ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

РОЗРОБКА МЕХАНІЗМУ ПІДЙОМУ ВАНТАЖУ



 

 

Для прикладу візьмемо кран з такими даними

 

Q = 8т Lс = 12м

Нк = 4м V = 0,3м/с

А – 3 В – 4

n1 = 2 n2 = 1 n3 = 4

 

 

2.1 Загальну схему крана накреслити приблизно так, як показано на рисунку 1.

2.2 Кінематичну схему Вашого механізму зобразити на окремій сторінці , але з реальним розташуванням блоків і барабана відносно стріли і колони. Стрілу можна розмістити або горизонтально, або під кутом β=30˚ . Блоки відхилення канатів механізмів підйому вантажа і зміни нахилу стріли вважати розміщеними на одній осі В, зміщеній відносно осі колони “назад” на відстань Нв.

 

Нв = (0,1 ... 0,2) Нк (1)

 

Можна взяти попередньо з запасом Нв = 0,2Нк.

 
 


Див. схему на рисунку 2

Нв = 0,8м

 

2.3 Визначити швидкість каната на барабані за формулою

 

Vк =V ∙ n (2)

 

V – швидкість підйому вантажу (задана),

n - передаточне число канатної системи ;

 

n = n1 ∙ n2 (3)

n1 і n2 - передаточні числа поліспастів ( в таблиці 1).

 

 

Рисунок 2 Кінематика канатної системи

 

 

n = 2∙1=2

Vк = 0,3∙2 = 0,6 м/с

 

2.4 Визначити максимальний статичний натяг каната на барабані;

 

(4)

 

Де G – сила ваги вантажу,

ŋn - ККD ( коефіцієнт корисної дії) канатної системи.

 

В системі виміру СІ

G = 1000Q∙g (H)

Відповідно до [ 1 ]

 

 

(5)

 

Де ŋ1 - ККD одного блока на підшипниках кочення

 

G = 1000∙8∙9,8 = 78,4 ∙ 103 Н

 

ŋ1 = 0,98

 

Попередньо вже можна визначити потужність приводу на барабані :

 

Рб = GV/ŋn (6)

або

Рб = Fk ∙Vk (7)

Pб = 40,4 ∙ 103 ∙ 0,6 = 24,24 ∙ 103 Вт

 

Результати обчислень за формулами (6) і (7) співставити для самоперевірки.

 

2.5 Вибрати канат за розривною силою Fp .

 

Fp = Fк ∙ Кк (8)

 

де Кк - коефіцієнт запасу прочності. Коефіцієнт Кк вибирається з довідників [ 1 ] , [ 4 ] в залежності від умов і режиму його роботи,

 

Кк = 5...6

 

В нашому прикладі

 

Кк = 5,5

 

Fp = 40,4 ∙ 103 ∙ 5,5 = 222,2 ∙ 103 Н

 

Для помірних навантажень (А=3) і інтенсивної роботи в часі (В=4) беремо канат марки ЛК-Р діаметром dк = 19,5 мм.

 

2.6 Діючі діаметри блоків і барабана визначаються за формулами

 

dбл = dк ∙ Ке (9)

Dб =dк ∙ Кб (10)

 

Ке, Кб - емпіричні коефіцієнти [1], [4]

 

Ке =16...25

Кб = 20...30

 

Кількість канавок для троса на барабані

 

Z = Z1 + Z2 + Z3 (11)

 

де Z1 - кількість канавок для робочої довжини намотуваного троса,

Z2 - кількість канавок в запас,

Z3 - кількість канавок для закріплення троса на барабані

 

(12)

 

Робоча довжина намотуваного троса ( найбільша з можливих)

 

l роб = n1 Lс ( sinβ max – sinβmin) + n2 Lс (cosβmin - cosβ max) (13)

 

Z2 + Z3 = 7

 

Крок канавок на барабані

 

b = 1,15 ∙dк (14)

 

Довжина барабана (без реборд)

 

Lб =Z·b (15)

 

Кутова швидкість барабана

 

ωб = 2Vк / Dб (16)

 

Крутильний момент на валу барабана

 

 

М*кр = Fк ∙Dб/2 (17)

Чисельно відповідно до (9)…(17)

 

 

dбл = (19,5 ∙20 ) = 400 мм

 

Dб = (19,5 ∙ 25) = 500 мм

 

Lроб = 2 ∙12 (sin 70˚ - sin 20˚ ) + 1 ∙ 12 ∙ (cos 20˚ - cos 70˚ ) = 21,5 м

 

 

Z = (12,9 +7 ) = 19,7 (беремо 20 )

 

b = 1,15 ∙ 19,5 = 22, 4 (беремо 23 )

 

Lб = 20 ∙ 23 = 460 мм

 

ωб = 2∙ 0,6/0,5 =2,4 1/c

 

 

М*кр = 40,4 ∙ 103 ∙ 0,5/2 = 10,1 ∙ 103 Н∙м

 

 

2.7 Вибір підшипників для барабана

Для цього спочатку визначте мінімальний діаметр вала під підшипник, за умови надійного опору його крутильному моменту.

 

М*кр = Wp τmax / Кτ (18)

 

де Wp - полярний момент опору,

τmax – максимальні можливі напруження зсуву,

Кτ - коефіцієнт запасу

 

 

Wp = 0,2 dв 3 (19)

 

(dв – діаметр вала )

 

Для сталі 40х поліпшеної ( закалка при 830 ... 850˚с ,отпуск 500˚с ), [8]

sТ= 700 МПа

 

τmax =~ 0,7sТ = 490 МПа

 

Зважаючи на деяке спрощення розрахунку за формулою (18), коефіцієнт запасу візьмемо з перебільшенням , kτ = 2,5 ( в довідниках – до 2,0).

Тоді діаметр вала визначиться за формулою

 

(20)

 

 

Реально dв = 65 мм

 

Це означає, що внутрішній діаметр підшипника повинен бути не меншим, ніж dв.

Зважаючи на малі оберти барабана, рідкість випадків дії максимального навантаження і переривистий характер роботи механізму, підшипники виберемо за допустимим статичним навантаженням Со з урахуванням максимального коефіцієнта динамічності Кд = 2, [ 1 ] – стор. 38 і максимального коефіцієнта запасу прочності Кзп = 1,6, [ 1 ] – стор. 49.

 

Тоді матимемо

 

Со = Fк ∙ Кд ∙ Кзп (21)

 

Формула (21) передбачає, що максимально натягнений канат знаходиться над одним із двох підшипників, що рідко буває.

 

В нашому випадку

 

Со = 40,4 ∙103 ∙ 2 ∙ 1,6 = 129,3 ∙ 103 Н

 

Цьому параметру відповідають кульковий підшипник №417 (Со = 138∙ 103,

dвн =85, dзовн = 210 ) і роліковий підшипник №3613 (Со =145×103Н, dвн=65мм,

211 ∙ 103 Н, dвн = 75мм, dзовн = 140 мм) [8]. Беремо другий.

2.8 Вибір електродвигуна

 

Попередньо потужність електродвигуна можна визначити через потужність на барабані (7), поділивши її на коефіцієнт корисної дії приводу

ŋпр=ŋр ∙ ŋб (22)

де ŋр – ККD редуктора,

ŋб – ККD опор барабана.

Орієнтовно ŋпр = 0,95 ∙ 0,98 = 0,93

Тоді так звана статична потужність двигуна визначиться формулою

 

Рст =GV/ (ŋn∙ ŋпр ) (23)

 

Встановлювана (еквівалентна) потужність двигуна має бути меншою за рахунок перерв в роботі ( з урахуванням ПВ ) і збільшеною за рахунок додаткового нагріву двигуна при частих пусках (коефіцієнт перенавантаження Кпер).

(24)

– ПВ двигуна за даними в каталозі

 

Для механізмів підйому [ 1 ] Кпер = 1,2 . Іноді при високій частоті пусків і відомій діаграмі завантаження крана, для обчислення Рэ конкретно розраховують динаміку пусків (див. додаток ).

 

 

Рст = 78,4 ∙ 103 ∙ 0,3/ (0,97 ∙ 0,93 ) = 26 ∙ 103 Вт

 

 

Рэ = Вт

 

Механізми підйому вантажу є помірно інерційними механізмами , і для їх приводу доцільно застосовувати асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором з поліпшеною пусковою характеристикою. Таким є двигуни серії МАП для морських суден . [2], [9]

В нашому випадку це може бути двигун МАП 521 – 6 : Р = 25 кВт при ПВ 60% , n = 930 об/хв, Мmax = 850 Н ∙ м , Mn = 600 Н ∙ м , η = 89 % ,

Ірот = 0,575 кг ∙ м2, G = 435 кг.

 

Про інерційність механізмів підйому вантажу можна дізнатися з додатка А

2.9 Вибір редуктора здійснюється за потужністю двигуна і передаточним співвідношенням Up . [4], [8].

Up= ωдб , (25)

 

де ωд і ωб - кутові швидкості двигуна і барабана

ωд = π ∙n /30 (26)

ωд = π ∙ 930 /30 = 97,4 1/с

Up= 97,4 /2,4 = 40,6

 

Звертаємось до каталогу ... З’ясовуємо , що потрібного редуктора нема. Бо при розрахованій потужності Рэ = 19,75 кВт вхідний вал редуктора не може сягати швидкості 1000 об/хв. Тому треба взяти інший двигун , або МАП 622 - 6/12/24 (трьохшвидкісний для повторно – короткочасного режиму роботи ), або

МАП 621 – 8 /16 ( двохшвидкісний , легший , з більш жорсткою механічною характеристикою , але з перебільшеним пусковим струмом ).

 

Беремо двигун 622 – 6/12/24

Р = 32 кВт при ПВ 40%, n = 920 об/хв, Мmax = 870 Н∙м , Mn = 730 Н∙м ,

ККД = 87% , Ірот = 1,5 кг ∙ м2

Тоді ωд = πn/ 30 = π ∙ 920 /30 = 96,3 1/с

Up= 96,3/2,4 = 40,1 (прибл.)

Вибираємо редуктор Ц2 – 400 :

Р = 26,3 кВт , Up= 41,34, кутова швидкість на вході – до 750 об/хв. Перевіримо кутову швидкість на виході з редуктора , тобто - на барабані .

ωб = ωд /Up = 96,3 /41,34 = 2,33 1/с

 

Одержали на барабані меншу кутову швидкість , ніж була розрахована

(2,4 1/с ). Виправити цю розбіжність можна наступними діями :

1. Перейти на редуктор з меншим передаточним числом ; тоді швидкість намотуваного каната буде перебільшеною , на що замовник може погодитись.

2. Переробити редуктор

3. Збільшити діаметр барабана , щоб швидкість троса , (а також вантажу) залишилась проектною .

Залишаємо редуктор Ц2 - 400

 

2.10 Вибираємо за Мкр пружну втулочно - пальцеву муфту між двигуном і редуктором з тормозним шківом діаметром Dш [4]

 

Мкр = М*кр / Up = 10,1 ∙ 103/41,34 = 244 Н∙м

 
 


В нашому випадку Dш = 300 мм

 

2.11 Вибираємо тормоз на муфту по каталогу [4].

 
 


ТК – 300 , М = 800 Н∙м

 

2.12 Вибираємо за крутильним моментом зубчату муфту між редуктором і барабаном [4].

 

D = 320 мм, Мкр =11,8 ∙ 103 Н∙м

 

2.13 Прогнозована технічна характеристика крана

 

1. Вантажопідйомність Q- задана

2. Виліт стріли L

Lmax =Lc cosβmin

Lmin = Lc cosβmax

3. Висота підйому нока

Нmax = Lc sinβmax

Hmin = Lc sinβmin

4. Швидкість підйому вантажа V –задана

5. Швидкість нока при підйомі стріли Vн = 0,7V

6. Швидкість повороту крана

ωпов = 2∙V/Lmax

nпов = 30 ∙ω пов/ π

7. Маса крана, приблизно, за емпіричною формулою

mкр = 0,95 Q0,8 ∙ Lc0,5

 

В нашому випадку

1. Q = 8т

2. Lmax = 12 ∙cos 20° = 11,3м

Lmin = 12∙ cos 70° =4,1м

3. Нmax =12 ∙ sin 70° = 11,3 м

Нmin = 12 ∙ cos 70° = 4,1м

4. V = 0,3 м/с

5. Vн = 0,7 ∙ V∙ 0,3 = 0,21 м/с

6. ωпов = 2 ∙ 0,3/11,3 = 0,053 1/с

nпов = 30 ∙ 0,053/ π = 0,506 об/хв.

 

 

7. mкр = 0,95 ∙ 80,8 ∙ 120,5 = 17,36т

 

В пояснювальній записці ці дані приводяться округлено в такій формі :

 

1. Вантажопідйомність − 8т

2. Виліт стріли Lmax − 11м

Lmin − 4м

і т.д.





Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.208.73.179 (0.015 с.)