Расчёт кран-балки

Мостовые однобалочные краны гру зоподъемностью 1...5т регламентированы ГОСТ 2045 - 89* . В соответствии с прототипом выби раем кинематическую схему однобалоч ного мостового крана (кран-балки) с центральным приводом и передвижной электрической талью (рис. 1). Со гласно ГОСТ 22584 - 96 по грузоподъем ности 1 т выбираем электроталь ТЭ 100- 5 2 1 [1, стр. 215]. Рисунок 1. Мостовой однобалочный кран.

Расчет механизма передвижения крана проводим в следующем порядке. 1 . Определяем размеры ходовых ко лес по формуле (1) Максимальную нагрузку на колесо вычисляем при одном из крайних поло жений электротали. По ГОСТ 22584-96 [1, стр. 215] принимаем массу тали m т =180 кг = 0,18т (ее вес G 7 = m T g 0,18 10 = 1.8кН) и длину L = 870 мм. Массу крана с электроталью выбираем приближенно по прототипу [1, стр. 214] m к 2,15т. Тогда вес крана G к = m к g 2,15 10 = 21,5 кН. Ориентиро вочно принимаем l L 0 ,8 7 м. Для определения нагрузки R max пользуемся уравнением статики M 2 = 0 или – R max L к + ( G Г + G T ) ( L к – l) + ( G к – G T ) 0,5L к =0 (2) откуда R max = = (3) 7 кН При общем числе ходовых колес Z k = 4 нагрузка приходится на те два ко леса крана, вблизи которых расположе на тележка. Тогда R max = R /2 = 2 7 /2 = 1 3 , 5 кН = 13500 Н. (4) Следовательно, Согласно ГОСТ 3569 - 74 [1, стр. 252] выбираем крановое двухре бордное колесо диаметром D к = 200мм.

Диаметр цапфы d ц = D к /(4.. .6) (50...35) мм.

Принимаем d ц = 50 мм. Для изготовления колес используем сталь 45, способ термообработки нормализация (НВ 200). Колесо имеет цилиндрическую рабочую поверхность и катится по плоскому рельсу. При D к 200 мм принимаем плоский рельс прямоугольного сечения [1, стр. 252], выбирая размер а по ус ловию: а При D K 200 мм ширина поверхности качения B = 50 мм. При нимаем а = 40 мм.

Рабочая поверхность контакта b = а - 2 R = 40 - 2 9 = 22 мм.

Коэффициент влияния скорости K v =1 +0,2 V = 1 + 0,2 0,48= 1,096. Для стальных колес коэффициент пропор циональности а 1 = 190. Предварительно выбранные ходо вые колеса проверяем по контактным напряжениям. При линейном контакте к.л = а l = 493 МПа (5) Поскольку допустимые контактные напряжения для стального нормализо ванного колеса [ кл ] =450...500 МПа, то условие прочности выполняется. 2 . Определяем статическое сопротивление передвижению крана.

Поскольку кран работает в помещении, то сопротивление от вет ровой нагрузки W в не учитываем, т. е. W У = W тр + W ук (6) Сопротивление от сил трения в ходо вых частях крана: (7) По таблице 1.3 [1, стр. 9] принимаем , = 0,3 мм, а по таблице 1.4 для колес на подшипниках качения =0,015, К р = 1,5. Тогда , Сопротивление движению от воз можного уклона пути. W y к = ( G + G к ) = (17 + 21,5) 0,0015 = 0,058 кН = 58 Н. (8) Значения расчетного уклона а указа ны на с. 9. Таким образом, получаем Сила инерции при поступательном движении крана F и = ( Q + m к ) v / t п = (1700 + 2150) х 0,48/5 = 370 Н, (9) где t п – время пуска; Q и m к – массы со ответственно груза и крана, кг.

Усилие, необходимое для передви жения крана в период пуска (разгона), (10) 3 . Подбираем электродвигатель по требуемой мощности (11) Предварительно принимаем = 0,85 и п.ср. = 1,65 (для асинхронных двига телей с повышенным скольжением ) [1, стр. 49]. По таблице 27 приложения [1] выбираем асинхронный электродвигатель перемен ного тока с повышенным скольжением 4АС71А6УЗ с параметрами: номинальная мощность Р т = 0,4 кВт; номинальная ча стота вращения n дв = 920мин -1 ; махо вой момент ротора ( mD 2 ) р = 0,00068 кг м 2 ; T п / T н = 2; T max / T н = 2. Диаметр вала d = 19 мм.

Номинальный момент на валу двига теля (12) Статический момент (13) 4. Подбираем муфту с тормозным шкивом для установки тормоза. В выб ранной схеме механизма передвижения (см. рис. 1) муфта с тормозным шки вом установлена между редуктором и электродвигателем. По таблице 56 приложения подбираем упругую втулочно-пальцевую муфту с наибольшим диаметром расточки под вал 22 мм и наибольшим передаваемым моментом [Т м ] = 32 Н м.

Проверяем условие подбора [Т м ] Т м . Для муфты Т м = 2, 1 Т н = 2, 1 4,16 = 8,5 Н м.

Момент инерции тормозного шкива муфты I т = 0,008 кг-м 2 . Маховой момент ( mD 2 ) T = 4 I т = 0,032 кг-м 2 . 5. Подобранный двигатель проверя ем по условиям пуска. Время пуска (14) Общий маховой момент (15) Относительное время пуска принимаем по графику (см. рис. 2.23, б) в зависимости от коэффициента =Т с /Т н . Поскольку = 2,23/4,16 = 0,54, то t п.о =1. Ускорение в период пуска определяем по формуле : a n = v / t n = 0,48/2,85= 0,168 м/с 2 , что удовлетворяет условию. 6 . Проверяем запас сцепления при водных колес с рельсами по условию пуска при максимальном моменте дви гателя без груза (16) Статическое сопротивление передвижению крана в установившемся ре жиме без груза (17) Ускорение при пуске без груза (18) Время пуска без груза (19) Общий маховой момент крана, при веденный к валу двигателя без учета груза, (20) Момент сопротивления, приведен ный к валу двигателя при установившемся движении крана без груза (21) По графику на рисунке 2.23 [1, стр.29] при = Т с '/Т н = 1,633/4,16 = 0,393 получаем t п.о. = 1 Тогда время пуска (22) Ускорение при пуске Суммарная нагрузка на приводные колеса без учета груза (23) Коэффициент сцепления ходового колеса с рельсом для кранов, работающих в помещении, сц = 0,15. Запас сцепления что больше минимально допустимого значения 1,2. Следовательно, запас сцепления обеспечен. 7. Подбираем редуктор по переда точному числу и максимальному враща ющему моменту на тихоходном валу Т р max . определяемому по максимально му моменту на валу двигателя: (24) В соответствии со схемой механизма передвижения крана (см. рис. 1) вы бираем горизонтальный цилиндричес кий редуктор типа Ц2У. При частоте вращения n = 1000 мин -1 и среднем режиме работы ближай шее значение вращающего момента на тихоходном валу Т тих = 0,25 кН м = 250 Н м, что больше расчетного Т р m ах . Передаточное число u р = 1 8 . Типоразмер выбранного редуктора Ц2У-100. 8 . Выбираем тормоз по условию [Т т ] > Т т и устанавливаем его на валу электродвигателя.

Расчетный тормозной момент при передвижении крана без груза (25) Сопротивление движению от уклона (26) Сопротивление от сил трения в ходо вых частях крана (27) Общий маховой момент (28) Время торможения: (29) Максимально допустимое ускорение: (30) Число приводных колес z np = 2. Коэффициент сцепления сц = 0,15. Запас сцепления К ц = 1,2. Фактическая скорость передвижения крана (31) т. е. сходна с заданным (исходным) значением.

Расчетный тормозной момент По таблицам 58 и 62 приложения вы бираем тормоз ТКТ-100 с номинальным тормозным моментом [ T Т ] = 10 H ·м, максимально приближенным к расчет ному значению Т т . Подобранный тормоз проверяем по условиям торможения при работе крана с грузом.