РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМА ПЕРЕСУВАННЯ ВІЗКА

2.1. Вибір кінематичної схеми.

Механізм пересування візка виконуємо по кінематичній схемі, показаній на рис.5. Для передачі крутного момента від двигуна до приводних коліс використано вертикальний редуктор типу ВКН. Вал двигуна з'єднано з швидкохідним валом редуктора втулочно-пальцевою муфтою, на одній половині якої встановлено колодкове гальмо.

Рис.5. Кінематична схема механізма пересування візка

 

 

2.2. Розрахунок опору пересуванню візка.

Опір, Н, пересуванню візка з номінальним вантажем при сталому режимі роботи

,

де G - власна вага візка, яку визначають за графіком (рис. 6). Приймаємо G=40000 Н;

- діаметр ходового колеса візка. Для даної вантажопідйомності попередньо можна вибрати діаметр колеса, користуючись рекомендаціями табл. 9.

 

Таблиця №9 - Орієнтовні значення діаметрів ходових коліс візків і кранів

	Візок	Міст
Вантажопідйомність крана, кН	Діаметр, мм
	колеса	цапфи	колеса	цапфи
50...100 125...200 200...500	200...250250...320400...500	60...7070...10090...120	600...800 700...900 700...900	80...100 100...120 120...150

Приймаємо дворебордні колеса з циліндричним профілем обода, діаметром =250 мм (дод. LIX, LVI [1], XLII [2]), шириною робочої доріжки 70 мм (ГОСТ 3569 - 74);

d=(0,25...0,30) - діаметр цапфи, d=(0,25...0,30)250=62,5...75 мм. Приймаємо d=70 мм;

f=0,015 - коефіцієнт тертя в підшипниках коліс; підшипники вибираємо сферичні дворядні (табл. 10),

Рис. 6. Власна вага візка в залежності від вантажопідйомності крана: 1, 2 і 3 - відповідно для режимів роботи механізмів 5М, 4М, 3М.

 

Таблиця №10 - Коефіцієнти тертя в цапфах коліс

Підшипники	f
Ковзання відкритого типу Букси з рідким мащенням Кочення кулькові і роликові Конічні	0,1 0,08 0,015 0,02

- коефіцієнт тертя кочення колеса по плоскій рейці (табл. 11). Колеса виготовляємо із сталі 65Г (ГОСТ 1050-74), твердість поверхні кочення НВ 320...350;

 

Таблиця №11 - Значення коефіцієнта

	, мм, при діаметрі, мм, ходового колеса
Рейка	200, 320	400, 500	600,700		900, 1000
	для стальних коліс
Плоскa З опуклою головкою	0,3 0,4	0,5 0,6	0,6 0,8	0,6 1,0	0,7 1,2
	для чавунних коліс
Плоска З опуклою головкою	0,4 0,5	0,6 0,7	0,8 0,9	0,8 1,2	0,9 1,4

=2,5 - коефіцієнт, що враховує опір від тертя реборд коліс по рейкам і тертя струмознімача по тролеям (табл.12);

- опір, Н, пересуванню від ухилу шляху,

,

- розрахунковий ухил підкранового шляху: =0,001 - для шляхів, укладених на металічних балках з залізобетонним фундаментом; =0,002 - для шляхів на дерев'яних шпалах, з основою із щебеня, та візкових шляхів мостових кранів. Приймаємо =0,002;

- опір пересуванню від дії вітрового навантаження. Для кранів, які працюють в закритих приміщеннях =0.

Найбільший опір пересуванню візка з номінальним вантажем при сталому режимі роботи

 

 

 

Таблиця №12 - Значення коефіцієнта

Обід ходового колеса	Місце встановлення механізма	Привод механізма		Примітки
Конічний		Центральний	1,2
Циліндричний з ребордами	Крановий міст	Роздільний або центральний	1,5
Циліндричний без реборд			1,1	З боковими направляючими роликами
Циліндричний з ребордами	Крановий візок	Центральний	2,5 2,0	З жорстким струмопідводомЗ кабельним струмопідводом
Конічний одноребордний	Підвісний кран (двутавровий шлях)	Односторонній   Двосторонній	2,5 2,0 2,0 1,8	Опора котка підшипники кочення "-" ковзання

2.3. Розрахунок потужності двигуна і вибір редуктора.

 

Двигун механізма пересування візка вибираємо за пусковим моментом. Значення пускового момента повинно бути таким, при якому відсутнє пробуксовування ведучих коліс незавантаженого візка по рейкам, а коефіцієнт запасу зчеплення повинен бути не меншим 1,2.

Для попереднього вибору двигуна визначимо опір пересуванню завантаженого візка в пусковий період

Н,

де а - середнє прискорення візка при пуску (табл. 13).

Потужність попередньо вибраного двигуна

кВт,

де - середня кратність пускового момента. Для асинхронних двигунів з фазовим ротором =1,5...1,7. Приймаємо =1,6.

По каталогу (дод. XXXIV [1], ХІ [2]) попередньо приймаємо електродвигун з фазовим ротором типу MTF012-6 потужністю N=2,7 кВт (при ПВ=25%), n=840 об/хв (=87,9 рад/с), =0,0293 кгм , =57 Нм, Нм, .

 

 

Таблиця №13 - Орієнтовні значення прискорень в механізмах пересування візків і кранів

Найменування	а, м/с
Крани і візки, які транспортують рідкі і розплавлені метали Крани монтажні і їх візки Мостові крани і візки загального призначення при гнучкому підвішенні вантажа Мостові крани і візки при жорсткому підвішенні вантажа Козлові крани Грейферні візки мостових кранів	0,1 0,15   0,20 0,30 0,1 0,8

 

Визначимо середній пусковий момент, Н, двигуна для розгону незавантаженого візка за умови відсутності буксування приводних коліс і наявності необхідного запасу зчеплення:

.

Для того, щоб отримати чисельне значення необхідно попередньо вибрати не тільки двигун, а і редуктор механізма пересування візка, потім провести розрахунок привода і остаточно вибрати двигун. Визначимо частоту обертання колеса

об/хв.

Розрахункове передаточне число редуктора

По каталогу (дод.LХIІ [1]) приймаємо редуктор типу ВКН-320-20-1 (з передаточним числом =20, схема складання 1).

Фактична частота обертання колеса

об/хв.

Фактична швидкість пересування візка з номінальним вантажем

м/с.

Мінімальний час пуску двигуна незавантаженого візка

с.

де - максимально допустиме прискорення незавантаженого візка.

Для забезпечення запасу зчеплення ( =1,2) при пуску незавантаженого візка, його прискорення не повинно перевищувати значення отримане за формулою

де - коефіцієнт зчеплення ведучого колеса з рейкою; для кранів, які працюють на відкритому повітрі, =0,12; в закритих приміщеннях - =0,2.

- число приводних коліс;

- загальне число коліс крана.

Статичний момент опору пересуванню незавантаженого візка, приведений до вала двигуна,

Нм,

де - опір пересуванню порожнього візка,

=0,7 - ККД механізма пересування незавантаженого візка.

Момент інерції рухомих мас візка, приведений до вала двигуна

кгм .

де - момент інерції ротора електродвигуна і муфт (попередньо вибраних згідно кінематичній схемі механізма), у тому числі і з гальмівним шківом (дод. XLVII, XLVIII, LXV, LXVI [1]; XXVII-XXX [2]).

=0,0293+0,0763+0,0306=0,1362 кгм .

4077 кг - маса вантажного візка.

Тоді середній пусковий момент

Нм.

Розрахункова потужність

кВт,

де

Для привода механізма пересування візка остаточно приймаємо електродвигун MTF012-6.

Середній пусковий момент двигуна МТF012-6,

Нм.

Фактичний час пуску двигуна незавантаженого візка

с.

Фактичний коефіцієнт запасу зчеплення приводних коліс з рейками

де - зчепна вага візка =40000*2/4=20000 Н.

 

Фактичне прискорення при розгоні незавантаженого візка

м/с .

2.4. Перевірка двигуна на нагрівання за еквівалентним навантаженням.

Момент статичного опору при пересуванні візка з номінальним вантажем, приведений до вала двигуна

Нм

Потужність, необхідна для пересування візка з номінальним вантажем

кВт.

Завантаження двигуна при пересуванні візка з номінальним вантажем

Користуючись графіком (рис. 3а) при =0,61, знаходимо відносний час пуску =1,4 с.

Час розгону при пересуванні крана з номінальним вантажем

с,

де кгм ,

де - відповідно маса вантажа і візка, кг.

Середній час робочої операції при пересуванні візка,

c,

де - середній робочий шлях візка; для монтажних кранів кранів =6 м, для інших , де - максимальний хід візка. Приймаємо =6 м.

При по графіку (рис. 4, крива А) значення =1,6.

Еквівалентна потужність циклу

кВт.

Для режиму роботи 4M еквівалентна потужність двигуна

кВт.

Отже вибраний двигун MTF012-6 потужністю N=2,7 кВт задовольняє умові перевірки на нагрівання.

2.5. Розрахунок гальмівного момента і вибір гальма.

При гальмуванні незавантаженого візка допустиме максимальне прискорення, при якому забезпечується запас зчеплення коліс з рейками

В даній формулі прийнято =1, що йде в запас при визначенні .

Час гальмування візка без вантажа за умови забезпечення максимально допустимого прискорення

с.

Допустима величина гальмівного шляху (табл. 14)

м

де =33 м/с - швидкість пересування візка.

 

Таблиця №14 - Допустима величина гальмівного шляху

Значення	при гальмуванні ведучих колес
коефіцієнта зчеплення	всих:	половині:	четверті:
0,12 0,20 0,25	/6500 /11000 /14000	/3250 /5400 /7200	/1650 /3000 /3700

Пимітки: 1. Швидкість пересування v, м/хв; 2. G - вага візка або крана.

 

Мінімально допустимий час гальмування

с.

Необхідний гальмівний момент

де кгм .

- статичний момент опору пересуванню незавантаженого візка при гальмуванні, приведений до вала двигуна

Нм;

 

Приймаємо колодкове гальмо з гідроштовхачем типу ТТ-160 (дод. ХLIX [1]) з найбільшим гальмівним моментом 100 Нм, діаметром гальмівного шківа 160 мм і регулюємо його на необхідний гальмівний момент.

 

 

2.6. Розрахунок ходових коліс.

Навантаження на одне ведуче колесо при умові їх одинакового навантаження.

Н,

де Qз=Q/2=50000 Н - сила тиску на ведучі колеса від вантажа (приймають, що сила тиску на ведучі колеса повинна бути рівною або більшою від сили тиску на неприводні колеса).

Розрахункове навантаження на колесо

Н,

де - коефіцієнт, який враховує режим роботи механізма; для режиму роботи 4М =1,2 (табл. 15)

- коефіцієнт, який враховує змінність навантаження, =0,8 (табл. 15),

 

Таблиця 15 - Значення коефіцієнтів режиму роботи та змінності навантаження

Група кранів і режим роботи			Q/
Крани з ручним приводом >> з машинним приводом: 3М 4М 5М 6М	1,0   1,1 1,2 1,4 1,6		0,05 0,30 0,4 0,5 1 і більше	0,98 0,90 0,88 0,86 0,80

Примітки: Q - вага вантажа; - власна вага крана з візком або самого візка з вантажозахоплюючим пристроєм.

Значення місцевих напружень зминання при лінійному контакті

МПа< =850 МПа,

де b - робоча ширина рейки; для прийнятої квадратної рейки 50х50

b=B-2r=50-22,5=45 мм;

r - радіус заокруглення ребра колеса;

=125 мм - радіус колеса.

Для чавунного колеса (модуль пружності ) і стальної рейки (модуль пружності ) приведений модуль пружності знаходять за формулою

.

Приведений модуль пружності для стального колеса і стальної рейки МПа (дод.LXXI [1]).

Для колеса, виготовленого із сталі 65Г з твердістю поверхні кочення НВ320...350, =850 МПа (дод.LXXI [1]).