11. Тормоз с одноштоковым электрогидравлическим  толкателем ТКГ-200.

      Т_{ст т} - статический крутящий момент при торможении

где и_мех - общее передаточное число механизма, и_мех = и_п ∙ и_р =2 ∙ 50 = 100;

     Определяем максимальное значение КПД (1,табл. 2.20):

 Н∙м

     Таким образом, T_pm = 1,75 ·94,17 = 164,8 Н∙м.

     Выбираем тормоз с одноштоковым электрогидравлическим толкателем ТКГ - 200 [1, табл. П.7.3.] рис. 11.

     Техническая характеристика и  габаритные размеры:

     L = 603 мм; l = 530 мм; а = 265 мм; H = 436 мм; h₁ = 200 мм; h₂ = 170 мм; В = 213 мм; D = 200мм; Т= 300 Н·м

 

T_р.н. > T_р.т..

300 > 164,8 (условие выполнено).

 

 

 

12. Проверка двигателя на время  разгона

 

     Двигатель должен разгонять механизм  за достаточно короткое время,  иначе уменьшится производительность  крана. С другой стороны, если  оно будет слишком мало, то  разгон будет сопровождаться  большим ускорением, что скажется  на прочности элементов конструкции, устойчивости груза и т.д. Для механизма подъема груза наибольшее время разгона получается при разгоне на подъем. Его можно определить по приближенной формуле:

где  - угловая скорость двигателя, с^-1;

      J_мех.р -_. приведенный к валу двигателя момент инерции при разгоне всех движущихся частей механизма, включая поступательно движущиеся массы, кг∙м²;

      T_п.ср. - среднепусковой момент двигателя, Н∙м;

      Т_ст.р - момент статических сопротивлений при разгоне, приведенный к валу двигателя, Н∙м.

     Значение Т_п._ср. определятся по формуле:

где ψ_п.ср. - кратность среднепускового момента двигателя ψ _{п ср} = 1,3...2,6 [1, табл. 2.17], принимаем ψ_п.ср. = 1,6;

      T_дв.н. - номинальный крутящий момент на валу двигателя:

Н∙м;

Тп.ср = 1,6·81,4 = 130,24 Н·м

     Значение J_мех.р равно: J_мех.р = J_вp. + J_пост.р.

     Здесь J_вp - момент инерции при разгоне всех вращающихся частей механизма, приведенный к валу двигателя:

где δ =1,1. ..1,15 - коэффициент учета инерции вращающихся масс, расположенных на последующих валах механизма, принимаем δ =1,1;

     J₁ - момент инерции вращающих масс, расположенных на первом валу, равный сумме моментов инерции ротора двигателя J_дв , муфты J_м, тормозного шкива J_т.шк.;

      J_nocm.p. - момент инерции при разгоне поступательно движущихся частей механизма плюс груза, приведенный к валу двигателя.

     Определяем J_nocm.p.:

     т_п - масса полиспаста, кг;

     т_гр- масса груза, кг;

     r_б - радиус барабана, м;

т_пост = 5000 + 70,6 = 5070,6 кг

u_мех = u_р ∙ u_п = 50 ∙ 2 = 100

 кг∙м²

     Так как в каталогах на двигатель и муфту с тормозным шкивом даются маховые моменты GD² , то используем соотношение между моментом инерции и маховым моментом:

 

где g -ускорение свободного падения, м/с²;

      G_iD_i² - маховый момент вращающейся массы на валу электродвигателя, Н∙м.

 кг∙м²

 кг∙м²

 кг∙м²

 кг∙м²

J_мех.р = 0,2 + 0,024 = 0,224 кг∙м²

     Момент статических сопротивлений при разгоне, приведенный к валу двигателя Т_ст.р. определяется:

 Н∙м

 с

     Время разгона механизма подъема принимают 1.. .2 с.

     Проверяем среднее ускорение а. Оно не должно превышать рекомендуемую величину а = 0,15 м/с² [1, табл. 2.16].

     Определим фактическую скорость подъема груза:

 м/мин.

     Отличие от заданной скорости:

     Допускается отклонение фактической скорости от заданной на ±10%.

 м/с²

     Это значение практически равно допускаемому ускорению.

 

13. Проверка времени торможения

 

     Действительное время торможения механизма подъема для выбранного тормоза будет равно:

где п_дв - частота вращения вала электродвигателя, п_дв =880 мин^-1;

     T_р.н. - номинальный тормозной момент тормоза, T_р.н. = 300 Н∙м (принимается по справочнику);

      T_р.т. - расчетный тормозной момент, T_р.т. = 164,8 Н∙м (рассчитан ранее);

     Q - масса груза с подвеской, Q=5070,6 кг;

     D_б -диаметр барабана, D₆=0,4165 м;

     и_п - кратность полиспаста, и_п = 2;

     и_р   - передаточное число редуктора, и_р = 50;

     - коэффициент, = 1,1…1,15, принимаем меньшее значение = 1,1;

     J_мех   - приведенный к валу электродвигателя момент инерции, J_мех =0,224 кг∙м² (рассчитан ранее);

     η_мех =КПД механизма, η_мех =0,91.

 с.

 

14. Уточнение кинематической схемы  механизма подъема

 

     После расчета и подбора всех  узлов, проверочного расчета механизма  подъема, необходимо убедиться,  что кинематическая схема механизма  подъема не изменится. В данном случае выбранная раньше кинематическая схема не изменилась.

 

 

 

 

 

 

Рис. 12. Уточненная кинематическая схема механизма  подъема

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Подъемно-транспортные установки. Раздел. Грузоподъемные машины(Первый тип задач): методические указания и задания/под ред.И.Н. Ковальчук.- Калининград: КГТУ, 2004.-64с.
2. Подъемно-транспортные установки. Раздел. Грузоподъемные машины часть ІІ: методические указания к расчету механизма подъема/ под ред. И.Н. Ковальчук.- Калининград: КГТУ, 2005.- 69с.
3. Казак С.А. Курсовое проектирование грузоподъемных машин: учеб. пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов / С.А.Казак, В.Е.Дусье, Е.С.Кузнецов. - М.: Высш. шк., 1989. - 319 с.
4. Павлов Н.Г. Примеры расчетов кранов / Н.Г.Павлов.  - 2-е. изд., перераб. - Л.: Машиностроение, 1967. - 347 с.