Проектирование Крана полукозлового электрического

4 РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ БАРАБАНА

Подшипники выбирается в соответствии с диаметром проточки в зубчатом венце выходного вала редуктора, равной 110 мм. Учитывая это, по таблице [5] выбираем подшипники шариковые радиальные сферические двухрядные с диаметром наружного кольца D = 110 мм ГОСТ 5720-75.

Условное обозначение подшипника типа 1000 d D B C C e Y Мас-са, кг
H
1214 70 110 30 57000 32000 0,19 3,57 0,88
Рисунок 5 – Основные размеры подшипника


Таблица 1 – Основные параметры подшипника





Долговечность подшипника, млн. об
, (4.1)
где С – табличное значение динамической грузоподъемности, по таблице [3]
C = 57000 H;
RЭ – эквивалентная нагрузка, Н


...

СОДЕРЖАНИЕ

1 МЕХАНИЗМ ПОДЪЕМА ГРУЗА 2
1.1 Схема механизма 2
1.2 Выбор типа полиспаста и его кратности 2
1.3 Выбор каната 3
1.3 Выбор крюковой подвески 3
1.4 Определение диаметров блоков и барабана 3
1.5 Расчет барабана 4
1.6 Расчет крепления каната к барабану 6
1.7 Расчет мощности двигателя и выбор редуктора 7
1.8 Расчет тормозного момента и выбор тормоза 9
1.9 Выбор соединительной муфты 9
1.10 Проверка двигателя по условию пуска и на нагрев 9
1.11 Проверка тормоза по времени торможения 10
2 МЕХАНИЗМ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ КРАНА 12
2.1 Выбор кинематической схемы 12
2.2 Определение веса крана 12
2.2 Выбор ходовых колес и рельсов 12
2.3 Определение сил сопротивления передвижению крана 13
2.4 Выбор электродвигателя и редуктора 14
2.5 Расчет тормозного момента и выбор тормоза 16
2.6 Выбор соединительной муфты 16
2.7 Проверка двигателя по условию пуска и на нагрев 17
2.8 Проверка тормоза по времени торможения 18
2.9 Определение максимального допускаемого ускорения при торможении из условия отсутствия юза колес 19
3 РАСЧЕТ ОСИ БАРАБАНА 20
4 РАСЧЕТ ПОДШИПНИКОВ БАРАБАНА 22
ЛИТЕРАТУРА 24

1 МЕХАНИЗМ ПОДЪЕМА ГРУЗА
1.1 Схема механизма

Механизм подъема является обязательной составной частью любой грузоподъемной машины. Различают механизм подъема с ручным и машинным приводом. В кранах преимущественно применяются механизмы с машинным приводом.
На рис.1 представлены принципиальные схемы механизмов подъема: для кранов с расположением механизмов непосредственно : над грузом (рис.1,а) и стреловых кранов (рис.1,б).

Рисунок1 - Принципиальные схемы механизмов подъема

Максимальный момент Тmax=471Нм. Маховый момент J = 0,312кг∙м2 [1]. Длина выходного конца вала 110мм. Диаметр 50мм. Выходной конец - цилиндрический.Вращающий момент на валу электродвигателя определится по формуле: Тэл=9550∙Рэnэ , (1.12) Тэл=9550∙17,3950 =174,21Нм Определяем частоту вращения барабана по формуле: nб=k∙Vπ∙Dб , (1.13)гдеk - кратность полиспаста, k=2;nБ=2∙12,5π∙0,335=23,77обмин.Определяем передаточное число u=nдвnб , (1.14) u=95023,77 =39,97 Определяеммомент а выходном валу редуктора: Твых=Тэл∙u∙ ηм, (1.15) Твых=174.21∙39.97∙ 0.9=6,27кНм. По моменту и передаточному числу выбираем редуктор Ц2У-315Н.Момент на выходном валу Твых=8,6кНм, передаточное число u = 40, ПВ=25%. Диаметр входного вала 50мм, длина выходного конца вала 110мм.Определяем фактическую частоту вращения барабана по формуле: nб =nэu , (1.16) nб=95040=23.75 об/мин. Определяем фактическую скорость подъема груза: Vф=nб∙π∙Dбk , (1.17) Vф=23,75∙3,14∙0,3352=12,49м/мин. Определяем отклонение ∆V=(Vф-V)V∙100%<15% (1.18) ∆V=(12.49-12.5)12.5∙100%=0.08% . 1.8 Расчет тормозного момента и выбор тормозаОпределяем расчетный тормозной момент по формуле: Тт.рас=КТ∙G∙Dб∙ηм2∙k∙u , (1.19)где Кт – коэффициент запаса торможения, для режима 4М Кт =1,5 [1]; Тт.рас =1,5∙76700∙0,335∙0,872∙2∙40=209,6Нм. Выбираем тормоз ТКТ 200.Номинальный момент 300Нм, диаметр шкива 200мм. Минимальный тормозной момент:Тт.min =0,4∙Тном=0,4∙300=120Нм.Регулируем тормоз на момент Тт=210Нм.1.9 Выбор соединительной муфтыОпределяем расчетный момент муфты по формуле: Трас=к∙Твх≤[Ттабл], (1.20)гдеТвх - момент на входном валу редуктора, определяем по формуле Твх=G∙Dб2∙k∙u∙ηм , (1.21) Твх=76700∙0,3352∙2∙40∙0,87 =184,6Нм. к – коэффициент динамичности нагрузки, принимаем к = 1,1 [2]. Трас=1,1∙184,6=203Нм.Выбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозными шкивами ( по ОСТ 24.848.03-79 и ОСТ 24.848.04-79). 1.10 Проверка двигателя по условию пуска и на нагревСреднее ускорение при пуске определится по формуле: a=VtП≤aП=0,2м/с2 . (1.22)где tП - время разгона двигателя до номинальной частоты вращения, определяем по формуле: tП =nэТП- ТСТ ∙Q∙Dб238.2∙k2∙u2∙η+1,2∙Jдв9,55; (1.23)гдеТП - пусковой момент двигателя, ТП=1,5∙ТН ; ТН=9550∙Pэnэ = 9550∙17950=170,9Нм.ТП= 1,5∙170,9 =256,35Нм.Jдв - момент инерции ротора и муфты, определяем по формуле:Jдв=Jрот+Jмуф=0,312+0,32=0,632 кг∙м2. tП =950256,35- 184,6 ∙7670∙0,335238.2∙22∙402∙0,87+1,2∙0,6329,55=1,1с. a=0,2081,1=0,19м/с2≤aП=0,2м/с2. Электродвигатель можно применить в проектируемом механизме.Проверяем электродвигатель на нагрев: Рдв.25≥Рнагр.25 (1.24) Рнагр.25=К∙γ∙Рст.25; (1.25)гдеК – коэффициент, принимаем К=0,75.[2]γ – коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс,γ=11;Рст.25 - статическая мощность, Рст.25 = 17,3кВт. Рнагр.25=0.75∙1∙17.3=13кВт; Рнагр.25=13кВт≤ Рдв.25=17кВт.Электродвигатель можно применить в проектируемом механизме.1.11 Проверка тормоза по времени торможенияОпределяем замедление механизма при включении тормоза aт=Vtт≤aт=0,2м/с2 . (1.26)гдеtт - время торможения механизма, определяем по формуле: tт =nэТт- ТСТ/ ∙Q∙Dб2∙η38.2∙k2∙u2+1,2∙Jдв9,55; (1.27)гдеТСТ/ - статический момент, определяется по формуле: ТСТ/=G∙Dб∙ηм2∙k∙u , (1.28) ТСТ/=76700∙0,335∙0,872∙2∙40=139,7 Нм. tт =950210- 139,7 ∙7670∙0,3352∙0,8738.2∙22∙402+1,2∙0,639,55=1,11с. aт=0,2081,11=0,19м/с2≤aт=0,2м/с2 . Тормоз выбран правильно.2 МЕХАНИЗМ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ТЕЛЕЖКИ2.1 Выбор кинематической схемы Механизм передвижения тележки выполняем по кинематической схеме, показанной на рисунке 3. Для передачи крутящего момента от двигателя к колесам назначаем цилиндрический редуктор типа Ц2У. Вал двигателя соединен жесткой муфтой с валом редуктора, на другом конце быстроходного вала ставят тормоз.Рисунок 3 – Кинематическая схема механизма передвижения крана2.2 Определение веса кранаОпределяем вес крана по формуле: Gкр=0,1∙G∙L; (2.1)гдеL - длина пролета крана, по заданию L = 17м. Gкр=0,1∙40∙17=68кН.2.2 Выбор ходовых колес и рельсовОпределяем максимальную статическую нагрузку на одно колесо: (2.2)где z – число опорных колес крановой тележки, z=4. При скорости передвижения 45м/мин, для среднего режима работы, выбираем ходовое колесо с наружным диаметром Dк = 200мм, рельс с выпуклой головкой типа Р 24.2.3 Определение сил сопротивления передвижению кранаОбщее сопротивление передвижению груженого крана определяется по формуле: Wсопр=Wтр+Wветр+Wу+Wин; (2.3)гдеWтр – сопротивление от трения колес, кН;Wветр - сопротивление от ветровой нагрузки, кН;Wу - сопротивление от уклона, кН;Wин - сопротивление от сил инерции, кН.Сопротивление от трения колес определяется по формуле: (2.4)где - коэффициент трения в подшипниках, =0.015 [1,2]; - диаметр цапфы подшипника, = 0,23 Dк = 0,23∙400 = 92мм. Принимаем 90мм. - коэффициент трения качения, при Dк = 200мм =0,6мм; - коэффициент, учитывающий дополнительное трение колес о головку рельса, Кр = 1,7 [2]. Подставляем значения:Сопротивление от ветровой нагрузки не учитывается.Сопротивление от уклона: Wу=∝∙G+Gкр; (2.5)где∝ - допускаемый уклон рельсового пути, ∝=0,001. Wу=0,001∙40000+68000=108Н. Wин=δ∙Qпост∙a; (2.6)гдеδ- коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся частей механизма, при скорости передвижения больше 1м/с принимаем δ=1,15 [2].Qпост – масса поступательно движущихся частей, определяется по формуле: Qпост=Q+Qкр; (2.7) Qпост=Q+Qкр=40000+68000=108000 кг.a – ускорение при разгоне крана, принимают по формуле: a=0,5..1,0∙a; (2.8)гдеa - допускаемое ускорение, принимаем a=0,2м/с2. a=0,7∙0,2=0,14м/с2 . Wин=1,15∙31500∙0,14=5,07кН. Wсопр=3,45+0+0,315+5,07=8,8кН.Сопротивление передвижению порожнего крана определяем по формуле: Wсопр0=Wтр0+Wу0; (2.9)гдеWтр0 - сопротивление от трения при движении порожнего крана, кН; Wу0=∝∙Gкр=0,001∙68000=0,24кН. Wсопр0 = 2,6+0,24=2,84кН.2.4 Выбор электродвигателя и редуктораОпределим статическую мощность электродвигателя (2.10)где Vп – скорость передвижения крана, Vп = 100м/мин=1,67м/с.ηпр – КПД привода, ηпр = 0,9[2]; - кратность среднепускового момента двигателя, =1,5 [1]; - учитывает тип привода, для раздельного привода принимаем с=2[3]. Назначаем электродвигатель МТF-112-6. Мощность на режиме работы 4М равна 5,8 кВт, частота вращения 915об/мин. Максим. момент - 137Нм, маховый момент – 0,067 кг∙м2, диаметр вала 35мм, длина 110мм.Для выбора редуктора определяем передаточное число u=nдвnк, (2.11)гдеnк - частота вращения колеса, определяется по формуле: nк=Vпπ∙Dк , (2.12) nк=45π∙0,2=79,62 об/мин.u=91579,62=11,5.Определяем момент а выходном валу редуктора: Твых=Тэл∙u∙ ηм; Тэл=9550∙Рэnэ , Тэл=9550∙5,8915 =60,53Нм Твых=60,53∙11,5∙ 0.9=625,9кНм. По моменту и передаточному числу выбираем редуктор Ц2У-160Н.Момент на выходном валу Твых=1кНм, передаточное число u = 12,5, ПВ=25%. Диаметр входного вала 25мм, длина выходного конца вала 60мм.