Расчет механизма подъема груза

     Примем  коэффициент сцепления ходовых  колес с рельсами j=0,12, коэффициент запаса сцепления k_j=1,1.

     Вычисляем максимально допустимое ускорение  грузовой тележки при пуске в  предположении, что ветровая нагрузка F^p=0, м/с²

     _jjm

     где:   z_пр- число приводных колес;

     z – общее число ходовых колес;

     j - коэффициент сцепления ходовых колес с рельсами: при работе на открытом воздухе j=0,12

     f – коэффициент трения (приведенной к цапфе вала) в подшипниках опор вала ходового колеса

     m - коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам м;

     d_k – диаметр цапфы вала ходового колеса, м:

     k_p – коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивления от трения реборд ходовых колес

     Средний пусковой момент двигателя, Н*м:

     Тср.п=(1,5…1,6)*Tном=1,5*23,6=35,4

     Наименьшее  допускаемое время пуска по условию  сцепления, с:

     t_доп=v/a_max=0,58/0,242=0,14

     Момент  статических сопротивлений при  работе тележки без груза Н*м:

     Тс=F’_перD_к/2u_рh=259*0,25/2*20*0,85=1,9

     F_пер`=Rpmg(fdk+2м)D_k=1.5*2000*9.81(0.02*0.05+2*0.0006)/0.25=259

     Момент  инерции ротора двигателя Iр=0,09 кг*м² и муфты быстроходного вала Iм=0,004

     I=Ip+Iм=0,12+0,005=0,125 кг/м²

     Фактическое время пуска механизма передвижения тележки с грузом, с:

     t_п.г=(d*I*n/9,55(Т_ср.п-Т_с))+9,55*(Q+m_т)*v²/n((Т_ср.п-Т_с)*h=

     =(1,2*0,125*890/9,55(35,4-1,9))+9,55*(7000+2000)*0,58²/890(35,4-1,9)*0,85=1,5

     Фактическое ускорение грузовой тележки без  груза, м/с²

     а_ф=V_пер/t_п=0,58/1,5=0,4

     Проверяем суммарный запас сцепления. Для  этого найдем:

     А) суммарную нагрузку на привод колеса без груза, Н:

     F_пр=m*z_пр*g/z=2000*2*9,81/4=9810

     Б)  суммарную нагрузку на привод колеса с грузом, Н:

     F_пр=m*z_пр*g/z=(2000+7000)*2*9,81/4=44145

     В) сопротивление передвижению грузовой тележки без груза, Н:

F’_пер=k_p*m*g(f*d_k+2m)/D_k=1,5*2000*9,81*(0,02*0,05+2*0,0006)/0,25=259

     C) сопротивление передвижению грузовой тележки с грузом, Н:

F’_пер=k_p*m*g(f*d_k+2m)/D_k=1,5*(2000+7000)*9,81*(0,02*0,05+2*0,0006)/0,25 =

=1165

     Определим фактический запас сцепления:

     k_j=Fпр*j/F’пер+mg((a/g)-z_пр*f*d_k/z*D_k)=

     =9810*0,15/259+2500*9,81((0,3/9,81)-2*0,02*50/4*250)=4,4

     Определение тормозных моментов и выбор тормоза. Максимальное допустимое замедление грузовой тележки при торможении, м/с²:

     a_max^т=((z_пр((j/k_j)-(f*d_k/D_k))/z)+(2m+f*d_k)/D_k)*g=((2((0,15/4,4)-(0,02*0,05/0,25))/4)+(2*0,0006+0,02*0,05)/0,25)*9,81=0,21 м/с²

     По  таблице принимаем а_мах^т=0,2 м/с²

     Время торможения грузовой тележки без  груза, с:

     t_t=V^ф_пер/а_мах^т=0,58/0,2=2,9 с.

     Сопротивление при торможении грузовой тележки  без груза, Н:

     F_тр^т=mg(f*d_k+2m)/D_k=2000*9,81(0,02*0,05+2*0,0006)/0,25=173 H.

     Момент  статических сопротивлений на тормозном  валу при торможении грузовой тележки, Н*м.

     Т_с^т=F^т_тр*D_k*h/2*u_p=173*0,25*0,85/2*20=0,9

     Момент  сил инерции при торможении грузовой тележки без 

     груза, Н*м:

     Т_ин^т=(d*I*n/9,55*t_т)+9,55*m*v^2*h/n*t_т=

     =(1,2*0,125*890/9,55*2,9)+9,55*2000*0,58²*0,85/890*2,9=6,9

     где: t_т- время торможения механизма, с:

     Расчетный тормозной момент на валу тормоза, Н*м:

     Т_р^т=Т_ин^т – Т_с^т=6,9 – 0,9=6

     Из  таблицы выбираем тормоз типа ТКТ – 100 с диаметром тормозного шкива D_т=100 мм и наибольшим тормозным моментом Тт=20 Н*м.

     Минимальная длина пути торможения, м:

     S=V²/R=0,58²/1,25=0,27

     Фактическая длина пути торможения, м:

     S_ф=0,5*v*t_т=0,5*0,58*2,9=0,8 <1м

     Условие соблюдается. 

     3 Расчет передвижения  механизма крана 

     Механизм  передвижения крана служит для перемещения  крана по рельсам.

     Найдем  рекомендуемый диаметр ходовых  колес Dк=720 мм. Коэффициент качения ходовых колес по рельсам m=0,0006 м. Коэффициент трения в подшипниках качения ходовых колес f=0,02.

     Диаметр вала цапфы ходового колеса, мм:

     D_к=0,2*720=144. Примем также k_р=2,5

     Общее сопротивление передвижению крана, Н:

     F_пер=F_тр=k_p(m+Q)g(fd_k+2m)/D_k=2,5(12000+7000)*9,81(0,020*0,14+2*0,0006)/0,720=2589

     Статическая мощность привода при h = 0,85, кВт:

     Pc=F_пер*v_пер/10³*h=2589*0.67/1000*0,85= 2

     где: F_пер – сопротивление передвижению крана, кг;

     v_пер – скорость передвижения крана, м/с;

     h - КПД механизма

     Из  таблицы выбираем крановый электродвигатель MTF – 012 – 6 имеющим ПВ=40% номинальную мощность Рном=2,2 кВт и частоту вращения n=890 мин^-1. Момент инерции ротора Ip=0,12 кг*м².

     Номинальный момент на валу двигателя Н*м.

     Т_ном=9550Р/n=9550*2,2/890=23,6

     Частота вращения вращения ходового колеса (мин^-1):

     n_б=60v_пер/p*Dк=60*0,67/3,14*0,72=17,8

     где:  v_пер – скорость передвижения крана;

     Dк – расчетный диаметр колеса, м.

     Требуемое передаточное число привода:

     U=n/n_к=890/17,8= 50

       Выбираем редуктор типа ВКУ  – 765М передаточное число u_p= 56 и Pр=12 кВт.

     Номинальный момент передаваемый муфтой двигателя, Н*м

     Тм=Тс=F_перD_к/2u_рh=2589*0,72/2*56*0,85=20

     Расчетный момент для выбора соединительной муфты, Н*м:

     Т_м=Т_м^ном*k₁*k₂=20*1,2*1,2=28,8

     Выбираем  втулочно – пальцевую муфту c крутящим моментом 31,5 Н*м с диаметром D=90 мм, 

     Момент  инерции муфты, кг*м²:

     Iм=0,1*m*D²=0,1*2*0,09=0,00162

     Фактическая скорость передвижения крана, м/с:

     v_пер^ф=v_пер*u/u_p=0,67*50/56=0,6

     Примем  коэффициент сцепления ходовых  колес с рельсами j=0,12, коэффициент запаса сцепления k_j=1,1.

     Вычисляем максимально допустимое ускорение  крана при пуске в предположении, что ветровая нагрузка F^p=0, м/с²

     a_max=[(z_пр((j/k_j)+(f*d_k/D_k))/z)-(2m+f*d_k)k_p/D_k)*g=

     =(2((0,12/1,1)+(0,02*0,144/0,72))/4)-(2*0,0006+0,02*0,144)*2,0/0,72)*9,81=0,57

     где:z_пр- число приводных колес;

     z – общее число ходовых колес;

     j - коэффициент сцепления ходовых колес с рельсами: при работе на открытом воздухе j=0,12

     f – коэффициент трения (приведенной к цапфе вала) в подшипниках опор вала ходового колеса

     m - коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам м;

     d_k – диаметр цапфы вала ходового колеса, м:

     k_p – коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивления от трения реборд ходовых колес

     Средний пусковой момент двигателя, Н*м:

     Тср.п=(y_max+y_min)*Tном/2=(2,25+1,1)*23,6/2=39,53

     где: y_min- минимальная кратность пускового момента электродвигателя:

     y_min=1,1…1,4

     Наименьшее  допускаемое время пуска по условию  сцепления, с:

     t_доп=v/a_max=0,6/0,57= 1

     Момент  инерции ротора двигателя Iр=0,12 кг*м² и муфты быстроходного вала Iм=0,00162

     I=Ip+Iм=0,12+0,00162=0,12162 кг/м²

     Фактическое время пуска механизма передвижения без груза, с:

     t_п=(d*I*n/9,55(Т_ср.п-Т_с))+9,55*Q*v²/n((Т_ср.пТ_с)*h=

     =(1,2*0,12162*890/9,55(39,53-20))+9,55*7000*0,6²/890(39,53-20)*0,85=2,3 с

     Фактическое ускорение крана без груза, м/с²

     а_ф=V_пер/t_п=0,6/2,3=0,3<a_max=0,57 м/с²

     Проверяем суммарный запас сцепления. Для  этого найдем:

     А) суммарную нагрузку на привод колеса без груза, Н:

     F_пр=m*z_пр*g/z=12000*2*9,81/4=58860

     Б) сопротивление передвижению крана  без груза, Н: