Расчет мостового электрического крана

      

где -приведенный коэффициент трения между канатом и планкой, имеющий трапецеидальную канавку с углом = 40°;

     

       - угол обхвата барабана витками  каната при переходе каната  от одной канавки планки  в другую; .

      Суммарное напряжение в болте с учетом изгиба болта и с учетом касательных напряжений, возникающих при затяжке крепления:

      

где  — запас надежности крепления каната к барабану, принятый равным 1,8;

- усилие, изгибающее болт;

                   ;

- плечо изгиба (рис.4.)

- внутренний диаметр резьбы  болта М20, равный 16,75мм.

      Допускаемое напряжение растяжения при болте, изготовленном из стали Ст. 3, имеющей предел текучести :

       

      Если  вместо планки с трапецеидальными канавками  поставить планку с полукруглыми канавками, то болт должен быть затянут  усилием N = 3150 H. При этом суммарное напряжение в болте М20 окажется равным 91,5 H/мм². Таким образом, этот болт будет пригодным при обоих типах планок. 

      3. Механизм передвижения  тележки.

      Выбранная принципиальная кинематическая схема  механизма передвижения тележки  показана на рис.5. Механизм имеет привод к валу ходового колеса от электродвигателя переменного тока через вертикальный цилиндрический редуктор типа ВК, широко применяемый в механизмах передвижения крановых тележек. Двухколодочный короткоходовой нормально-замкнутый электромагнитный тормоз установлен на валу двигателя. 

   
 
 
 

3.1. Сопротивление передвижению.

      Сопротивление передвижению тележки с номинальным  грузом, приведенное к ободу ходового колеса, определяется по Формуле:

       .

      где       Q — вес номинального  груза;

       — собственный вес тележки;

        — диаметр   поверхности   катания   ходового   колеса   тележки;

        — диаметр цапфы вала ходового колеса;

        — коэффициент трения качения;

        — коэффициент трения в опоре вала колеса;

      к_р — коэффициент,   учитывающий   сопротивление   трения реборд ходовых колес и торцов ступиц колеса; для крановых тележек принимается по табл. 18 (1); для нашего случая к_р = 2,5.

             Собственный вес тележки при  предварительных расчетах принимают по аналогии с выполненными конструкциями (см. рис. 143)(1). Для нашего случая = 50 кН.

      По  нормали на ходовые колеса принимаем  ходовое колесо диаметром 250 мм. Диаметр цапфы принимается примерно равным (0,25—0,30) .   Примем  = 70 мм.

      Для механизмов передвижения с машинным приводом рекомендуется изготовлять ходовые  колеса стальными с твердостью поверхности катания и реборд не ниже НВ 285—300.

      При плоском рельсе = 0,3 мм.

      При установке  ходовых  колес  на  шариковых  подшипниках  = 0,015.

      Сопротивление передвижению тележки:

при работе с номинальным грузом:

            

при работе без груза:

        

      3.2. Выбор электродвигателя  и редуктора.

      Определим мощность электродвигателя по статическому сопротивлению при перемещении тележки с номинальным грузом:

      

В каталоге на крановые двигатели наименьшую мощность, равную 2,2кВт, имеет двигатель МТ 11-6 (885 об/мин при ПВ=25%). Момент инерции  массы ротора Кратность максимального момента 2,3.

Число оборотов ходовых колёс:

По нормали  на редукторы выбираем редуктор ВК. Наиболее подходящим для установки  на тележке является редуктор ВК350 с передаточным числом

Этот  редуктор рассчитан на передачу мощности 3,5 кВт при числе оборотов ведущего вала 1000 об/мин.

      Тогда фактическое число оборотов в  минуту ходовых колёс:

Фактическая скорость передвижения тележки:

      

Фактическая скорость отличается от заданной на 18%, что является допустимым для крановых тележек.

Требуемая при этом мощность двигателя

 

      3.3. Определение тормозного момента. 

      при определении тормозного момента, развиваемого тормозом, в основу расчёта входит обеспечение соответствующего коэффициента запаса сцепления приводных колёс  с рельсами (отсутствие юза), причём расчёт ведут для наиболее опасного случая работы крана без груза.

      Уравнение моментов при торможении без груза  имеет вид:

сопротивление передвижению при торможении

Момент  сопротивления приведённый к  валу тормоза:

инерционный момент при торможении вращающихся  масс:

где   -момент инерции массы ротора двигателя; - время торможения 

- максимально допустимое замедление  при торможении; - для тележек мостовых кранов (стр.140.)(1).

Инерционный момент при торможении поступательно движущихся масс:

Тогда тормозной момент:

примем  электромагнитный колодочный тормоз ТКТ 200/100 (с тормозным шкивом 200мм и  электромагнитом МО-100Б) с номинальным  тормозным моментом отрегулированный на требуемый тормозной момент. 
 
 
 

3.4. Расчет ходовых  колес.

     Максимальная  нагрузка на ходовое колесо тележки  в предположении равномерного распределения нагрузки по всем четырем колесам:

     

      Расчет ходовых колес производится на контактное смятие по формуле (42) для линейного контакта цилиндрического обода колеса  с  плоским  рельсом,  имеющим  длину  контактной  линии  = 40 мм:

      

      где — коэффициент, зависящий от режима работы и равный при среднем режиме 1,04—1,06; примем = 1,05;

      Р = к_дк_нР₁ — расчетная нагрузка на колесо;

      к_д — коэффициент   динамичности,   равный   единице при скорости до 60 м/мин;

      к_н — коэффициент  неравномерности   распределения нагрузки по ширине рельса; для плоских рельсов к_н = 2.

          Допустимые значения эффективных напряжений:

      

      где — предельное значение эффективных напряжений, принимаемое в зависимости от выбранной твердости поверхности катания ходового колеса

      

      для стали 35, нормализованной, с твердостью поверхности НВ285;

       — число оборотов ходового колеса за весь срок службы 10 лет.

      

      Общее число часов работы:

      

        

      4. Механизм передвижения крана. 

      Принципиальная  кинематическая; схема механизма  передвижения приведена на рис. 6, а, конструктивное исполнение — на рис. 6, б. Механизм имеет раздельный привод каждой концевой балки, осуществляемый от кранового электродвигателя через двухступенчатый цилиндрический горизонтальный редуктор на ходовое колесо. Тормоз размещен на валу двигателя. В качестве тормозного шкива использована одна из полумуфт, соединяющая двигатель с редуктором.

      Металлоконструкция, согласно заданию, состоит из двухбалочного сварного моста с пространственно жесткими балками.

       По аналогии с выполненными  конструкциями мостовых кранов (см. ГОСТ 3332—54) определяем вес моста  равным 160 кН, вес кабины, троллеев, механизмов и электрооборудования, расположенного на мосту, принят равным 50кН, общий вес моста = 210 кН. 

     

      4.1.Сопротивление  передвижению

        Сопротивление   передвижению   моста   крана   с   номинальным  грузом, приведенное к ободу ходового  колеса:

      

      где — диаметр ходовых колес моста крана; по аналогии с выполненными   конструкциями   кранов   данной   грузоподъемности  примем   = 400  мм;   обод   колеса цилиндрический;

        — диаметр цапфы ходового колеса.  Обычно = (0,2÷0,25) ;  примем  = 100  мм.

      Ходовые колеса стальные, рельс типа Р со скругленной головкой.

      Тогда по табл. 19 коэффициент трения качения  = 0,08 см. Коэффициент трения в подшипниках ходовых колес при роликовых подшипниках  = 0,015 (см. стр. 133)(1).

      Коэффициент трения реборд к_р принимают в зависимости от типа подшипников и типа обода колеса по табл. 18(1). В данном случае   к_р = 1,5.

      Сопротивление передвижению при работе с номинальным  грузом:

      

      Сопротивление передвижению при работе без груза:

        

      4.2.Выбор  электродвигателя  и редуктора.

            Как для крановой тележки, так  и для моста крана выбор  электродвигателя производят по максимально допустимому пусковому моменту, при котором обеспечивается надлежащий (равный 1,2) запас сцепления ходового колеса с рельсом, исключающий возможность буксования в процессе разгона моста крана без груза. Максимально допустимое ускорение моста при пуске определяют по формуле:

      

        

          Пусковой момент каждого электродвигателя  определяют так же, как и для  тележки при работе без груза,  при наименьшем давлении на ведущие ходовые колеса рассматриваемой стороны крана (т. е. при крановой тележке, находящейся на противоположной стороне моста). В этом случае в расчетную формулу общего веса крана подставляют наименьшую нагрузку от веса крана без груза, приходящуюся на все ходовые колеса концевой балки рассматриваемой стороны. Предполагаем, что вес металлоконструкции и электрооборудования расположен на кране симметрично, за исключением кабины (вес ее с электрооборудованием управления оценим в 20кН ), центр тяжести которой расположен на расстоянии 1 м от опоры В (рис. 7).