РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМА ПІДЙОМУ

Діаметр блока і барабана по дну канавки

мм.

Діаметр блока гакової підвіски (по центру навитого каната), приймаємо мм.

Діаметр вирівнюючого блока мм. Приймаємо мм.

Діаметр барабана по дну канавки можна приймати на 15% меншим від розрахункового, а його значення слід привести до стандартного ряду розмірів, мм: 20; 21; 22; 24; 25; 26; 28; 30; 35; 38; 40; 45; 48; 50; 53; 56; 60; 63; 67; 71; 75; 78; 80; 85; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200; 220; 250; 280; 320; 360; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1060; 1120; 1180; 1250; 1320; 1400; 1500; 1600; 1700; 1800; 1900; 2000. Приймаємо мм.

Тоді розрахунковий діаметр барабана мм (по центру навитого каната).

Барабан приймаємо нарізним, з двома нарізками.

Довжина каната навитого на одну половину барабана,

м.

Число витків нарізки на одній половині барабана

,

де =(1,5...2) - число запасних витків.

Довжина нарізки на одній половині барабана

мм,

де - крок нарізки; мм.

Повна довжина барабана

мм,

де - довжина ділянки з кожного боку барабана, яка використовується для закріплення каната,

мм;

- відстань між лівою і правою нарізками,

мм,

приймаємо =100 мм;

b - відстань між осями крайніх блоків гакової підвіски, (дод. ХІ [1]) b=266 мм;

- відстань між віссю барабана і віссю блоків у крайньому верхньому положенні гакової підвіски, мм;

- допустимий кут відхилення від вертикального положення гілки каната, що набігає на барабан =4...6^o.

Барабан виконуємо відлитим із чавуну СЧ 15-32 з межею міцності на стиск =700 МПа.

Товщину стінки барабана визначаємо із розрахунку на стиснення:

мм,

де МПа;

k - коефіцієнт запасу міцності; для гакових кранів k=4,25.

Із умови технології виготовлення литих барабанів товщина стінки не повинна бути меншою 12 мм і може бути визначена за формулами:

для чавунних мм; для стальних мм.

Товщина стінки барабана який проектується

=0,02D+7=0,02400+7=15 мм.

Барабани механізмів підйому 5-ї та 6-ї груп режиму роботи, а також при транспортуванні розплавлених металів та інших небезпечних вантажів, виготовляють виключно із сталі. Матеріалом для виготовлення барабанів може бути ливарна сталь марок 25Л, 35Л2 з межею міцності при розриві =500 МПа, або листова сталь (при зварних барабанах) марки не нижче ВСт3сп з межею міцності не менше =380...400 МПа.

1.3 Розрахунок потужності двигуна і вибір редуктора.

Потужність двигуна при підйомі номінального вантажа

кВт,

де - ККД механізма підйому, приймаємо =0,85.

Попередньо, до перевірки двигуна на нагрівання, приймаємо найближчий по каталогу двигун меншої потужності. Із дод. XXXIV [1], XI [2] вибираємо електродвигун змінного струму з фазовим ротором типу MTF411-8 потужністю N=18 кВт, частотою обертання n=700 об/хв ( рад/с), максимальним моментом =580 Нм, моментом інерції ротора =0,547 кгм . Номінальний момент на валу двигуна Нм. Відношення максимального момента до номінального .

Передаточне число редуктора

де - частота обертання барабана,

об/хв.

Редуктор механізма підйому вибираємо виходячи із розрахункової потужності, частоти обертання двигуна, передаточного числа та режиму роботи. Табличне значення передаточного числа редуктора не повинно відрізнятись від розрахункового більше ніж на 15%. У разі невиконання цієї умови можна вибрати редуктор іншого типу або ввести в кінематичну схему відкриту зубчасту передачу.

По каталогу (дод.XLI...XLIV [1], XXII...XXV [2]) вибираємо редуктор типу Ц2-500-50,94-4М (сумарна міжосьова відстань А=500 мм, передаточне число =50,94, схема складання 4, вал тихохідний з кінцем під зубчасту муфту).

Допустима величина момента, що передається редуктором,

Нм,

де =34,6 кВт - табличне значення потужності при режимі роботи 4М і 700 об/хв (визначено для n=700 об/хв інтерполяцією);

- кратність пускового момента, що приймається в залежності від режиму роботи за табл. 4.

Таблиця №4 - Значення кратності пускового момента

Середній момент електродвигуна в період пуску

Нм

де - Кратність мінімального пускового момента, =1,1...1,4.

Так як =472,5< =771, то редуктор задавольняє умові перевантаження двигуна в період пуску.

Фактична швидкість підйому вантажа

м/с.

Статичний момент на валу двигуна при підйомі вантажа

Нм

Зусилля в канаті, що звивається з барабана при опусканні вантажа

Н

Статичний момент на валу двигуна при опусканні вантажа

Нм.

Час, с, пуску привода при підйомі і опусканні вантажа

,

де - момент інерції рухомих мас привода приведений до вала двигуна;

- кутова швидкість обертання ротора електродвигуна;

- статичний момент на валу двигуна при підйомі і опусканні вантажа; або .

Знак "-" відповідає пуску при підйомі вантажа, знак "+" - при опусканні.

Момент інерції, кгм , рухомих мас механізма приведений до вала двигуна

,

де - момент інерції ротора електродвигуна, =0,547 кгм ;

- момент інерції зубчастої муфти з гальмівним шківом, яка вибрана попередньо із додатку XLVII [1], XXVIII [2] по , =0,471 кгм ;

- коефіцієнт, що враховує моменти інерції мас деталей, які обертаються повільніше ніж вал двигуна, =1,05...1,25.

m - маса вантажа який піднімається, кг;

- загальне передаточне число механізма,

;

=0,2087 м - радіус барабана по центру навитого каната.

При підйомі номінального вантажа

кгм .

Час пуску відповідно при підйомі і опусканні вантажа

c;

c.

Прискорення при пуску під час підйому вантажа

м/с .

Таке прискорення задовольняє рекомендованим для кранів загального призначення (табл. 5).

1.4 Перевірка двигуна на нагрівання за еквівалентним навантаженням.

У випадку, коли відсутній достовірний графік роботи крана, перевірку двигуна за умовою нагрівання здійснюють з використанням метода номінального режиму роботи.

Таблиця №5 - Орієнтовні значення прискорень в механізмах підйому

Крани	Рекомендоване прискорення, м/с
Монтажні Для підйому рідкого і розплавленого металу Для машинобудівних заводів Крани грейферні Для перевантаження масових насипних вантажів	0,1 0,1...0,2 0,2 0,8 0,6...0,8

Потужність двигуна при підйомі номінального вантажа

кВт.

Крутний момент на валу двигуна при підйомі номінального вантажа

Нм.

Номінальний момент вибраного двигуна =250 Нм.

Коефіцієнт перевантаження двигуна при підйомі номінального вантажа

Використовуючи величину здатності двигуна витримувати перевантаження і користуючись графіком (рис.3 а), по кривій =250%, так як =580 Нм, =250 Нм знаходимо відносний час пуску =2,4 c.

Рис. 3. Графік визначення відносного часу пуску привода: а - двигун з фазовим ротором (1 - =200%; 2 - =250%; 3 - =275 %; 4 - =300%); б - двигун з короткозамкнутим ротором (1 - =200%; 2 - =250%; 3 - =300%)

Визначаємо час розгону при підйомі номінального вантажа

c.

Середній час робочої операції , де - середній робочий шлях.

. Приймаємо м, c.

Відношення часу пуску до середнього часу робочої операції

Користуючись графіком (рис. 4), визначаємо допоміжний коефіцієнт

=0,75.

Рис. 4 Графіки впливу пускових режимів на еквівалентну потужність: А - механізми пересування мостів кранів, візків, магнітних і грейферних кранів; повороту стрілових кранів; Б - механізми підйому грейферних і магнітних кранів, пересування візків гакових кранів; В - механізми підйому гакових кранів.

Еквівалентна потужність циклу

кВт.

Визначаємо еобхідну потужність циклу за умовою нагрівання при ПВ=25%

кВт.

де К=0,75 (табл. 6).

Таблиця №6 - Значення коефіцієнтів К і К"

Режим роботи
3М 4М 5М 6М	0,5 0,75 1,0 1,5	0,35 0,5 0,75 1,0

Отже вибраний двигун MTF 411-8 потужністю N=18 кВт задовольняє

умові перевірки на нагрівання.

1.5. Розрахунок гальмівного момента та вибір гальма.

Гальмо встановлюємо на швидкохідному валу редуктора. Розрахунковий гальмівний момент

Нм,

де - коефіцієнт запасу гальмування (табл. 7), =1,75.

Таблиця №7 - значення коефіцієнтів

Тип механізма	Режим роботи
З ручним приводом Змашинним приводом	- 3М 4М 5М 6М	1,5 1,5 1,75 2,0 2,5

- статичний момент на валу двигуна при гальмуванні,

Нм.

По таблиці (дод. LI [1], XXXIV [2]) вибираємо двоколодкове гальму типу ТКТ-300 з найбільшим гальмівним моментом Мг=500 Нм, і регулюємо його на розрахунковий гальмівний момент.

Час гальмування механізма підйому

,

де - момент інерції рухомих мас механізма приведений до вала гальма при гальмуванні,

кгм ,

Знак "+" відповідає гальмуванню при підйомі вантажа, знак "-" - при опусканні.

Час гальмування відповідно при підйомі і опусканні вантажа

c;

c.

1.6. Вибір муфт.

Відповідно до вибраного гальма між двигуном і редуктором встановлюємо зубчасту муфту з гальмівним шківом =300 мм (дод. XLVII [1], XXVIII [2]), яка має наступну характеристику: найбільший крутний момент, який здатна передавати муфта =3200 Нм, момент інерції =0,471 кгм .

Крутний момент, який передає муфта в період пуску двигуна при опусканні номінального вантажа

Нм,

де - сумарний момент інерції ротора електродвигуна і півмуфти, яка насажена на вал електродвигуна,

кгм ,

кгм .

Крутний момент, який передає муфта в період гальмування двигуна при підйомі номінального вантажа,

Нм.

Максимальний крутний момент при пускові двигуна

Нм.

Крутний момент від сил інерції, який передає муфта

Нм,

де - момент інерції механізма (за виключенням момента інерції ротора і півмуфти на валу двигуна),

кгм .

Крутний момент, який передає муфта в період пуску

Нм.

Із обчислених значень моментів вибираємо найбільший момент Нм.

Розрахунковий крутний момент для муфти

Нм.

де - коефіцієнт, який враховує ступінь відповідальності муфти (табл. 8).

Так як =3200 Нм> Нм, то вибрана муфта задовольняє умові передачі максимального крутного момента.

Між барабаном і редуктором встановлена зубчаста муфта. Крутний момент, який передає муфта,

Нм,

Таблиця №8 - Значення коефіцієнтів і

Механізми		при режимах роботи
		3М	4М	5М	6М
Підйому вантажа гакових кранів Те ж, які транспортують розплавлені метали Зміни вильоту Пересування	1,3 1,5 1,4 1,2	1,1	1,2	1,3	1,5

Примітка. Для зубчастих муфт барабанів коефіцієнт необхідно збільшуватити на 20...25%. Розрахунковий момент для вибору муфти

Нм,

де =1,55 - (збільшено на 20% у порівнянні з рекомендаціями);

- коефіцієнт, який враховує умови роботи муфти (табл. 8).

Із таблиці (дод. LV [1]) вибираємо стандартну зубчасту муфту (ГОСТ 5006-85) №8 з модулем m=4 мм, числом зубців z=62, шириною зуба b=35 мм, товщиною зуба s1=5,83 мм, найбільшим моментом, який передає муфта, рівним 23600 Нм.