Козловой двухконсольный кран

      Сопротивление от уклона рельсового пути

     где sinα – угол наклона пути;

  Сопротивление от ветровой нагрузки

     где р – распределенная ветровая нагрузка;

      А – наветревоемая площадь; А≈1м²

где q – динамическое давление ветра. Если район установки крана неизвестен принимают q = 450Па [1.с.21];

к – коэффициент  учитывающий изменение динамического  давления по высоте, к = 1 т.к Н = 8м [1.с.21];

с – коэффициент  аэродинамической силы, с = 1.8 [1.с.21];

n – коэффициент перегрузки, n = 1.1 [1.с.21];

_{Сопротивление в блоках:}

  η – КПД  блоков;

     Усилие  в канате, набегающего на барабан

   где η₀ – общий КПД,

  η_об – КПД обводных блоков;

  η_бл – КПД блоков;

  z – число обводных блоков;

[1.с.54.табл.2.1]

     Расчетное разрывное усилие в канате

    Принимаем канат по ГОСТ 2688 – 80 двойной свивки типа ЛК-Р  конструкции 6х19 (1+6+6/6)+1 о.с диаметром d_k=16,5 мм имеющий при маркировочной группе проволок 1764 МПа разрывное усилие F=166000 Н.

Канат – 19.5 –  Г – 1 – Н – 19764 ГОСТ 2688-80 [1.с.280] 
 

 Далее необходимо рассчитать диаметр барабана. Согласно Правилам минимальный диаметр барабана D определяется по формуле:

                                           

где  h = 15 – коэффициент выбора диаметра барабана в зависимости от

             режима работы; 

        

 

     Принимаем диаметр барабана D = 335 мм и определяем  параметры профиля канавок на барабане:  
 
 

      Далее определяем длину каната, навиваемую на барабан грузовой лебедки:

                 где  z₁ = 2 – число неиспользуемых витков на барабане до места

             крепления;

     z₂ = 3 – число витков каната, находящихся под креплением;

      Тогда:

     

      Определяем  длину барабана:

                       

      где m = 1 – число слоев навивок;

              - коэффициент неплотности навивки;

                   ; 0,79*2=1,59 м 

     Минимальная толщина стенки литого чугунного  барабана должна быть не менее при этом 

 тогда  толщина стенки равна:

                  

      Приняв  в качестве материала барабана чугун  марки СЧ 15 (σ_в = 650 МПа, [σ_сж ] = 130 МПа), найдем напряжение сжатия в барабане:

             

      Механизм  передвижения груза включает в себя электродвигатель и редуктор, которые необходимо выбрать из ряда выпускаемых промышленностью. Для привода механизмов грузоподъемных  машин применяются крановые асинхронные электродвигатели, характеризующиеся повышенной перегрузочной способностью. Электродвигатель выбирается по каталогу согласно статической мощности в соответствии с режимом эксплуатации механизма.  

      Статическую мощность двигателя находим по формуле:

                                             

      где η_пр = 0,85 – кпд механизма; 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 7 – схема механизма передвижения

      1 – редуктор; 2 – барабан; 3 – электродвигатель; 4 – тормоз; 5 – муфта. 

      Зная  необходимую статическую мощность двигателя, выбираем электродвигатель с фазным ротором MTF 111-6, ПВ=40 %, мощность на валу двигателя N_дв = 3,5 кВт, частота вращения вала n_дв = 885 об/мин, момент инерции ротора I_р = 0,045 кг∙м². 
 

Находим частоту вращения барабана:

                             

      Рассчитываем  передаточное число привода:

                              

      Находим мощность редуктора, учитывая коэффициент, учитывающий условия работы редуктора K_р = 1,7: 

          

      Выбираем  редуктор Ц2-400, номинальное передаточное число U = 50,94.

      Момент  сил сопротивления при установившемся движении на валу двигателя для механизма подъема находим по формуле:

                        

            где  z = 1 – кратность полиспаста;

      Номинальный момент, передаваемый муфтой, принимаем  равным моменту статических сопротивлений, т.е  M_м^ном = М_с = 91,4 Н∙м. Номинальный момент на валу двигателя равен:

                             Муфта соединительная выбирается исходя из указанного в  ее технической характеристике значения передаваемого крутящего момента. Находим расчетный момент муфты:

                                           Где  к₁ = 1,3 – коэффициент, учитывающий степень ответственности

                         механизма;

            к₂ = 1,3 – коэффициент, учитывающий режим работы механизма;

      Выбираем  ближайшую по требуемому крутящем моменту  упруго-пальцевую муфту № 1 с тормозным  шкивом диаметром D_т = 200 мм и наибольшим передаваемым крутящим моментом 500 Н∙м. Момент инерции муфты I_м=0,125 кг∙м², момент инерции двигателя и муфты

I = I_р + I_м =0,045 + 0,125 = 0,17 кг∙м².

      Средний пусковой момент двигателя:

                                  

      где  - максимальная кратность пускового  

                                             момента двигателя;

              – минимальная  кратность пускового   момента  двигателя; 

 

      Фактическое время пуска и торможения механизма  должно соответствовать рекомендациям. У механизмов передвижения груза фактическое время равно:

                              
 
 
 

     где  - коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс

                                         привода механизма; 

 

     Находим фактическую частоту вращения барабана:

                              Находим фактическую скорость подъема груза:

             ;

      Рассчитываем  ускорение при пуске:

                             

  Проверяем суммарный запас сцепления. Для этого найдем: 

      А) суммарную нагрузку на привод колеса без груза

                  

      В) сопротивление передвижению грузовой тележки без груза, Н:

      

 где:   z_пр- число приводных колес;

      z – общее число ходовых колес;

      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  
 

      Выбор тормоза

   Момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении        механизма

  где:   h_т – КПД привода от вала барабана до тормозного вала;

U – общее передаточное число между тормозным валом и валом барабана. 

  Необходимый по нормам тормозной момент, развиваемый тормозом выбираем из условия.

     где к_т – коэффициент запаса торможения (для тяжелого режима к_т=2.0).

Выбираем тормоз ТКГ – 300 со следующими параметрами: тормозной   момент 500 Н·м, диаметром тормозного шкива D_т=300 мм. [1.с.342] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4 Расчет стяжки  козлового крана 
 
 

    Для расчета стяжки на разрыв, нам нужно  найти силу стремящуюся разорвать ее. 

    Для этого нам должны быть известны: 

    G_о= G_тел+G_гр+G_пр – вес действующий на стяжку; 
 

          где  G_тел=4000 кг – масса тележки;

             G_гр  = 10000 кг – масса груза;

                  G_пр = 8000 кг – масса половины пролета крана; 
 

    G_о=4000+10000+8000=24000кг=235440Н; 
 

Вес G_о будет действовать на обе опоры одинаково, по этому действие веса на одну опору будет равным G=G₀ / 2=117220Н.