Башенный кран с поворотной башней и неподъемной стрелой грузоподъемностью 3,2 т

2-rssrrr.cdw

4-rryiresrrye-rresrsrssss.doc

Список использованной литературы:
Расчеты строительных кранов. Колесник Н.П. – К.:Вища шк. Головное изд-во. 1985.-240 с.
Кузьмин А.В. Марон Ф.Л. Справочник по расчетам механизмов подъемно-транспортных машин. - 2-е изд. перераб. и доп.-Мн.: Выш. шк.1983.-350с.ил.
Расчет механизма передвижения мостового крана: Метод. указ. к лабор работе Норильский индустр. ин-т. – Норильск 2004. – 22с.
Козлова С.Л. Грузоподьемные машины. Атлас конструкций [Текст]: учеб. пособие С.Л. Козлова; Норильский индустр. ин-т. – Норильск: НИИ 2010 – 99с.

2-rrrrsrrrrer.doc

Расчет механизма подъема 7
Расчет механизма поворота 11
Расчет механизма передвижения крана 17
Расчет механизма передвижения крановой тележки 22
Список литературы 28

4-r-rrsryesrs.cdw

1-rrsrrrsr-ryesrr-rr.cdw

Схема запасовки каната
передвижения грузовой каретки
Техническая характеристика крана
при горизонтальной стреле
КП-150100-02.02.17-01.00.00
и неподъемной стрелой

3-rrssrresrrsrrs-rrryiresryer.doc

Башенный кран является одной из основных грузоподъемных машин для производства строительно-монтажных работ. С помощью этих кранов выполняют подьемно-транспортные и монтажные работы на строительной площадке при возведении и ремонте зданий на складах и полигонах.
Башенный кран представляет собой Г – образную свободно стоящую поворотную конструкцию у которой стрела прикреплена к верхней части. Такая конструкция дает большое подстреловое пространство возможность обслуживания нескольких объектов или площадок с одной стоянки простоту перемещения крана по подкрановым рельсам хороший обзор площадки и.д.р.
К недостаткам следует отнести значительную продолжительность и трудоемкость монтажа демонтажа перебазировки и устройства подкрановых путей.
По конструкции башенные краны разделяют на краны с поворотной (КБ – 160.2; КБ – 503; КБ – 308) и неповоротной (КБ – 674; КБ – 573) башней.
По типу стрел разделяют на краны с подъемной стрелой (КБ – 160.2; КБ – 405) балочной (КБ – 674; КБ – 573; КБ – 180) и шарнирно-сочлененной (КБ – 160.2) стрелой.
Краны с вращающейся башней могут выполняться с нижним или верхним расположение противовеса. По способу установки башенные краны разделяются на стационарные самоподъемные и передвижные. По типу ходового устройства передвижные башенные краны разделяются на: рельсовые автомобильные пневмоколесные гусеничные шагающие.
Башенные краны с вращающейся башней и нижним расположением противовеса более устойчивы так как центр тяжести расположен ниже а изгибающий момент действующий на башню от веса поднимаемого груза компенсируется соответствующей запасовкой каната.
Каждая модель крана имеет собственную марку. В марку крана кроме букв КБ (кран башенный) входят цифры (всего 4) и буквы (всего 3).
Первая цифра обозначает порядковый номер группы по грузовому моменту вторые две буквы являются порядковыми номерами регистрации кранов по реестру ВНИИ стройдормаш. При этом цифры от 01 до 69 присваиваются кранам с поворотной башней а с 71 до 99 – кранам с неповоротной башней. После точки указывается номер исполнения. Для базовых моделей предназначена цифра 0 которая обычно не пишется. Далее пишется обозначение очередной модернизации (АБВ) а затем климатическое исполнение (ХЛ – для холодного Т – тропического и ТВ – тропического влажного климата); для умеренного климата буква не пишется.
Расчеты строительных передвижных башенных кранов должны производиться в соответствии с ГОСТ 13994-81 «Краны башенные строительные. Нормы расчета».
Ориентировочные размеры металлоконструкций башенного крана [1. табл. 17]. [1. стр. 52]
Исходные данные. Грузоподъемность максимальная при минимальном вылете Q =32т максимальный вылет А =16 м высота подъема при максимальном вылете Н = 32 м.
Габаритные размеры поперечного сечения башни – квадрат со стороной:
аб = (09 11)Н20 = 3220 = 16 м;
Габаритные размеры поперечного сечения горизонтальной решетчатой стрелы:
hc = (09 11)А22 = 1522 = 09 м;
Высота от головки рельса до шарнира пяты стрелы:
h = H + = 32+17 = 337 м;
Высота головки башни (от центра пяты до центра верхних блоков):
hгол = (08 12)А36 =08·1636 = 44 м;
Расстояние от оси вращения до оси башни:
хб = (11 12)аб2 = 12·152 = 09 м;
Расстояние от оси вращения до оси пяты стрелы:
хо = аб2 + 02= 152 + 02= 095 м;
Длинна распорки (подстрелка) от оси вращения крана до оси блока:
Lp = (011 016)Н = 015·32 = 48 м;
Колея и база ходовой части крана:
К = В = (095 105)Н6 = 326 = 5 м ;
Расчетная длинна стрелы:
Lр.с. = А – хб – хо – = 16 – 09 – 095 – 105 = 149 м;
Ориентировочный диаметр опорно–поворотного круга:
Доп.к. = (145..155) аб = 15·15 = 225 м;
Ширина поворотной платформы:
В1 = (075 1)К = 08·5 = 4
Т.к. максимально допустимое значение В1 = 3 м принимаем В1 = 3 м.
Радиус хвостовой части поворотной платформы:
R = (11 12)Lp = 11·48 5 м.
G = 00335Мгр = 00335*800 = 548755 т;
где момент грузовой Мгр = Q*A = 50*16 = 800 кНм;
Масса металлоконструкций:
Gм.к. = 041G = 041·55= 2255т;
Масса механизмов и электрооборудования:
Gмех = 025*G = 025·55 = 1375 т;
Gбал = 034*G = 034·55 = 187 т;
Gс = 005G = 55·005 = 275 т;
Gб = 013*G = 55·013 = 715т:
Масса поворотной платформы:
Gп.п. = 009*G=009·55 = 495 т;
Масса неповоротной рамы:
Gн.р. = 014*G= 55·014 = 77 т;
Масса лебедки подъема груза:
Gл.г. = 003·G = 003·55=165 т;
Масса лебедки передвижения каретки по стреле:
Gл.к. = 002·G = 002·55=11 т;
Масса механизма вращения крана:
Gв.м. = 003·G = 003·55=165 т;
Масса механизма передвижения крана:
Gп.м = 004·G = 004·55=22т;
Масса грузового полиспаста и крюковой подвески:
Gп.г. = 0005·G = 0005·55=0275 т;
Масса грузовой каретки:
Gг.к. = 001·G = 001·55=055 т;
Масса ходовых тележек и колес (4 комплекта):
Gх.к. = 006·G = 0.68 т;
Масса кабины управления:
Gк = 002·G = 002·55=11 т;
Расчет механизма подъема
Исходные данные: грузоподъемность Q = 32 т; режим работы средний (ПВ = 25%); коэффициент полезного действия (общий) м = 085; полиспаст простой u = 2; высота подъема Н = 32 м. Кран общего назначения. Скорости подъема груза: максимальная Vmax = 36 ммин (06 мс). Механизм подъема груза должен рассчитываться на действие нормативной Qн = 32 т и случайной составляющей определяемой по формуле
SQ = K3 ·Qн = 006·32 = 02 т
где К3 = 006 – коэффициент.
Тогда расчетная грузоподъемность
Q = Qн + SQ = 32+02 = 34 т.
1. Расчет и выбор каната и барабана.
Кратность полиспаста u = 2.
Рисунок 1- Схема механизма подъема
Общий КПД канатно-блочной системы (с учетом отклоняющего блока)
Максимальное усилие в ветви каната наматываемого на барабан
где Q = 34000 Н – вес груза;
z = 2 – общее количество ветвей каната на которых висит груз;
o = 096 – общий КПД канатно-блочной системы.
Разрывное усилие в канате
где nk = 55 – коэффициент запаса прочности каната.
Выбираем канат (175-Г-1-Н-1660 ГОСТ 7665–80) грузовой с линейным касанием проволочек конструкции 6325 с органическим сердечником первой марки из проволоки без покрытия правой крестовой свивки диаметром 175 мм с разрывным усилием Sp = 163500 Н с пределом прочности 2360 МПа по ГОСТ 7665–80 [1. прил. VI]
Минимальный диаметр барабана и блоков по центру витков каната
Dбdk·e = 18·175 = 315 мм
где е = 18 [1.табл. 34].
Принимаем конструктивно диаметр барабана D = 400 мм.
С учетом намотанного каната Dб = 4175 мм.
Рабочая длина каната наматываемого на барабан при подъеме
Lраб = H·u = 30·2 = 60 м.
Количество рабочих витков
zобщ = zраб + zзап + zзакр = 46+2+5 = 53;
где zзап = 2 – минимальное количество запасных витков принимаемое 15 2;
zзакр= 5 – минимальное количество витков на закрепление каната (три витка) с учетом участков с обеих сторон барабана на выходы резца при изготовлении нарезки.
Необходимая длина барабана при однослойной навивке каната
Lб = zобщ·t =53·20 = 1060 мм
где t = dk + (243) = 20 мм – шаг каната для барабана с нарезкой;
Поскольку конструктивно будет нетрудно выполнить механизм с таким барабаном принимаем навивку в один слой в слое 62 витка.
2. Расчет и выбор электродвигателя редуктора и тормоза.
Статическая мощность главного двигателя
Выбираем двигатель типа МТF 312-6 с фазным ротором 50 Гц с параметрами N1 = 175 кВт n =950 обмин Jp = 0318 кг·м2 Mmax = 480 Н·м [1. прил. XII].
Скорость навивки каната на барабан:
максимальная Vk = Vmax·u = 03·2 = 06 мс
Частота вращения барабана:
Передаточные числа редукторов:
По каталогу редукторов типа Ц2 выбираем для среднего режима работы при частоте вращения входного вала 1000 обмин редуктор Ц2-400-3242 с передаточным числом ip = 3242 способный передавать мощность 18 кВт.
Тогда фактическая скорость подьема:
Vф = 0333·34783242 = 033 мс
3. Определение времени пуска.
Время пуска с механизма при подъеме (опускании) номинального груза
где Jпр – момент инерции механизма приведенный к валу двигателя;
– угловая скорость ротора;
Мп.ср. – средний пусковой момент на валу двигателя;
Мст – статический момент от груза на валу двигателя.
= 12 – коэффициент учитывающий влияние вращающихся масс не лежащих на валу двигателя;
Jр = 0764 кг·м2 – момент инерции ротора;
Jм = 0471 кг·м2 – момент инерции соединительной муфты [ ];
Q = 3200 кг – масса груза;
uo = 2 – общее передаточное число механизма;
м=085 – КПД механизма;
Момент номинальный двигателя
Мн=9750(Nn)=9750(26710)=35704 Н·м;
аср = 026057 = 045 мс2;
4. Проверка двигателя по моменту:
Условие правильности выбора электродвигателя:
где к = 15 – коэффициент перегрузки [1. табл. 22].
Мн – момент на валу двигателя от нормативных составляющих нагрузок
m0 = m1·m2 = 095·08 = 076
5. Определение тормозного момента и выбор тормоза:
Mт = k·Mст.т = 175·14539 = 25444 Н·м
где k = 175 – коэффициент запаса торможения для среднего режима работы [1. табл. 36];
Mст.т – статический момент на валу двигателя при торможении
По каталогу [1. прил. XIII] выбираем двухколодочный тормоз с электрогидротолкателем типа ТКТГ-300м с наибольшим тормозным моментом Мт = 800 Н·м отрегулированным на расчетный тормозной момент за счет изменения длинны рабочей пружины.
где К = 13 – коэффициент перегрузки [1. табл. 22].
Следовательно выбранный нами тормоз так же удовлетворяет проверке по моменту.
В качестве механизма подъема груза может быть выбрана лебедка Л-600.4 при расчетном грузовом моменте 1600 кНм с диаметром барабана 500 мм канатом 24 мм при навивке в три слоя с кратностью полиспаста 2 с электродвигателем МТF 312-6 с мощностью 175 кВт и частотой вращения 950 обмин тормоз ТКТ-300 или ТКТГ-300 редуктор с передаточным числом 343 и скоростью навивки каната 453 ммин или скоростью подъема 2265 ммин при кратности грузового полиспаста 2 с последующей ее проверкой.
Расчет механизма поворота
Исходные данные: кран установлен на открытой площадке механизм вращения с планетарным редуктором с цевочным зацеплением опорно-поворотный круг - роликовый однорядный режим работы средний. Грузовой момент Мгр = 800 кНм частота вращения nкр = 08 обмин (0083 радс). Максимальный вылет Амах = 16 м.
Момент от нормативных составляющих нагрузок действующих на роликовый опорно-поворотный круг относительно оси проходящий через центр круга нормально к плоскости подвеса:
Мкр = Q.A + Gc.(Lc2 + r) + Gп.г.(Lc + r) + Gл.к.(хо + 1) + (Gб. + Gк.)хб. – (Gп.п + Gл.г. + Gв.м. + Gп.с.)а1 - Gбла = 32·16 + 0.4(1462 + 2.13) + 36(146 + 2.13) + (147 + 959)0862 + 192·147 – (664 + 221 + 221)15 – 959·35 = 830 кНм;
Суммарная вертикальная нагрузка на опорный круг (при максимальной грузоподъемности):
Ркр = Q + Gс + Gп.г. + Gб. + Gк. + Gп.п. + Gл.к. + Gл.г. + Gв.м. + Gп.с. + Gбал. =
= 10 + 40 + 5 + 148+ 20 + 100 + 20+ 34+ 34 + 388= 799 кНм
По прил. LIV для значений Мкр = 979 кНм и Ркр = 799 кНм выбираем роликовый опорно-поворотный круг № 6 исполнение I c диаметром D = 1900 мм. [1. прил. LIV]
Определяем момент сопротивления вращению опорно-поворотного круга от трения.
Момент сил трения определяем по формулам
гдеf – приведенный коэффициент сопротивления принимаемый равным 0012
для роликовых кругов (001 – для шариковых);
М – момент действующий на опорно-поворотный круг относительно оси
проходящей через центр круга нормально к плоскости подвеса кН м;
Ркр – суммарная вертикальная нагрузка на опорно-поворотный круг кН;
rкр – средний радиус опорного круга по дорожке катания м;
– углы наклона к горизонталям сил действующих на ролики;
кр – 13 – 3 10-4Pкр.
Определяем расчетный момент сопротивления повороту крана
Мр = Мс.к. + Мв. + Му. + Мд.
где Мс.к. = 2028 кНм – момент сопротивления вращению опорно-поворотного круга от трения;
Мв. – момент создаваемый силами ветра;
Му. – момент сил возникающий при наклоне крана;
Мд. – момент создаваемый средним квадратическим отклонением случайной составляющей динамической нагрузки.
Мв. = Мв.кр + Мв.гр.
Момент ветра действующего на кран:
Мв.кр = Wc(Lc2 + r) + Wба3 – Wбала2;
1. Сила давление ветра на элементы крана:
Wc = Fcqcn = 485·125·175·15·1 = 159 кН;
где Fc = LcCcc = 146·081·04 = 485 м2 – теневая площадь стрелы; Lc = 146 м Сс = 081 м – длинна и высота вертикальной грани стрелы; c – коэффициент заполнения; для решетчатых конструкций c = 01 05; для сплошных c = 1;
Wб = Fбqcn = 1485·125·155·15 = 431кН;
Где Fб = Нбабб = 33·15·03 = 1485 м; Hб = h+hгол–h4 = 30+5–2 = 33 м;
На поворотную платформу:
Wп.п. = Fп.п.qkcn = 425·125·1·12·1 = 063 кН;
Wбал= Fбалqkcn = 3875·125·1·12·1 = 057 кН;
где Fбал = bh = 155·25 = 3875 м2; h – высота балласта принимаем равным 25;
В1 = 31 м – ширина поворотной платформы ширина балласта определяется как одна из граней параллелепипеда массой 251 т с гранями h
Мв.кр. = 159(1462 + 2.13) + 431·11 – 058·35 = 3229 кНм.
Момент сил ветра на груз:
Мв.гр. = Fгр.qkcА = 71·125·12·18 = 3354 кН;
Определяем средние квадратические отклонения ветровой нагрузки:
Где Wн – нормативная составляющая ветровой нагрузки на стрелу башню поворотную платформу и балласт соответственно 159 431 063 057 кН;
mп – коэффициент пульсации соответственно 01; 011; 012; 012;
- коэффициент динамичности определяем по формуле:
где QkH = 7358 кН – вес крана;
QH = 32 кН – вес груза при максимальном вылете;
G = 55 т – масса крана;
Q = 32т – масса груза;
hk = h0 = 67 – вертикальная координата центра тяжести;
hQ = H = 32 – высота подъема груза;
– расстояние от оси вращения крана при колебаниях до центра тяжести крана (с = 106)
– расстояние от оси вращения крана при колебаниях до центра тяжести груза (принимая груз находящимся в поднятом состоянии на высоту (05 075) Н при различных вылетах стрелы. 159 431 063 057
Для стрелы Sw.с. = 22·01·159 = 034 кН;
Для башни Sw.б. = 22·011·431 = 104 кН;
Для платформы Sw.п. = 22·012·063 = 016 кН;
Для балласта Sw.бал. = 22·012·057 = 015 кН;
Для груза Sw.г. = 22·01·0625 = 013 кН;
где Wгр. = Fгр.qkcn = 71·125·12 = 106 кН;
Момент от средних квадратических отклонений ветровой нагрузки:
Момент сопротивления уклона:
Му = Мкрsini = 979·0008 = 783 кНм
Тогда расчетный момент сопротивления повороту:
Мр = 555 + 783 + 2128 + 3229 + 3354 = 10049 кНм;
Момент от сил инерции масс крана при пуске:
Мин = JwtП = 0083·28915025 = 4799 кНм;
Где J – суммарный момент инерции масс механизма поворота груза стрелы башни платформы балласта на оси вращения крана;
tп – время пуска принимаем 4 10 с но не менее чем из расчета чтоб линейное ускорение конца стрелы не превышало а 1мс2;
tп = Va = 2ПАnкра = 2·314·16·0860 = 15 с;
Принимаем предварительно tп = 5 с;
Расчетная мощность двигателя:
где = – скорость вращения крана;
= 15 18 – среднепусковой коэффициент перегрузки для асинхронного двигателя с фазным ротором;
М = 085 – КПД механизма.
2. Выбор электродвигателя:
По каталогу выбираем двигатель MTH 312-8 для среднего режима работы мощностью N = 11 кВт; n = 700 обмин ( = 7326 радс) Ммах = 430 Нм Jp = 0318кгм2; [1. прил.XII]
Общее передаточное число механизма:
i0 = nnкр = 70008 = 875
разбиваем общее передаточное число по ступеням
uз.в – передаточное отношение зубчатого венца.
Для выбранного опорно-поворотного круга число цевочных пальцев zв = 82 количество зубчатой шестерни на выходном валу редуктора zш > 17. Тогда передаточное отношение цевочной передачи:
uз.в. = zвzш = 8217 = 482
Передаточное число редуктора:
i0 = i0uз.в. = 875482 = 18153.
Определение времени пуска механизма вращения. Среднее время пуска при подъеме:
гдеJпр – момент инерции механизма вращения и масс крана приведенный к валу двигателя;
= 7326 радс – частота вращения вала двигателя;
Рисунок 2- Кинематическая схема механизма вращения
Момент инерции механизма поворота:
(0318 + 01274) = 0534 кгм2.
гдеJр = 0318 кгм2 – момент инерции ротора;
JM = 01274 кгм2 – момент инерции муфты. [1. прил. XXVII]
Момент инерции груза и полиспаста грузового:
Момент инерции стрелы:
Суммарный момент инерции башни и кабины:
Момент инерции балласта:
Суммарный момент инерции платформы с механизмами и стрелового полиспаста:
Jпр = 0043 + 0472 + 001 + 046 + 267+ 0534 = 4189 кг·м2;
Момент средний пусковой:
принимаем рекомендованное время (4 10 с) tп. = 5 с
3. Проверка двигателя по моменту.
Условие правильности выбора
где к = 13 – коэффициент перегрузки [1. табл. 22].
m0 = m1·m2 = 095·1 = 095 – коэффициент условий работы при 2 классе ответственности крана и 2 классе ответственности элемента [1. табл. 24 и 25]
4. Определение тормозного момента и выбор тормоза:
Мст = 416 кН м – определен ранее;
Сумма моментов сил ветра и уклона при торможении приведенных к валу двигателя;
Мв = Мв.кр + Мв.гр – определен выше;
Jпр.т = JпрМ2 = 4189·0852 = 302 [1. стр. 82]
tT = 5 – принимаем время торможения равным времени пуска;
Тогда Мт = - 2067 + 442 + 7155 = 9508 Нм; [1. стр. 81]
По каталогу выбираем тормоз ТТ-160 с тормозным моментом Мт = 100 Нм и регулируем на расчетный тормозной момент. [1. прил. XXXII]
где Мст.т = Мв.т. + Му.т. – Мтр.т = 5088 Нм; [1. стр. 82]
6. Проверка выбора тормоза:
где к = 12 – коэффициент перегрузки [1. табл. 22].
Мн – момент на валу двигателя от нормативных составляющих нагрузок при торможении;
Мр – расчетная несущая способность по моменту
m0 – коэффициент условий работы;
m1 = 1 – коэффициент ответственности для тормозов механизмов;
m2 = 1 – коэффициент учитывающий особенности работы тормоза;
Следовательно тормоз удовлетворяет проверке по максимальному моменту.
В качестве механизма вращения могут быть приняты два механизма с двигателями MTF 112-6 5кВт каждый с частотой вращения n = 920 обмин с цилиндрическим редуктором и вертикальными расположениями валов с передаточными числами 1337 и числом зубьев шестерни 15 с последующейпроверкой их на продолжительность времени пуска и торможения и по моменту. [1. стр. 83]
Расчет механизма передвижения крана
Исходные данные: кран установлен на открытой площадке режим работы – средний; скорость передвижения – Vk = 25 ммин (041 мс) остальные данные массовые и геометрические параметры рассчитаны выше.
Условия соблюдаемы при расчете. Допустимое отклонение кранового пути от проектной схемы по высоте hmax в пределах базы (колеи) при определении наибольших реакций опор используемых при расчете на прочность
где В – база крана м;
Податливость кранового пути мкН равная вертикальному перемещению м кранового рельса под воздействием приложенного к нему вертикальной милы в 1 кН должна приниматься не более указанных а табл. 37.
В зависимости от числа опор вертикальные реакции R кН допускается определять по формулам:
Для крана с четырьмя опорами способными воспринимать отрывающие вертикальные силы
R = P4 + [1. стр. 84]
где Р – расчетная вертикальная нагрузка на основание кН;
М – расчетный момент действующий на основание относительно горизонтальной оси кНм;
а2 – размеры основания;
Для свободно стоящего крана с четырьмя опорами не воспринимающим отрывающие вертикальные силы:
Сила сопротивления передвижению ходового колеса приложенная к его реборде Рк кН определяется по формуле:
где Rk – нагрузка на колесо кН;
fk – приведенный коэффициент сопративления определяемый в зависимости от диаметра колеса и его оси а также типа подшипника по табл. 38.
Определяем вертикальную реакцию принимая что кран опирается на четыре опоры:
R = P2 = 5852 = 2925 кН; [1. стр. 84]
P = G + Q + SQ = 550 + 32 + 3 = 585 кН; [1. стр. 84]
где G = 550 кН – вес крана;
Q = 32 кН – вес груза;
SQ = 3 кН – среднее квадратическое отклонение случайной составляющей груза.
Принимаем в каждой из четырех опор балансирные тележки в каждой по два колеса с нагрузкой на одно R1 = 200 кН.
Из условий прочности подкранового пути и допускаемым давлениям на грунт принимаем [1. прил. XLVIII] рельс Р43 с допускаемой нагрузкой на ходовое колесо 240 кН. По [1. прил. XLV] выбираем ходовое двухребордное колесо диаметром 500 мм и допускаемой нагрузкой 267 кН при среднем режиме работы и скорости передвижения не более 40 ммин (07 мс).
Определяем сопротивление передвижению башенного крана. Это сопротивление определяем как сумму сопротивлений трения ветра уклона от нормальных и случайных составляющих нагрузок веса крана веса груза и ветровой нагрузки [1. табл. 9 10 11 21] с учетом уклона пути:
W = Wтр + Wв + Wу + SW [1. стр. 85]
где Wтр – сопротивление от силы трения кН
Wтр = Gfk = 7885·001 = 788 кН [1. стр. 85]
G =7385 + 100 = 8385 кН – суммарная вертикальная нагрузка;
fk = 001 – по табл. 38 для ходового колеса диаметром мм на подшипниках качения;
Wв – сопротивление от сил ветра действующего на кран и груз.
Сопротивления от сил ветра на стрелу башню с кабиной платформу балласт и груз определены расчетом и равны соответственно:
Wс = 159 кН; Wб = 431 кН; Wп.п. = 063 кН; Wбал = 057 кН;
Wгр = Fгрqkcn = 5·0125·175·12 = 131 кН; [1. стр. 85]
Сопротивление от сил ветра на неповоротную часть:
Wн.п. = Fн.п.qkcn = 5·0125·1·12·1 = 075 кН; [1. стр. 85]
где Fн.п. = Вh = 5·1 = 5 м2.
Wв = Wс + Wб + Wп.п. + Wбал + Wгр + Wн.п. =
= 159 + 431 + 063 + 057 + 131 + 075 = 916 кН; [1. стр. 85]
Случайные составляющие ветровых нагрузок на стрелу башню платформу балласт груз также были определены ранее:
SW = SW.с + SW.б + SW.п + SW.бал + SW.г + SW.н =
= 0198 + 034 + 104 + 016 + 015 + 013 = 2018 кН [1. стр. 85]
где SW.н – случайная составляющая ветровой нагрузки на неповоротную часть (по аналогии):
Sw.п = mnWн.п. = 22·012·075 = 0198 кН. [1. стр. 86]
Сопротивление от уклона:
Wу = (Q + G)sini = (32 + 7385)0008 = 6332 кН. [1. стр. 86]
Сложив слагаемые сопротивления по формуле получим сопротивление передвижению крана
W = 6332 + 2018 + 916 + 788 = 2539 кН. [1. стр. 86]
Инерционное сопротивление передвижению крана в пусковой период:
Wин = 11(Q + G)a = 11·(3200 + 73850) ·015 = 138 кН. [1. стр. 86]
где а = 015 мс2 – среднее ускорение крана при пуске [1. табл. 39].
Мощность двигателей механизма передвижения:
где Vk = 02 мс – скорость передвижения;
ср = 15 18 – среднепусковой коэффициент перегрузки;
м = 085 КПД механизма;
Применяем механизм передвижения с раздельным приводом тележек устанавливаем приводные тележки в опорных точках по диагонали опорного контура.
Мощность двигателя расчетная:
Np = 06N = 339 кВт [1. стр. 86]
1. Выбор электродвигателя
По каталогу крановых двигателей принимаем [1. прил. XI] два асинхронных электродвигателя MTH 112-6 с фазовым роторами N = 45 кВт n = 910 обми (w = 9524 радс) Jр = 00687 кгм2 Ммах = 120 Нм (момент инерции муфты Jм = 01274 кгм2).
i0 = nnk = 9101592 = 5716 [1. стр. 86]
где nk = 60VkПDk = 60·041314·05 = 1592 обмин – частота вращения ходового колеса.
Рисунок 3- Кинематическая схема механизма передвижения
По передаточному числу механизма разбивая его по ступеням редуктор – зубчатая пара выбирают редуктор способный передавать мощность не ниже кВт.
Определяем время пуска:
где Jпр – приведенный к валу двигателя момент инерции одного приводного агрегата и половины масс крана
Jм = 01274 кгм2 – момент инерции упругой муфты;
Статический момент от половинного сопротивления передвижению:
Ускорение при пуске:
а = Vktп. = 041243 = 016 мс2 [a] = 2 мс2 [1. табл. 39].
Проверка запаса сцепления при пуске:
где G = 7358 кН – вес крана;
Gсц = G2 = 3679 кН – сцепной вес; [1. стр. 87]
Wст.х. – сопротивление передвижению крана при Q = 0;
Wст.х. = Wв.х. + Wу.х + Wтр.х = 785 + 588 + 7358 = 21088 кН; [1. стр. 87]
Wв.х. = Wв. – Wгр. = 916 – 131 = 785 кН – сила ветра на кран; [1. стр. 87]
Wу.х = Gs [1. стр. 87]
Wтр.х = 7358.001 = 7358 кН – сопротивление трению;
Vk = 041 мс; tп. = 243 с; g = 981; m = 4 – число приводных колес; n = 8 – общие число колес; f = 002 – коэффициент трение в подшипниках колес; d = диаметр оси ходового колеса (табл. 38); Dk = м – диаметр ходового колеса; = 012 – коэффициент сцепления колеса с рельсом;
2.Проверка двигателя по моменту.
3. Определение тормозного момента и выбор тормоза:
Тогда Мт = 4782 + 252 – 2432 = 4868 Нм; [1. стр. 88]
где Мст.т = Мв.т. + Му.т. – Мтр.т = 4782 – 2432 = 235 Нм; [1. стр. 89]
Следовательно при торможении будут возникать ускорения такие же по величине как и при пуске.
5. Проверка выбора тормоза:
Следовательно тормоз удовлетворяет проверке по моменту.
Расчет механизма передвижения крановой тележки
При изменении вылета передвижением грузовой тележки расчет аналогичен расчету механизма передвижения с учетом разности натяжений конечных ветвей грузового каната сопротивления вследствие провисания хвостовой части тягового каната и центробежной силы инерции массы груза и тележки при повороте крана.
Рисунок 4- Расчетная схема канатного механизма передвижения грузовой тележки.
При изменении вылета посредством перемещения грузовой тележки по направляющим балкам стрелы с помощью тягового каната усилие в этом канате:
Fпер – сопротивление от передвижения тележки трения уклона пути и ветровой нагрузки.
Fпер=Fтр+Fукл+Fв=588+2+19825=78825 Н.
Fц – центробежная сила инерции создаваемая массой груза и тележки при повороте крана.
Q – грузоподьемность крана;
R – максимальный вылет крюка;
n – число оборотов башни в минуту.
Fн – разность натяжений ветви грузового полиспаста.
Fпр – сопротивление от провисания хвостовой ветви тягового каната.
qк – масса 1го погонного метра каната;
h – провисание хвостовой части каната.
Fт=78825+70106+15015+1282=1058235Н.
2 Выбор электродвигателя:
По [1 прил. XI] выбираем электродвигатель MTF 211-6 развивающий при ПВ = 25% мощность 9 кВт при частоте вращения 915 мин. Максимальный момент составляет 140 Н·м момент инерции ротора I0117 кг·м масса электродвигателя 120 кг.
Частота вращения ходовых колес:
Необходимое передаточное отношение механизма:
По [1. прил. XXI] принимаем редуктор Ц2-250 передающий мощность 52 кВт при ПВ = 25% n= 600 мин. Передаточное число редуктора u= 3242
Фактическая скорость передвижения тележки
Отключение от заданной скорости составляет 4% допускается ± 10%.
Фактический КПД механизма
где – соответственно КПД редуктора муфт подшипников колес.
Фактическая мощность двигателя для передвижения тележки
Подбираем зубчатую муфту между электродвигателем и редуктором по расчетному моменту который определяется по формуле:
где R= 15 – коэффициент учитывающий назначение принимается по [3]; R= 11 – коэффициент запаса зависящий от режима работы [3].
Принимаем зубчатую муфту с тормозным шкивом при этом модуль 25 мм наибольший момент передвигаемый муфтой 350 Н·м диаметр тормозного шкива 100 мм момент инерции 01 кгм2 масса муфты 158 кг [3].
Максимально допускаемое замедление при отсутствии проскальзывания заторможенных колес если тележка движется без груза определяем по формуле:
при (равномерное распределение давлений на опоры):
где 02 – коэффициент сцепления ведущих ходовых колес с рельсами принят по [3].
Сила статического сопротивления передвижению тележки без груза при торможении:
Момент сопротивления на первом валу:
Динамический момент при торможении приведенный к первому валу:
Определяем тормозной момент:
63 – 226 = 3437Нм [2 стр. 91]
Принимаем тормоз ТТ-160 по [1. прил. XXXIII] развивающий наибольший тормозной момент 100 Нм. Наименьшее время затормаживания составляет 02 с наибольшее 4 с.тормоза 188 кг допустимое ПВ = 100% тип гидротолкателя ТЭГ-16 с тяговым усилием 160 Н. Отрегулируем тормоз на момент 3437 Н·м
Время торможения при движении тележки с грузом определяем по следующей методике. Статическое сопротивление передвижению нагруженной тележки при торможении:
Динамический момент при торможении нагруженной тележки:
6 + 3437 = 5197 Нм [2 стр. 92]
Время торможения при движении тележки с грузом:
Полученное время меньше наибольшего составляющего 4 с для выбранного тормоза. Условия работы будут нормальными.
Путь торможения нагруженной тележки:
Этот путь необходимо учитывать при установке конечных выключателей и упоров.
Для процесса пуска максимально допускаемое ускорение ненагруженной тележки определяем из условия отсутствия пробуксовывания ведущих ходовых колес с учетом формулы:
Время пуска ненагруженной тележки:
Необходимый динамический момент при пуске ненагруженной тележки:
где - коэффициент учитывающий при пуске влияние моментов инерции масс расположенных за первым валом и КПД; в связи с различным (по сравнению с процессом торможения) влиянием КПД при пуске принято = 115.
Статистический момент сопротивления передвижению ненагруженной тележки:
Необходимый средний пусковой момент электродвигателя:
Минимальны пусковой момент электродвигателя должен быть выбран с учетом номинальной нагрузки при работе с грузом по соотношению:
Потребный максимальный пусковой момент:
При проверке электродвигателя на пусковые перегрузки должно быть:
следовательно двигатель удовлетворяет условия пуска.
Статический момент сопротивления движению нагруженной тележки
Момент сил инерции поступательно движущихся и вращающихся масс
Определяем время пуска нагруженной тележки по формуле
Полученное время пуска недопустимо велико. Следовательно двух ведущих ходовых колес недостаточно для обеспечения нормальной работы механизма передвижения тележки. Принимаем четыре ведущих колеса. Конструктивно привод оставляет без изменений добавляем зубчатое зацепление с промежуточной шестерней между двумя ходовыми колесами балансира передаточное число пары принимаем равным 1. тормоз оставляем без изменений отрегулированным на момент 3437 Н·м. в таком случае запас сцепления ведущих ходовых колес с рельсами может быть уточнен. При движении тележки без груза для принятого времени торможения с фактический запас сцепления
где 12 - необходимый коэффициент запаса сцепления. Проскальзывания заторможенных колес не будет. [2 стр. 94]
6 Проверка двигателя на нагрев:
При проверке двигателя на нагрев рассчитываем эквивалентную по нагреву мощность по формуле:
где ; определен по [5 рис. 2.14 кривая 2] при принятом отношении времени пучка ко времени рабочей операции. Мощности выбранного двигателя 9 кВт при ПВ = 25% достаточно.