Содержание
Введение
1.Расчет механизма подъёма груза
Рассчитать механизм подъема груза электрического мостового крана грузоподъемностью Q = 5т для перегрузки массовых грузов. Скорость подъема груза />г = 0,2м/с. Высота подъема Н = 6м. Режим работы – средний, ПВ = 25% (группа 4 режима работы по табл.1.8.[1]).
Принимаем механизм подъема со сдвоенным двукратным полиспастом (табл.2.2.[1]).
Усилие в канате, набегающем на барабан:
/>
где
Q – номинальная грузоподъемность крана, кг;
z – число полиспастов в системе;
uг – кратность полиспаста;
/>— общий КПД полиспаста и обводных блоков:
/>
где
/>— КПД полиспаста;
/>— КПД обводных блоков.
Коэффициент полезного действия полиспаста, предназначенного для выигрыша в силе (концевая ветвь сбегает с подвижного блока):
/>;
Поскольку обводные блоки отсутствуют, где /> то
/>
/>;
Расчетное разрывное усилие в канате при максимальной нагрузке на канат:
/>
где
Fk – наибольшее натяжение в канате (без учета динамических нагрузок), Fк = Fб = 12386 Н;
к – коэффициент запаса прочности. к =5,5 из табл.2.3[1].
/>
С учетом данных табл.2.5[1] из табл.III.1.1 выбираем по ГОСТ 2688 – 80 канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции /> диаметром d =11 мм, имеющий при маркировочной группе проволок 1764 МПа разрывное усилие F=68800 Н.
Канат грузовой (Г), первой марки (1), из проволоки без покрытия ( — ), нераскручивающаяся (Н) согласно (2.1[1]) обозначается:
Канат — 11 – Г – I – Н – 1764 ГОСТ 2688 – 80 .
Фактический коэффициент запаса прочности каната:
/>
/>
Требуемый диаметр барабана по средней линии навитого стального каната (см.(2.9)[1]) D = 11∙25 = 275 мм. Принимаем диаметр барабана D = 300мм.
По табл.III.2.5[1] выбираем подвеску крюкового типа 1 грузоподъемностью 5т, имеющую блоки диаметром 320 мм с расстоянием между блоками b = 200 мм.
Длина каната, навиваемого на барабан с одного полиспаста:
/>
где
Н – высота подъема груза;
z1 – число запасных витков на барабане до места крепления, z1 =2;
z2 – число витков каната, находящихся под зажимным устройством на барабане, z2 = 3.
/>
Рабочая длина барабана для навивки каната с одного полиспаста:
/>
где
Lk – длина каната, навиваемого на барабан;
t – шаг витка по табл.2.8[1] t = 13,5;
m – число слоев навивки m =1;
φ – коэффициент неплотности навивки; для нарезных барабанов φ =1.
/>
Приняв расстояние между правой и левой нарезками на барабане равным расстоянию между ручьями блоков в крюковой обойме, т.е. l = b = 0,2 м, найдем полную длину барабана:
/>
Минимальная толщина стенки литого чугунного барабана:
/>
где
Dб – диаметр барабана; Dб = D – d = 0,3 – 0,011 = 0,289 м.
/>
Принимаем δ =14 мм.
Приняв в качестве материала барабана чугун марки СЧ 15(σв = 650 МПа; [σсж] = 130 МПа), находим напряжение сжатия в стенке барабана:
/>
/>
/>
Статическая мощность двигателя механизма подъема груза:
/>;
где
η – КПД механизма по табл.1.18[1], при зубчатой цилиндрической передаче и опорах качения η = 0,85.
/>--PAGE_BREAK--
С учетом указаний из табл. III.3.5[1] выбираем крановый электродвигатель с фазным ротором MTF 211-6, имеющий при ПВ = 25% номинальную мощность Pном = 9кВт и частоту вращения n = 915 мин -1. Момент инерции ротора Iр = 0,115 кг∙м2, максимальный пусковой момент двигателя Тмах = 195 Н∙м.
Частота вращения барабана :
/>
где
Dрасч – расчетный диаметр барабана, Dрасч = D = 0,3 м.
/>
Передаточное число привода:
/>
/>
Расчетная мощность редуктора:
/>
где
кр — коэффициент, учитывающий условия работы редуктора, кр = 2,2 (табл.1.34[1]).
Р – наибольшая мощность, передаваемая редуктором при нормально протекающем процессе работы механизма, Р = Рс = 11,54 кВт.
/>
Из табл.III.4.2[1] по передаточному числу и мощности выбираем редуктор цилиндрический горизонтальный двухступенчатый типоразмера Ц2 – 400 с передаточным числом uр = 41,34 и мощностью на быстроходном валу при среднем режиме работы Рр = 28,1 кВт.
Момент статического сопротивления на валу двигателя в период пуска:
/>
/>
Номинальный момент, передаваемый муфтой, принимается равный моменту статических сопротивлений />.
Номинальный момент на валу двигателя:
/>
/>
Расчетный момент для выбора соединительной муфты:
/>
где
/>— номинальный момент, передаваемый муфтой;
к1 – коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма, к1 = 1,3;
к2 — коэффициент, учитывающий режим работы механизма, к2 = 1,2.
/>
Из табл.III.5.9[1] выбираем ближайшую по требуемому крутящему моменту упругую втулочно-пальцевую муфту № 1 с тормозным шкивом диаметром Dт = 200 мм и наибольшим передаваемым крутящим моментом 500 Н∙м.
Момент инерции муфты Iм = 0,125 кг∙м2. Момент инерции ротора двигателя и муфты I =Iр+ Iм =0,115+0,125 = 0,24 кг∙м2.
Средний пусковой момент двигателя:
/>
где
ψmax – Тmax / Тном – максимальная кратность пускового момента электродвигателя: />;
ψmin – минимальная кратность пускового момента электродвигателя, ψmin= 1,4;
/>
Время пуска при подъеме груза:
/>;
/>
Фактическая частота вращения барабана:
/>
/>
Фактическая скорость подъема груза:
/>
/>
Эта скорость отличается от ближайшего значения 0,2 м/с из стандартного ряда на 7%, что допустимо.
Ускорение при пуске:
/>;
/>.
Поскольку график действительной загрузки механизма подъема не задан, воспользуемся усредненным графиком использования механизма по грузоподъемности (рис.1.1, а [1]). Определим моменты, развиваемые двигателем, и время его пуска при подъеме и опускании груза в различные периоды работы механизма. Согласно графику, за время цикла механизм будет работать с номинальным грузом Q = 5000 кг – 1 раз, 0,5Q = 2500 кг – 5 раз, с грузом 0,2Q = 1000 кг – 1 раз, с грузом 0,05Q = 250 кг – 3 раза.
Таблица 1 Моменты, развиваемые двигателем, и время его пуска
Наименование показателя
Обозначение
Еденица
Результаты расчёта при массе поднимаемого груза, кг
5000
2500
1000
250
КПД
η
-----
0,85
0,8
0,65
0,5
Натяжение каната у барабана при подъеме груза
Fб
Н
12386
6579
3239
1053
Момент при подъеме груза
Тс
Н∙м
106,25
53,125
21,25
5,3125
Время пуска при подъеме
tП
с
0,86
0,43
0,172
0,043
Натяжение каната у барабана при опускании груза
/>
Н
12140
6070
2428
607
Момент при опускании груза
/>
Н∙м
74,5
37,25
14,9
3,726
Время пуска при опускании
tоп
с
0,2
0,1
0,04
0,01 продолжение
--PAGE_BREAK--
Средняя высота подъема груза составляет 0,5…0,8 номинальной высоты
H = 6м. Примем Нср = 0,8Н = 0,8∙6 = 4,8м.
Тогда время установившегося движения
/>
/>
Сумма времени пуска при подъеме и опускании груза за цикл работы механизма ∑tП = 0,86 + 5∙0,43 + 1∙0,172 + 3∙0,043 + 0,2 + 5∙0,1 + 1∙0,04 + 3∙0,01 = = 3,881 с.
Общее время включений двигателя за цикл ∑t = 2(1+5+1+3)tу + ∑tП = 2∙10∙24+3,881 = 483,88 с.
Среднеквадратичный момент:
/>
/>.
Среднеквадратичная мощность двигателя:
/>
/>.
Условие Рср
Момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма :
/>
/>
Необходимый по нормам Госгортехнадзора момент, развиваемый тормозом, при kТ = 1,75 для среднего режима работы (табл.2.9[1]) ТТ = 74,9∙1,75 = 131,075 Н∙м.
Из таблицы III.5.11[1] выбираем тормоз ТКТ-300/200 с тормозным моментом 240 Н∙м, диаметром тормозного шкива DТ = 300 мм. Регулировкой можно получить требуемый тормозной момент ТТ = 131,075 Н∙м.
Время торможения при опускании груза:
/>
/>
Из табл. 1.22[1] для среднего режима работы находим путь торможения механизма подъема груза:
/>
/>
Время торможения в предположении, что скорости подъема и опускания груза одинаковы, то :
/>
/>
Замедление при торможении:
/>
/>