Мостовой кран

 Тормоз  регулируется на расчетный тормозной момент 7^ .

  Выбор муфты с тормозным  шкивом.

  Учитывая  требуемый диаметр тормозного шкива, ширину колодок и диаметр быстроходного вала редуктора, выбираем муфту, имеющую параметры:

  D_т.ш = 500 мм ; В_т.ш = 205 мм ; d_{к. мах} = 129,5 мм ; J_м.т.ш = 3,75 кг м² ; m _м.т.ш = 122 мм ;

  Уточнение момента инерции  муфт, расположенных  на быстроходном  валу механизма.

  Ранее была  выбрана соединительная зубчатая  муфта  с промежуточным валом, момент инерции  которой  равен: J_м = 1,15 кг м² .

    Половину этой муфты, расположенную   ближе к редуктору  мы заменили  муфтой с тормозящим  шкивом. Следовательно  , момент  инерции  муфт на  быстроходном  валу  механизма   изменится  и  будет  равен  : J_{м.быстр} = J_м / 2 + J_м.т.ш = 1,15/2 + 3,75 = 4,32  кг м² . 

  Механизм  передвижения  тележки.

  Выбираем  кинематическую  схему  с  центральным  приводом . Ее  достоинством  является  отсутствие  перекоса  колес  при  работе  двигателя  и  тормоза  во  время  пусков  и  торможения . 

                                                                             редуктор

  

  

  

  

    

                                                                              двигатель 

                                            
 

  Статические  нагрузки  на  колеса .

Вес  номинального  груза  равен :  G_гр = 159,818 кН .

Вес  тележки  определяем  по  соотношению  G_т = 36,3  кН .

С  учетом  коэффициента  неравномерности  распределения  нагрузки  на  колеса, максимальная  статическая  нагрузка  на  одно  колесо  будет  равна: P_ст.max = ( G_гр + G_т ) 1,1 / 8 = 26,96 кН .

P_ст.min=  G_т  0,9 / 8 = 4 кН .

 

  Выбор  колес .

Используя  значение  P_ст.max ,  выбираем  колесо диаметром D = 200 мм;[P_k.max ] = 50 кН .

  Выбор  колесных  установок.

По  диаметру  колеса  выбираем  стандартные  колесные  установки:                        - приводную  колесную  установку  К2РП – 200 и   не приводную  колесную  установку  К2РН – 200 . Имеющие  размеры : 

      D = 200 мм ; d =40 мм ; d_y =45 мм ; B =50 мм ;  m_к.у.пр = 38,14 кг ; m_{к.у.непр} = 36,3 кг ; z_реб = 2 .

  Форма  поверхности  катания  -  цилиндрическая. Тип  подшипника  роликовой  радиальный  сферический  двухрядный  с  симметричными  роликами .

  Выбор  подтележечного  рельса .

Выбираем  рельс  Р24, ГОСТ 6368 – 82  с выпуклой  головкой  . Значение b = 35 мм . Проверим  соотношение ширины  дорожки катания колеса  В  и головки рельса  b :  В – b = 50 – 35 = 15 ( соответствует норме 15…20 – для колес двухребордных , тележечных ) .

  Другие  параметры  рельса : R = 450 мм , b_осн = 50 мм , y = 7,6 см , F = 11,32 см² ,  J_x = 1864,73 см⁴ ; m_пог = 8,96 кг , материал : Сталь М62 .

  Сопротивление  передвижению  тележки .

Определяем  значение  сопротивления , создаваемое  трением . По  табличным  значениям  определяем : m = 0,80 , f = 0,015 .

При  гибком  токопроводе  тележки  k_доп = 2,0 .

W_тр = ( G_тр + G_т ) (2 m + f*d_y) k_доп / D = 2080 (2*0,8 + 0,015*45 ) 2 / 200 = 20,8 кН .

Сопротивление  создаваемое  уклоном  a = 0,002 .

W_y = a(G_т +G_гр ) =0,002 *2080 = 4,16 кН .

Сопротивление  создаваемое  силами  тележки :

 d = 1,25 ( т.к. скорость  тележки меньше  1 м/с ) .

 m_пост = m_т + m_п = 48 – 8,57 = 39,43 .

[a] = 0,1 м/с²  ( Рекомендуемое значение ) .

W_ин = d*m_пост*а = 1,25 * 39,43 * 0,05 = 2,46 кН .

Сопротивление  от  раскачивания  подвески :

W_гиб = ( 160 + 8,57 ) 0,05 = 8,428 кН .

Учитывая, что  кран  работает  в  помещении:

  W = 20,8 + 4,16 + 2,46 + 8,42 = 35,84 кН .

  Выбор  двигателя .

Предварительное  значение  к.п.д.  механизма  примем   h _пред = 0,85 .

Из  табличных  значений  Y = 1,6 – кратность  средне пускового  момента  двигателя  по  отклонению  к  номинальному .

N = W * V /h _пред * Y = 35,84 * 0,3833 / 0,85 * 1,6 = 10,1 кВт .

Выбираем  двигатель  :  МТF – 211- 6  ( N_дв = 20,5 кВт ) , ПВ = 15 % , n_дв = 895 об/мин ,  m_дв = 120 кг .

   Выбор  передачи .

Частота  вращения  колес  n_к = V / p D  =  8*1000/ 3,1415*200 = 12,74 об/мин ,

- где   V – скорость  передвижения  тележки .

Требуемое  передаточное  число  механизма  равно  u = n_дв / n_к = 895 / 12,74 = 70,25 . Выбираем  тип редуктора  ВКУ – 965М, с передаточным  числом, равным  7025. Вертикальный  крановый  редуктор модернизированный.

  Определяем  эквивалентный  момент  на  тихоходном  валу  редуктора   Т_р.э. .

Для режима работы 5М, класс нагружения В1 и класс  использования А6.

К = 0,25; К_Q= 0,63 ; t_маш = 12500 ч.

Частота вращения тихоходного вала редуктора  равна 12,74 об/мин.

Число циклов нагружения на тихоходном валу редуктора по формуле:

Z_T = 30*n_T*t_маш = 30*12,74*12500 = 4,77 * 10⁶

Передаточное  число тихоходной ступени u_T = 5.

Суммарное число циклов контактных напряжений зуба шестерни тихоходной ступени.

Z_p = Z_T * u_T = 4,77*10⁶*5 = 23,88*10⁶

Базовое  число  циклов  контактных  напряжений  Z₀ = 125*10⁶

Коэффициент срока службы.

К_t = ³√(Z_p/Z₀) = ³√(23,88*10⁶)/(125*10⁶) = 0,57

K_д = К_Q*К_t = 0,63*0,57 = 0,36

Принимаю  K_д = 0,63

Определяем  расчетный крутящий момент Т_р на тихоходном валу редуктора.

Ориентировочно  ВКУ – 965М .

u_p = 70 .

(70,25 –  70)/70,25 = 3,5*10^-3 % - значения  передаточных  чисел расходятся  на  допустимую  величину .

КПД редуктора по данным завода изготовителя.

η_р = 0,94

ω_дв = π*n_дв/30 = 3,14*895/30 = 93,67 рад/с.

Т_{дв н} = N_дв/ ω_дв = 20,5*10³/93,67 = 218,85 Нм

Примем  Ψ_{п макс} = 2 

  Т_{дв макс} = Т_{дв н} * Ψ_{п макс} = 437,7 Нм

Примем  Т_{дв макс} = 440 Нм

Т_р = Т_{дв макс} * U_p* η_р = 440*80*0,94 = 33088 Нм

Расчетный эквивалентный момент

Т_{р э} = Т_р* K_д = 0,63*33088 = 20845,44 Нм.

Редуктор  ВКУ – 610М имеет Т_н = 19750 – 27200 Нм, следовательно нам подходит. Схема сборки редуктора 13 или 23 – в зависимости от того, где он расположен. Условное обозначение ВКУ – 965М – 65 – 23 – 42 ТУ 24.013673 - 79

a_wc = 965 мм; d_{в быстр} = 65 мм; d_{в тих} = 125 мм; m_p = 1500 кг.

Определение фактической скорости и КПД механизма

V_{предв тел} = ω_дв*r_ш/u_мех = 93,67*0,315/80 = 0,368 м/с

Отличие от заданной скорости 4 % - что допустимо.

КПД одной  зубчатой муфты η_м = 0,99

η_мех = 0,99*0,94*0,99 = 0,92

   Выбор муфт

Для быстроходного  вала – зубчатая муфта 2-4000-40-2-65-2-2У2 ГОСТ 5006 – 83.

d_дв = 40 мм; d_{ред быстр} = 65 мм.

Для тихоходного  вала – зубчатая муфта 2 - 25000 -125-1-125-1-2У2 ГОСТ 5006 –83

Параметры муфты на быстроходном валу:

Т_{м н} = 4000 Нм ; J_м = 0,06 кгм² ; d_лев =40 мм , d_прав = 65 мм ; m_м = 15,2 кг.

Параметры муфты на тихоходном валу:

Т_{м н} = 25000 Нм ; J_м = 2,25 кгм² ; d_лев = d_прав = 125 мм ; m_м = 100 кг.

   Выбор тормоза

W_{у о} = α*G_т = 0,002*420 = 0,82 kH

W_{тр о} = G_T*(2*μ+ƒ*d_ц)*К_трол /D = 420*(2*1+0,015*130)*1/710 = 1,15 кН

W_ин.0 = d*m_т*a = 1,25*42*0,05 = 2,625

Крутящие  моменты, приведенные к первому  валу механизма:

Т_{у о} = W_{у о} *r_k*η_к-т/u_мех = 0,82*10³*0,4*0,92/80 = 3,772 Нм

Т_{тр о} = W_{тр о}*r_k/(U_мех* η_к-т) = 1,15*10³*0,4/(80*0,92) = 6,25 Нм

Т_ин.0 = W_ин.0* r_k*η_к-т / u_мех = 2,625*10³*0,4*0,92/80 = 12,075 Нм

Расчетный тормозной момент механизма:

Т_{т р мех} = К_зап*(Т_{у о} + Т_ин.0 – Т_{тр о})

К_зап = 1,2 – коэффициент запаса торможения согласно правилам ГГТН.

Т_{т р мех} = 1,2*( 3,772+12,075-6,25 ) = 11,51 Нм

Расчетный тормозной момент

Т_{т р} = Т_{т р мех} т.к. тормоз в механизме один.