3 Расчет крановых механизмов

3.1 Расчет механизма подъема груза

Принципиальная схема механизма подъема представлена на рисунке 3.1.


Рисунок 3.1 – Схема механизма подъема груза
Натяжение каната на барабане при подъеме груза определяем по формуле (3.1):

(3.1)
где m_гр – масса груза, m_гр = 10000 кг;

_бл – КПД блока, принимаем _бл = 0,98;

Z_k – рядность полиспаста, Z_k = 1;

a_n – кратность полиспаста, A_n = 2;

t – число отклоняющих блоков,t = 2;

Тогда по формуле (3.1) получим:

КПД полиспаста определяется по формуле (3.2):
(3.2)
После подстановки получаем:

По правилам Ростехнадзора разрывное усилие рассчитывается по формуле (3.3):

F_оF_maxZ_p (3.3)
где Z_p = 7,1 – коэффициент запаса прочности для режима работы 5М;

Тогда по формуле (3.3) получаем:
F_о = 51588  7,1 = 549313 Н = 366,3 кН
Выбираем канат: полиэтиленовый канатов марки "Dyneema"

диаметр каната d_k = 18 мм = 0,018 м;

предел прочности _в = 2920;

Диаметр барабана рассчитываем по формуле (3.4):
D_б = n₁d_k (3.4)
где n₁ = 22,4 – коэффициент выбора для режима 5М;

тогда по формуле (3.4) получаем:
D_б = 22,4  0,018 = 0,40 м

D_б = D_бл = 0,40 м

где D_бл – диаметр блока, м;

Принимаем шаг нарезки на барабане р = 14;

Длину нарезаемого участка определяем по формуле (3.5):
l_н = р(z_p+z_н+z_кр) (3.5)
где z_н = 1,5 – число запасных витков;

z_кр = 3,2 – число витков крепления;

---

По формуле (3.5) имеем:
l_н = 14  (7,1 + 1,5 + 3,2) = 165,2 мм

Общая длина барабана с учетом крепления на станке для точения канавок состоит l_б = 220 мм.

Так как l_б  3D_б, то проверку на прочность и устойчивость не проводим.

Минимальная толщина стенки барабана:
 = 0,01D_б + 3 мм = 0,01  650 + 3 = 9,5 мм
С учетом износа принимаем  = 15 мм.

Напряжение сжатия на внешней поверхности барабана находим по формуле (3.6):

(3.7)
После подстановки получаем:

где [] = 160 МПа – допускаемое напряжение для Сталь 3;

  []

Статическую мощность электродвигателя определяем по формуле (3.7):
(3.7)
где _гр = 0,51 м/с – скорость подъема груза;

_м = 0,85 – КПД механизма;

Подставив в формулу (3.7) получим:

По каталогу выбираем электродвигатель серии MTF 311-6 со следующими параметрами:

Номинальная мощность: P_ном = 11 кВт – для ПВ = 40%;

Частота вращения вала электродвигателя: п = 945 об/мин;

Максимальный пусковой момент: М_мах = 320 Н  м;

Момент инерции ротора: I_p = 0,225 кгм²;

Требуемое передаточное отношение редуктора определяем по формуле (3.8):

(3.8)
где n_бар – частота вращения барабана механизма подъема, определяем по формуле (3.9):

(3.9)
Подставляя значения получаем:

Подставляя (3.9) в формулу (3.8) получаем:

Момент на тихоходном валу рассчитываем по формуле (3.10):
(3.10)
Подставляя значения в формулу (3.10) получаем:

По каталогу выбираем редуктор Ц2У-250 с передаточным числом 35,5, мощностью на быстроходном валу 10,4 кВт, номинальным моментом на тихоходном валу М_тих^н = 4 кНм, радиальной нагрузкой на тихоходном валу

---

 = 16 кН и КПД  = 0,97;

Тормоз выбираем по расчетному тормозному моменту:
М_т = К  М_с^т (3.11)
где К = 1,5 – коэффициент запаса торможения;

М_с^т – статический крутящий момент при торможении, Нм;
(3.12)
где _общ = _ред_п_бар_м = 0,96  0,95  0,98  0,98 = 0,87
Подставляя значении в формулу (3.12) получаем:

Подставляя (3.12) в формулу (3.11) получаем:
М_т = 1,5  660 = 990 Нм
По каталогу выбираем тормоз ТКГ-400 с М_т = 1500 Нм и регулируем его на 1000 Нм.

Выбираем шкив-муфту МУВП-1 с тормозным шкивом диаметром – 200 мм, наибольшим передаваемым моментом – 500 Нм и моментом инерции I_м = 0,125 кгм².

3.2 Проверочный расчет механизма подъема груза

Проверку двигателя на нагрев проведем по эквивалентному крутящему моменту из условия:
М_э М_дв.н. (3.13)
где М_э – эквивалентный крутящий момент;

М_дв.н. – номинальный крутящий момент на валу электродвигателя;

М_дв.н. = 320 Нм;
(3.14)
где М_ст.под, М_ст.оп – статический момент при подъеме и опускании j-го груза;

t_p.j – время разгона при работе с j-м грузом;

t_y.под., t_y.оп. – время установившегося движения при подъеме и опускании;

(3.15)

(3.16)
П
ринимаем, что за рабочий цикл производится 10 подъемов и опусканий груза. На рисунке 3.2 представлен график загрузки механизма подъема для режима работы 5М.
Рисунок 3.2 – График нагрузки механизма подъема для режима работы 5М
Q₁ = Q_н = 147,2 кН – 2 раза;

Q₂ = 0,75Q_н = 110,4 кН – 4 раза;

Q₃ = 0,195Q_н = 28,7 кН – 1 раз;

Q₄ = 0,05Q_н = 7,4 кН – 3 раза;
По формулам (3.15) и (3.16) получаем:

---

Время разгона при подъеме и опускании груза находим по формулам (3.17) и (3.18) соответственно:
(3.17)
(3.18)
где _дв.п =  n_дв /30 = 3,14  945/30 = 98,91 с ^-1;
_дв.о = 2  _с- _дв.п
где _с – синхронная частота, с^-1;
_с = 2    f /р
где р = 3 – число пар полюсов;

f = 50 – частота, Гц;

_с = 2  3,14  50 /3 = 104,7 с^-1

_дв.о = 2  104,7 – 98,91 = 110,5 с^-1
Среднепусковой момент двигателя рассчитываем по формуле (3.19):
М_п.ср =  М_дв.н (3.19)
где = 2 – кратность среднепускового момента;
М_дв.н = N_дв /_дв = 58000 / 104,7 = 554 Н  м
Подставив в формулу (3.19) получим:
М_п.ср = 2  554 = 1108 Н  м
Момент инерции механизма рассчитываем по формуле (3.20):
I_мех = I_вр + I_пост (3.20)
где I_вр – момент инерции вращающихся частей, кгм²;

I_пост – момент инерции поступательно движущихся частей, кгм²;
I_вр = 1,15(I_дв + I_муф) = 1,15(0,225 + 0,125) = 0,4 кгм²
где I_муф – момент инерции муфты, кгм²;

Момент инерции поступательно движущихся частей находим по формуле (3.21):

(3.21)

---

Подставляя полученные значения в формулу (3.20) получаем:
I_мех1 = 0,4 + 0,625 = 1,025 кгм²
I_мех2 = 0,4 + 0,468 = 0,868 кгм²
I_мех3 = 0,4 + 0,122 = 0,522 кгм²
I_мех4 = 0,4 + 0,031 = 0,431 кгм²
Подставляя полученные значения в формулы (3.17) и (3.18) получаем:








t_p.j = 2(1,13+0,06)+4(0,25+0,06)+(0,06+0,05)+3(0,04+0,04) = 4 с
Время установившегося движения находим по формулам (3.22) и (3.23):

(3.22)
(3.23)
где Н_ср = (0,5…0,8)Н – средняя высота подъема, м;

_под – скорость подъема груза, м/с;

_оп – скорость опускания груза, м/с;

Принимаем Н_ср = 32.
_под = _дв.пr_б / U_мех = 98,91  0,325 / 54 = 0,6 м/с
_оп = _дв.оr_б / U_мех = 110,5  0,325 / 54 = 0,67 м/с
Подставив значения в формулы (3.22) и (3.23) получим:


t_у.п. = 10  53,3 = 533 с
t_у.о. = 10  47,8 = 478 с
 = 0,65 – коэффициент учитывающий ухудшение охлаждения двигателя в процессе пуска.

Подставив значения полученные по формулам (3.15-3.19) и (3.22-3.23) в выражение (3.14) получим:

М_э  М_дв.н, так как заданное условие выполняется, следовательно двигатель перегреваться не будет.

3.3. Расчет механизма изменения вылета стрелы.

Исходные данные:

Грузоподъемность крана при всех вылетах наибольший вылет наименьший вылет Амин = 15м

---

Смотрите также файлы

• 4. Технология машиностроения 1 Анализ технологичности детали.docx

• 5. Эксплуатационный раздел. Подготовительные работы.docx

• 6 Охрана труда и защита окружающей среды 1 Задачи в области охраны труда.docx

• 7 Общее положение по определению экономической эффективности башенного крана.docx

• Гибким тяговым органом является канат. В башенных кранах наиболее распространены стальные канаты двойной свивки.docx