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.
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 механ
= 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 |
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
< Рном
соблюдается 4,4кВт < 9 кВТ.
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: