Указания к выполнению задания
Непременным и наиболее ответственным элементом любой ГПМ является механизм подъема.
В зависимости от грузоподъемности и условий эксплуатации применяют механизмы подъема с ручным или машинным приводом.
Машинный привод может быть индивидуальным (каждый механизм ПТМ имеет собственный двигатель) либо групповым (все механизмы ПТМ приводятся в действие от одного двигателя).
На рисунке 2.1показана кинематическая схема механизма подъема мостового крана. Механизм состоит из двигателя 1, соединительной муфты с тормозным шкивом 2, на которую насажен тормоз 3. муфта служит для соединения концов валов двигателя и редуктора 4. Муфта 5 соединяет между собой конец вала редуктора и барабана 6. На барабан наматывается канат 7, который огибает блок 8. Для соединения груза с мостовым краном используется крюковая подвеска.
При расчете механизма подъема решаются следующие задачи:
- определение разрывного усилия каната и выбор стандартного каната;
- выбор барабана и расчет его параметров;
- определение мощности двигателя и выбор типа двигателя;
- выбор редуктора;
- выбор соединительных муфт;
- определение потребного тормозного момента и выбор типа тормоза.
Рисунок 2.1. Кинематическая схема механизма подъема
В качестве гибкого органа для подвешивания грузов в подавляющем большинстве случаев применяется стальной проволочный канат.
В соответствии с требованиями международного стандарта ИСО 4301/1, стальные канаты подбираются по разрывному усилию [2]:
, (2.1)
где F0 - разрывное усилие каната в целом Н, принимаемое по сертификату;
S - наибольшее натяжение ветви каната, определяемое при подъеме номинального груза с учетом потерь на блоках полиспаста и на обводных блоках, но без учета динамических нагрузок;
Zp - минимальный коэффициент использования каната (минимальный коэффициент запаса прочности каната), определяемый по таблице 2 и 3 [2].
Наибольшее натяжение ветви каната определяется по формуле:
, (2.2)
где а - число ветвей каната, наматываемых на барабан;
ηбл - КПД блока; можно принять: КПД блока, установленного на подшипниках качения 0,98; на подшипниках скольжения 0,96;
iп – кратность полиспаста;
n – число направляющих блоков.
Определив разрывное усилие и задавшись пределом прочности стальной проволоки, по справочным таблицам [3] подбирается канат. Наибольшее распространение нашли канаты типа ЛК-О, ЛК-Р, ТЛК, ТЛК-О. Выбрав канат, устанавливают его диаметр d.
От выбора схемы установки грузового барабана в дальнейшем зависит конструкция всего узла барабана. Существует несколько схем установки барабана:
а) выходной вал редуктора соединяется с валом барабана с помощью муфты общего значения (рекомендуется жесткая компенсирующая муфта) (рисунок 2.2, а). Достоинством этой схемы являются: простота конструкции, удобство монтажа и обслуживания. Недостатки: значительные габариты; необходимость использования вала (для установки барабана), нагруженного крутящими и изгибающими моментами.
б) барабан соединяется с редуктором посредством зубчатой передачи (рисунок 2.2, б). Ведомое колесо передачи жестко крепится к фланцу барабана (разъемное или неразъемное соединение), таким образом, барабан устанавливается на оси, разгруженной от крутящих моментов, что является достоинством данной схемы. Недостаток - наличие открытой зубчатой передачи, подлежащей расчету. Данная схема применяется в том случае, если в результате расчета не удается подобрать редуктор со стандартным передаточным отношением.
в) вал барабана и выходной вал редуктора совмещены в одной конструкции (рисунок 2.2, в). Достоинства данной схемы в малых габаритах и простоте конструкции. Недостатки: наличие трехопорного вала (затруднена точная установка в опорах), необходимость вести совместный монтаж редуктора и барабана.
а) б)
в) г)
Рисунок 2.2. Схемы установки барабанов.
г) выходной вал редуктора соединяется с барабаном с помощью специальной зубчатой муфты, встроенной в барабан (рисунок 2.2, г). Эта схема требует применение специальных крановых редукторов, выходной вал которых, имеет зубчатый фланец. Достоинства схемы: компактность; установка барабана на оси, которая разгружена от крутящих моментов. Недостатки: затруднен доступ к зубчатой муфте, при монтаже и ремонте; необходимо обязательное соответствие размеров редуктора и барабана.
В ходе расчета определяются геометрические параметры барабана – диаметр барабана и его длина. Диаметр барабана, замеренный по центрам сечения витка каната (рисунок 3), определяется:
, (2.3)
где h1 – коэффициент выбора диаметра барабана, определяемый по таблице 5 [2].
Приняв диаметр барабана, следует найти диаметр барабана по дну канавки:
(2.4)
Рисунок 2.3. Параметры барабана
Полученное значение следует округлить в большую сторону до значения из нормального ряда размеров: 160, 200, 250, 320, 400, 450, 560, 630, 710, 800, 900, 1000. Затем следует уточнить значение D1.
Если используется схема соединения барабана с редуктором, при помощи встроенной зубчатой муфты, то минимальный диаметр барабана принимается 400 и затем уточняется при компоновке механизма.
Длина нарезного барабана определяется по формулам:
при работе с одинарным полиспастом, мм:
(2.5)
при работе со сдвоенным полиспастом, мм:
, (2.6)
где L1- длина нарезной части барабана, определяемая по формуле, мм:
, (2.7)
где t – шаг нарезки, t ≈ (1,1….1,23)d, при этом полученная величина должна быть округлена до значения кратного 0,5;
L2 - расстояние от торцов барабана до начала нарезки, L2=L3=(2÷3)t;
L4 - расстояние между участками нарезки, L4= 120 ÷ 200 мм.
Длина гладкого барабана определяется, мм:
, (2.8)
где n- число витков каната, уложенных по всей длине барабана;
z – число слоев навивки каната на барабан;
γ – коэффициент неравномерности укладки каната, γ = 1,05.
Число витков каната, уложенных по всей длине барабана:
(2.9)
Потребная мощность двигателя механизма подъема определяется по формуле, кВт:
N= 
, (2.10)
где η – общий КПД механизма, η=ηм×ηб×ηп;
ηм – КПД передаточного механизма;
ηб – КПД, учитывающий потери мощности на барабане;
ηп – КПД полиспаста.
Для предварительных проектных расчетов можно принять КПД механизма 0,8÷0,85 или принять: ηм=094÷0,96; ηб=0,94÷0,96; ηп=0,85÷0,9.
По полученной мощности подбирают стандартный электродвигатель типа МТ (MTF) – с фазным ротором или типа MTK(MTKF) – c короткозамкнутым ротором. В виде исключения можно рекомендовать двигатели общего назначения – типа АО.
Выбрав двигатель, выписывают из литературы [1], [3] следующие параметры, необходимые для дальнейшего расчета механизма:
Nдв – номинальная мощность двигателя, кВт;
nдв – частота вращения ротора двигателя, об/мин;
dдв – диаметр выходного конца ротора двигателя.
Кинематический расчет механизма заключается в определении передаточного числа механизма, по которому подбирается стандартный редуктор:
, (2.11)
где nб – частота вращения барабана
(2.12)
По данному передаточному числу выбирается по литературе [1], [3] стандартный редуктор. Наибольшее применение в механизмах подъема нашли двухступенчатые горизонтальные зубчатые редукторы кранового типа Ц2. При выборе редуктора должны быть проверены условия, касающиеся прочности, долговечности и кинематики редуктора:
а) выбранное передаточное число редуктора не должно отличаться от расчетного более чем на 
15%;
б) частота вращения быстроходного вала редуктора должна быть не меньше частоты вращения вала двигателя.
Выбрав по каталогу редуктор, выписывают необходимые для расчета параметры:
Up – действительное передаточное число;
d1,d2 – диаметры выходных концов быстроходного и тихоходного валов редуктора.
С помощью муфт соединяются вал двигателя с входным валом редуктора, а так же (в некоторых схемах установки барабана) выходной вал редуктора с валом барабана. Одна из полумуфт приводной муфты обычно служит одновременно тормозным шкивом для тормоза, установленного здесь же, на приводном валу. Эта конструкция называется муфтой с тормозным шкивом.
Специальные муфты с тормозным шкивом выполняются в двух вариантах – на базе упругой втулочно-пальцевой муфты (МУВП) и на базе зубчатой муфты (МЗ) [1], [43].
Зубчатая муфта в некоторых случаях может быть выполнена с промежуточным валом-вставкой, и тогда она включает в себя: муфту с тормозным шкивом, обычную зубчатую муфту и соединяющий их вал вставку, длина которого устанавливается конструктивно. Такое решение применяют тогда, когда конструктивно невозможно установить редуктор рядом с двигателем или когда стоит вопрос о более равномерном распределении весовых нагрузок от механизмов на ходовые колеса.
В качестве муфты, установленной на валу барабана, используется стандартная (жесткая компенсирующая) муфта.
Выбор муфт производится по диаметрам соединяемых валов, затем подобранная муфта проверяется по крутящему моменту.
Крутящий момент на валу двигателя, Н∙м:
, (2.13)
Крутящий момент на валу барабана Н∙м:
, (2.14)
где ηБ – КПД барабана, ηБ = 0,99;
ηр – КПД редуктора, ηр = 0,92.
Определяется расчетное значение момента, Н∙м:
, (2.15)
где к1 – коэффициент учитывающий режим работы (легкий режим – 1,1; средний – 1,2; тяжелый – 1,3).
Выбранная муфта должна удовлетворять условию: Тр ≤ Ттабл (Ттабл - предельно допустимое значение крутящего момента, указанного в справочниках [1], [3]).
В большинстве случаев тормоз в механизмах подъема устанавливают на приводном валу, причем тормозной шкив, являющийся одной из полумуфт приводной муфты, должен быть обращен в сторону редуктора. Наибольшее распространение нашли колодочные тормоза: двухколодочные с электромагнитом переменного тока типа ТКТ и с электрогидротолкателями типа ТТ и ТКГ. Тормоза ТКТ конструктивно проще, поэтому их применение предпочтительнее при диаметрах тормозных шкивов до 300 мм и тормозных моментах до 500 Нм. Достоинствами тормозов ТТ и ТКГ являются плавность срабатывания и возможность осуществления больших тормозных моментов. При использовании постоянного тока применяются тормоза типа ТКП.
Определяется тормозной момент, Н∙м:
(2.16)
Выбор тормоза осуществляется по тормозному моменту:
, (2.17)
где β – коэффициент запаса торможения (легкий режим – 1,5; средний режим – 1,75; тяжелый режим – 2).
По полученной величине тормозного момента и режима работы подбирается стандартный тормоз [1], [3], выбрав тормоз, необходимо проверить, чтобы диаметр тормозного шкива тормоза совпал с диаметром тормозной муфты.
Контрольные вопросы
1. Назначение мостового крана.
2. Основные конструктивные элементы мостового крана.
3. Перечислите механизмы мостового крана.
4. Какие барабаны применяются в механизме подъема мостового крана?
5. Какие типы редукторов применяются в механизме подъема мостового крана?
Тема 3. Расчет крюковой подвески (2 ч)
Дата добавления: 2015-02-13; просмотров: 1977;