Файл: Курсовая работа Проектирование мостового крана студент гр. М41 Н. С. Кравченко Новосибирск 2012.doc
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 130
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МПа;
где [ σ сж] = 110 МПа - допускаемое напряжение сжатия для стального барабана;
f = 0,7 - 0,8 - коэффициент, учитывающий влияние упругой деформации каната и барабана.
МПа;
77 МПа < 110 МПа.
При условии Lп > 3Dб барабаны рассчитывают на прочность от деформации кручения и изгиба.
Lп = 1160 мм < 3Dб = 2430мм.
Выбираем барабан: полная длина барабана – 1160 мм
диаметр барабана – 810 мм
1.6 Определение мощности и выбор электродвигателя
кВт;
где
= 0,3 - скорость подъёма, м/сек;
= 0,8 ÷ 0,85 - общий к.п.д. грузовой лебёдки.
По найденной Nст и ПВ 40% из табл.16/2/ выбираем двигатель MTH 612-8;
Nдв = 60 кВт; nдв = 575 об/мин; Iр = 5,25 кгм2.
1.7 Кинематический расчет привода. Выбор редуктора
Передаточное число редуктора механизма подъёма определяется по формуле:
u = nдв/nб;
где nдв - обороты двигателя, об/мин;
nб - обороты барабана, об/мин.
об/мин;
u = 575/14,15 = 40,6
По передаточному отношению из табл.12 /2/ выбираем исполнение II и передаточное число редуктора uр = 40,17. Редуктор РМ - 1000, N = 67 кВт,
nр = 600 об/мин.
1.8 Расчет и выбор тормоза
Тормоз выбираем по тормозному моменту
Нм
где kт = 2 - коэффициент торможения;
Мст - статический момент, Нм.
Нм;
По табл.V.2.23. /4/ выбираем тормоз ТКГ - 400 Мт = 1500 Нм, Iм = 4,8 кгм2.
1.9 Расчет двигателя на нагрев
Проверку двигателя на нагрев производим по формуле:
,
Нм;
,
где φ = 1,5 - 1,6 – кратность среднего пускового момента..
Нм;
Время цикла
Tц = 8tу + 2∑tпi , с;
где tу - время уставки, с;
tп - время пуска двигателя, с.
Рисунок 5 График загрузки механизма подъёма
Таблица1 К расчёту на нагрев
Время уставки:
с;
с.
Угловая скорость двигателя:
рад.
Средний квадратичный момент:
где ∑ Mстi - сумма статических моментов, Нм.
Средняя квадратичная мощность:
кВт < 60 кВт
Средняя квадратичная мощность двигателя меньше максимальной мощности двигателя, значит, выбранный двигатель подходит для рассчитываемого механизма подъема груза.
1.10 Компоновка механизма подъема
Чтобы выполнить компоновку механизма подъема груза по П-образной схеме должно выполняться следующее условие
А ≥ (Dб + Dдв) / 2
где А - межосевое расстояние выбранного редуктора, А = 850 мм,
Dб = 630 мм, Dдв = 933 мм. /3/,/4/.
(630 + 933) / 2 = 796,5 < 850,
принимаем схему компоновки П-образную.
2 Расчет механизма передвижения крана
2.1 Выбор и обоснование кинематической схемы механизма
Механизм передвижения тележки с центральным приводом колёс и тихоходным валом (рисунок 8) состоит из неприводной части - холостых ходовых колёс и приводной части - приводных ходовых колёс, электродвигателя, тормоза и редуктора, который устанавливается в середине пролёта моста. Электродвигатель устанавливаем серии MTH или MTF, редуктор - вертикальный (т.к. сам механизм на раме, а колёса под рамой) 2-3х ступенчатой серии ВК, ВКУ, ВКН. Редуктор должен обеспечивать не только расчётное передаточное отношение, но и согласовывать взаимное положение осей двигателя и колеса. Тормоз - нормальнозамкнутый, желательно длинноходовой, а если по компоновке не подойдёт, то короткоходовой с электромагнитом постоянного тока. Соединительные муфты – зубчатые (т.к. имеют небольшие размеры).
2.2 Определение нагрузок и расчет (выбор) геометрических параметров (ходовых частей)
Определим max и min нагрузку на ходовое колесо тележки в предположении равномерного распределения нагрузки по всем четырём колесам
кН;
где Gт =63 кН- вес тележки, Gкр =220 кН – вес крана.
кН.
Рассчитаем диаметр ходового колеса
, мм;
где kд =1,2 - коэффициент, учитывающий влияние вертикальной динамической нагрузки;
b = 100 мм - ширина головки подкранового рельса;
[q] = 8 МПа - допускаемое давление в зависимости от материала обода колеса, см. табл.15/2/;
Pэкв - эквивалентная нагрузка на колесо, кН:
кН,
где kр - коэффициент, учитывающий характер работы в зависимости от режима: Т,
kр = 1,3;
Кн =
- коэффициент, учитывающий переменность нагрузки.
Кн =
;
мм.
Примем стандартное значение Dк = 400мм, колёса цилиндрические двухребордные.
Число колёс в одной опоре:
Z = Pмах / [р],
где [р] = 200 … 250 кН допускаемая нагрузка на одно колесо, при железобетонных и металлических шпалах.
Z = 186,5 /200;
Z = 0,93
Принимаем 1 колесо под одной опорой.
2.3 Расчет сопротивлений, действующих на механизм
Сопротивление передвижению тележки - Wпер определяется как сумма сопротивлений от трения в ходовой части - Wт, от уклона пути - Wук и силы инерции Wи:
, кН
Каждая из этих составляющих сопротивлений находится из выражений:
кН,
где Gт и Qн - вес тележки и груза, кН;
kр = 1,5 - коэффициент, учитывающий трение реборд и ступиц колёс для тележек;
µц = 0,015 - коэффициент трения в подшипниках качения: для шариковых и роликовых подшипников;
dц = 50 мм – диаметр цапфы колеса
– для тележек
f = 0,5 – 0,6 мм - коэффициент трения колеса по рельсу,
кН,
где γ = 0,002 - угол уклона подкрановых путей.
кН,
где а = 0,15м/с2 - ускорение передвижения машины.
кН.
Принято по одному приводному колесу на каждой рельсовой нити.
Проверим запас сцепления
,
где ∑Pпр - суммарная нагрузка на приводные колёса, кН:
где k = 1,1 - 1,2;- коэффициент запаса;
μсц = 0,12 - коэффициент сцепления колёс с рельсом;
μц = 0,015 – 0,02 - коэффициент трения подшипников, приведённый к цапфе колеса.
кН,
.
2.4 Определение мощности и выбор электродвигателя
Мощность электродвигателя механизма передвижения рассчитывается по формуле
кВт,
где
- скорость передвижения тележки,
ηпр - к.п.д. привода (ηпр = 0,8 - 0,85).
По найденной Nдв и ПВ 40% из табл. II. 1.11 /3/ выбираем двигатель MTН 312 - 6; Nдв = 15 кВт; nдв = 950 об/мин; Iр = 0,255 кгм2.
2.5 Кинематический расчет и выбор редуктора
Общее передаточное число механизма uоб равно
,
где nк - число оборотов ходового колеса:
об/мин,
,
По передаточному числу, частоте вращения быстроходного вала и режиму работы выбираем редуктор РМ - 350, i=10,35, N=21,8 кВт см. табл. 4.10 /1/.
2.6 Расчет и выбор тормоза
Тормоз выбирается по каталогу по величине расчётного тормозного момента - Мт (Нм)
Нм,
где β - коэффициент запаса торможения ( β = 1,1 - 1,3 ).
Выбираем колодочный длинноходовой тормоз ТКГ - 200, Мт = 300 Нм,
Iм = 0,32 кгм2 по табл. V.2.23. /4/.
2.7 Расчет двигателя на время пуска
Время разгона крана до номинальной скорости вверх по уклону вычисляют по формуле:
,
где
, 
кНм,
с.
Для нормальной работы крана, время пуска-торможения должно быть равно до 8 с. Расчетное время входит в этот интервал, значит двигатель для механизма выбран правильно и может быть установлен на кран.
3 Выбор приборов безопасности для рассчитанных механизмов
Для механизма подъема груза устанавливаем следующие приборы безопасности:
где [ σ сж] = 110 МПа - допускаемое напряжение сжатия для стального барабана;
f = 0,7 - 0,8 - коэффициент, учитывающий влияние упругой деформации каната и барабана.
МПа;77 МПа < 110 МПа.
При условии Lп > 3Dб барабаны рассчитывают на прочность от деформации кручения и изгиба.
Lп = 1160 мм < 3Dб = 2430мм.
Выбираем барабан: полная длина барабана – 1160 мм
диаметр барабана – 810 мм
1.6 Определение мощности и выбор электродвигателя
кВт;где
= 0,3 - скорость подъёма, м/сек; = 0,8 ÷ 0,85 - общий к.п.д. грузовой лебёдки.По найденной Nст и ПВ 40% из табл.16/2/ выбираем двигатель MTH 612-8;
Nдв = 60 кВт; nдв = 575 об/мин; Iр = 5,25 кгм2.
1.7 Кинематический расчет привода. Выбор редуктора
Передаточное число редуктора механизма подъёма определяется по формуле:
u = nдв/nб;
где nдв - обороты двигателя, об/мин;
nб - обороты барабана, об/мин.
об/мин;u = 575/14,15 = 40,6
По передаточному отношению из табл.12 /2/ выбираем исполнение II и передаточное число редуктора uр = 40,17. Редуктор РМ - 1000, N = 67 кВт,
nр = 600 об/мин.
1.8 Расчет и выбор тормоза
Тормоз выбираем по тормозному моменту
Нмгде kт = 2 - коэффициент торможения;
Мст - статический момент, Нм.
Нм;По табл.V.2.23. /4/ выбираем тормоз ТКГ - 400 Мт = 1500 Нм, Iм = 4,8 кгм2.
1.9 Расчет двигателя на нагрев
Проверку двигателя на нагрев производим по формуле:
,
Нм;
,
где φ = 1,5 - 1,6 – кратность среднего пускового момента..
Нм;Время цикла
Tц = 8tу + 2∑tпi , с;
где tу - время уставки, с;
tп - время пуска двигателя, с.
Рисунок 5 График загрузки механизма подъёма
Таблица1 К расчёту на нагрев
-
Qн = 200000Н
Q1 = 150000Н
Q2 = 390000Н
Q3 = 10000Н
Si, Н
50500
37870
9840
2520
Mстi, Нм
1060
795
206,7
53
4,7
3,5
9,2
0,23
4151,38
6682,13
12300,4
13768,23
tп, сек
1,67
1,03
0,56
0,5
Время уставки:
с; с.Угловая скорость двигателя:
рад.Средний квадратичный момент:
где ∑ Mстi - сумма статических моментов, Нм.
Средняя квадратичная мощность:
кВт < 60 кВтСредняя квадратичная мощность двигателя меньше максимальной мощности двигателя, значит, выбранный двигатель подходит для рассчитываемого механизма подъема груза.
1.10 Компоновка механизма подъема
Чтобы выполнить компоновку механизма подъема груза по П-образной схеме должно выполняться следующее условие
А ≥ (Dб + Dдв) / 2
где А - межосевое расстояние выбранного редуктора, А = 850 мм,
Dб = 630 мм, Dдв = 933 мм. /3/,/4/.
(630 + 933) / 2 = 796,5 < 850,
принимаем схему компоновки П-образную.
2 Расчет механизма передвижения крана
2.1 Выбор и обоснование кинематической схемы механизма
Механизм передвижения тележки с центральным приводом колёс и тихоходным валом (рисунок 8) состоит из неприводной части - холостых ходовых колёс и приводной части - приводных ходовых колёс, электродвигателя, тормоза и редуктора, который устанавливается в середине пролёта моста. Электродвигатель устанавливаем серии MTH или MTF, редуктор - вертикальный (т.к. сам механизм на раме, а колёса под рамой) 2-3х ступенчатой серии ВК, ВКУ, ВКН. Редуктор должен обеспечивать не только расчётное передаточное отношение, но и согласовывать взаимное положение осей двигателя и колеса. Тормоз - нормальнозамкнутый, желательно длинноходовой, а если по компоновке не подойдёт, то короткоходовой с электромагнитом постоянного тока. Соединительные муфты – зубчатые (т.к. имеют небольшие размеры).
2.2 Определение нагрузок и расчет (выбор) геометрических параметров (ходовых частей)
Определим max и min нагрузку на ходовое колесо тележки в предположении равномерного распределения нагрузки по всем четырём колесам
кН;где Gт =63 кН- вес тележки, Gкр =220 кН – вес крана.
кН.Рассчитаем диаметр ходового колеса
, мм;где kд =1,2 - коэффициент, учитывающий влияние вертикальной динамической нагрузки;
b = 100 мм - ширина головки подкранового рельса;
[q] = 8 МПа - допускаемое давление в зависимости от материала обода колеса, см. табл.15/2/;
Pэкв - эквивалентная нагрузка на колесо, кН:
кН,где kр - коэффициент, учитывающий характер работы в зависимости от режима: Т,
kр = 1,3;
Кн =
- коэффициент, учитывающий переменность нагрузки.Кн =
; мм.Примем стандартное значение Dк = 400мм, колёса цилиндрические двухребордные.
Число колёс в одной опоре:
Z = Pмах / [р],
где [р] = 200 … 250 кН допускаемая нагрузка на одно колесо, при железобетонных и металлических шпалах.
Z = 186,5 /200;
Z = 0,93
Принимаем 1 колесо под одной опорой.
2.3 Расчет сопротивлений, действующих на механизм
Сопротивление передвижению тележки - Wпер определяется как сумма сопротивлений от трения в ходовой части - Wт, от уклона пути - Wук и силы инерции Wи:
, кНКаждая из этих составляющих сопротивлений находится из выражений:
кН,где Gт и Qн - вес тележки и груза, кН;
kр = 1,5 - коэффициент, учитывающий трение реборд и ступиц колёс для тележек;
µц = 0,015 - коэффициент трения в подшипниках качения: для шариковых и роликовых подшипников;
dц = 50 мм – диаметр цапфы колеса
– для тележекf = 0,5 – 0,6 мм - коэффициент трения колеса по рельсу,
кН,где γ = 0,002 - угол уклона подкрановых путей.
кН,где а = 0,15м/с2 - ускорение передвижения машины.
кН.Принято по одному приводному колесу на каждой рельсовой нити.
Проверим запас сцепления
,где ∑Pпр - суммарная нагрузка на приводные колёса, кН:
где k = 1,1 - 1,2;- коэффициент запаса;
μсц = 0,12 - коэффициент сцепления колёс с рельсом;
μц = 0,015 – 0,02 - коэффициент трения подшипников, приведённый к цапфе колеса.
кН,
.2.4 Определение мощности и выбор электродвигателя
Мощность электродвигателя механизма передвижения рассчитывается по формуле
кВт,где
- скорость передвижения тележки,ηпр - к.п.д. привода (ηпр = 0,8 - 0,85).
По найденной Nдв и ПВ 40% из табл. II. 1.11 /3/ выбираем двигатель MTН 312 - 6; Nдв = 15 кВт; nдв = 950 об/мин; Iр = 0,255 кгм2.
2.5 Кинематический расчет и выбор редуктора
Общее передаточное число механизма uоб равно
,где nк - число оборотов ходового колеса:
об/мин, ,По передаточному числу, частоте вращения быстроходного вала и режиму работы выбираем редуктор РМ - 350, i=10,35, N=21,8 кВт см. табл. 4.10 /1/.
2.6 Расчет и выбор тормоза
Тормоз выбирается по каталогу по величине расчётного тормозного момента - Мт (Нм)
Нм,где β - коэффициент запаса торможения ( β = 1,1 - 1,3 ).
Выбираем колодочный длинноходовой тормоз ТКГ - 200, Мт = 300 Нм,
Iм = 0,32 кгм2 по табл. V.2.23. /4/.
2.7 Расчет двигателя на время пуска
Время разгона крана до номинальной скорости вверх по уклону вычисляют по формуле:
,где
, кНм, с.Для нормальной работы крана, время пуска-торможения должно быть равно до 8 с. Расчетное время входит в этот интервал, значит двигатель для механизма выбран правильно и может быть установлен на кран.
3 Выбор приборов безопасности для рассчитанных механизмов
Для механизма подъема груза устанавливаем следующие приборы безопасности:
-
о
граничитель высоты подъема груза. Концевой выключатель срабатывает при соприкосновении с размыкающим грузом корпуса грузозахватного устройства, при срабатывании ограничителя отключается электродвигатель механизма подъёма. Ограничитель устанавливаем на раме тележки;