Зміст
Введення
1.Расчет механізму підйому вантажу
Розрахувати механізм підйому вантажу електричного мостового крану вантажопідйомністю Q = 5т для перевантаження масових вантажів. Швидкість підйому вантажу г = 0,2 м / с. Висота підйому Н = 6м. Режим роботи - середній, ПВ = 25% (група 4 режиму роботи з табл.1.8. [1]).
Приймаються механізм підйому зі здвоєним дворазовим поліспастом (табл.2.2. [1]).
Зусилля в канаті, набігає на барабан:
де
Q - номінальна вантажопідйомність крана, кг;
z - число поліспастів в системі;
u г - кратність поліспаста;
- Загальний ККД поліспаста і обвідних блоків:
де
- ККД поліспаста;
- ККД обвідних блоків.
Коефіцієнт корисної дії поліспаста, призначеного для виграшу в силі (кінцева гілка збігає з рухомого блоку):
;
Оскільки обвідні блоки відсутні, де то
;
Розрахункове розривне зусилля в канаті при максимальному навантаженні на канат:
де
F k - найбільше натяг у канаті (без урахування динамічних навантажень), F к = F б = 12386 Н;
к - коефіцієнт запасу міцності. до = 5,5 з табл.2.3 [1].
З урахуванням даних табл.2.5 [1] з табл. III .1.1 вибираємо по ГОСТ 2688 - 80 канат подвійного звивання типу ЛК-Р конструкції діаметром d = 11 мм, що має при маркувальної групі дротів 1764 МПа розривне зусилля F = 68800 Н.
Канат вантажний (Г), першої марки (1), з дроту без покриття (-), не розкручуються (Н) згідно (2.1 [1]) позначається:
Канат - 11 - Г - I - Н - 1764 ГОСТ 2688 - 80.
Фактичний коефіцієнт запасу міцності каната:
Необхідний діаметр барабана по середній лінії навитого сталевого канату (див. (2.9) [1]) D = 11 ∙ 25 = 275 мм. Приймаємо діаметр барабана D = 300мм.
За табл. III .2.5 [1] вибираємо підвіску крюкові типу 1 вантажопідйомністю 5т, що має блоки діаметром 320 мм з відстанню між блоками b = 200 мм.
Довжина каната, навивається на барабан з одного поліспаста:
де
Н - висота підйому вантажу;
z 1 - число запасних витків на барабані до місця кріплення, z 1 = 2;
z 2 - число витків каната, що перебувають під затискним пристроєм на барабані, z 2 = 3.
Робоча довжина барабана для навивки канату з одного поліспаста:
де
L k - довжина каната, навивається на барабан;
t - крок витка за табл.2.8 [1] t = 13,5;
m - число шарів навивки m = 1;
φ - коефіцієнт нещільності навивки; для нарізних барабанів φ = 1.
Прийнявши відстань між правою і лівою нарізками на барабані рівним відстані між струмками блоків у крюковою обоймі, тобто l = b = 0,2 м, знайдемо повну довжину барабана:
Мінімальна товщина стінки литого чавунного барабана:
де
D б - діаметр барабана; D б = D - d = 0,3 - 0,011 = 0,289 м.
Приймаються δ = 14 мм.
Прийнявши в якості матеріалу барабана чавун марки СЧ 15 (σ в = 650 МПа; [σ сж] = 130 МПа), знаходимо напругу стиску в стінці барабана:
Статична потужність двигуна механізму підйому вантажу:
;
де
η - ККД механізму по табл.1.18 [1], при зубчастої циліндричної передачі і опорах кочення η = 0,85.
З урахуванням вказівок з табл. III .3.5 [1] вибираємо крановий електродвигун з фазним ротором MTF 211-6, що має при ПВ = 25% номінальну потужність P ном = 9кВт і частоту обертання n = 915 хв -1. Момент інерції ротора I р = 0,115 кг ∙ м 2, максимальний пусковий момент двигуна Т мах = 195 Н ∙ м.
Частота обертання барабана:
де
D розр - розрахунковий діаметр барабана, D розр = D = 0,3 м.
Передаточне число привода:
Розрахункова потужність редуктора:
де
до р - коефіцієнт, що враховує умови роботи редуктора, до р = 2,2 (табл.1.34 [1]).
Р - найбільша потужність, що передається редуктором при нормально протікає процесі роботи механізму, Р = Р з = 11,54 кВт.
З таблиці. III .4.2 [1] по передавальному числу і потужності вибираємо редуктор циліндричний горизонтальний двоступінчастий типорозміру Ц2 - 400 з передавальним числом u р = 41,34 і потужністю на швидкохідному валу при середньому режимі роботи Р р = 28,1 кВт.
Момент статичного опору на валу двигуна в період пуску:
Номінальний момент, переданий муфтою, приймається рівний моменту статичних опорів .
Номінальний момент на валу двигуна:
Розрахунковий момент для вибору сполучної муфти:
де
- Номінальний момент, переданий муфтою;
до 1 - коефіцієнт, що враховує ступінь відповідальності механізму, до 1 = 1,3;
до 2 - коефіцієнт, що враховує режим роботи механізму, до 2 = 1,2.
З таблиці. III .5.9 [1] вибираємо найближчу за необхідним моменту, що крутить пружну втулочно-пальцеву муфту № 1 з гальмівним шківом діаметром D т = 200 мм і найбільшим переданим крутним моментом 500 Н ∙ м.
Момент інерції муфти I м = 0,125 кг ∙ м 2. Момент інерції ротора двигуна і муфти I = I р + I м = 0,115 +0,125 = 0,24 кг ∙ м 2.
Середній пусковий момент двигуна:
де
ψ max - Т max / Т ном - максимальна кратність пускового моменту електродвигуна: ;
ψ min - мінімальна кратність пускового моменту електродвигуна, ψ min = 1,4;
Час пуску при підйомі вантажу:
;
Фактична частота обертання барабана:
Фактична швидкість підйому вантажу:
Ця швидкість відрізняється від найближчого значення 0,2 м / с зі стандартного ряду на 7%, що допустимо.
Прискорення при пуску:
;
.
Оскільки графік дійсної завантаження механізму підйому не заданий, скористаємося усередненим графіком використання механізму по вантажопідйомності (рис.1.1, а [1]). Визначимо моменти, що розвиваються двигуном, і час його пуску при підйомі і опусканні вантажу в різні періоди роботи механізму. Згідно з графіком, за час циклу механізм буде працювати з номінальним вантажем Q = 5000 кг - 1 раз, 0,5 Q = 2500 кг - 5 разів, з вантажем 0,2 Q = 1000 кг - 1 раз, з вантажем 0,05 Q = 250 кг - 3 рази.
Таблиця 1 Моменти, що розвиваються двигуном, і час його пуску
Найменування показника | Позначення | Одиниця | Результати розрахунку при масі вантажу, що піднімається, кг | |||
5000 | 2500 | 1000 | 250 | |||
ККД | η | ----- | 0,85 | 0,8 | 0,65 | 0,5 |
Натяг каната на барабані при підйомі вантажу | F б | Н | 12386 | 6579 | 3239 | 1053 |
Момент при підйомі вантажу | Т з | Н ∙ м | 106,25 | 53,125 | 21,25 | 5,3125 |
Час пуску при підйомі | t П | з | 0,86 | 0,43 | 0,172 | 0,043 |
Натяг каната на барабані при опусканні вантажу | | Н | 12140 | 6070 | 2428 | 607 |
Момент при опусканні вантажу | | Н ∙ м | 74,5 | 37,25 | 14,9 | 3,726 |
Час пуску при опусканні | t оп | з | 0,2 | 0,1 | 0,04 | 0,01 |
Середня висота підйому вантажу складає 0,5 ... 0,8 номінальної висоти
H = 6м. Приймемо Н ср = 0,8 Н = 0,8 ∙ 6 = 4,8 м.
Тоді час усталеного руху
Сума часу пуску при підйомі і опусканні вантажу за цикл роботи механізму Σ t П = 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.
Загальний час включень двигуна за цикл Σ t = 2 (1 +5 +1 +3) t у + Σ t П = 2 ∙ 10 ∙ 24 +3,881 = 483,88 с.
Середньоквадратичний момент:
.
Загальна потужність двигуна:
.
Умова Р ср <Р ном дотримується 4,4 кВт <9 кВТ.
Момент статичного опору на валу двигуна при гальмуванні механізму:
Необхідний за нормами Держгіртехнагляду момент, що розвивається гальмом, при k Т = 1,75 для середнього режиму роботи (табл.2.9 [1]) Т Т = 74,9 ∙ 1,75 = 131,075 Н ∙ м.
З таблиці III .5.11 [1] вибираємо гальмо ТКТ-300/200 з гальмівним моментом 240 Н ∙ м, діаметром гальмівного шківа D Т = 300 мм. Регулюванням можна отримати необхідний гальмівний момент Т Т = 131,075 Н ∙ м.
Час гальмування при опусканні вантажу:
З таблиці. 1.22 [1] для середнього режиму роботи знаходимо шлях гальмування механізму підйому вантажу:
Час гальмування в припущенні, що швидкості підйому і опускання вантажу однакові, то:
Уповільнення при гальмуванні: