Расчет механизмов грузоподъемного оборудования: Методические указания к выполнению курсовой работы

Федеральное агентство по образованию Восточно–Сибирский государственный технологический университет

Расчет механизмов грузоподъемного оборудования

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования» для студентов всех форм обучения направления подготовки дипломированного специалиста 653300 – Эксплуатация наземного транспорта и технологического оборудования (автомобильный транспорт)

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования» преследуют цель - помочь студентам при изучении основ расчета и приобретении навыков проектирования технологического оборудования, используемого в автосервисе при техническом обслуживании и ремонте на основе полученных знаний в области теории машин и механизмов, деталей машин, технологии металлов, теоретической механики и сопротивления материалов. Основная задача курсовой работы заключается в привитии практических навыков в решении инженерных задач по созданию новых и совершенствованию существующих, а также рациональному выбору технических средств, обеспечивающих снижение себестоимости и повышение качества выполняемых работ. Методические указания рассчитаны для студентов всех форм обучения направления подготовки дипломированного специалиста 653300 – Эксплуатация наземного транспорта и технологического оборудования (автомобильный транспорт). Ключевые слова: механизм , привод, канат, нагрузка, расчет, барабан , двигатель, мощность, тормоз. Составитель: к.т.н., доц. Алексеев В.М.

Составитель

Издательство ВСГТУ Улан – Удэ, 2006

Алексеев В.М.

1. РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ ГРУЗОПОДЪЕМНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Норма времени работы механизмов (час.)

800

800 1600 3200 6300 12500 25000 1600 3200 6300 12500 25000 50000

1.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ ГРУЗОПОДЪЕМНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Таблица 2

На автотранспортных предприятиях применяются различные виды грузоподъемного технологического оборудования: краны, подъемники, тележки с грузоподъемными устройствами, домкраты, тали, лебедки. Большинство из перечисленного оборудования имеет в своем составе механизм подъема с канатным или цепным грузоподъемным элементом. Для расчета механизмов подъема необходимо определить режим работы механизма и всего грузоподъемного технологического оборудования (крана) в целом. В основе классификации механизмов кранов по режимам работы по ГОСТ 25835-83 распространяемых на все виды грузоподъемных кранов всех видов кроме судовых и плавучих, служат два показателя: классы использования (табл.1) в зависимости от времени работы механизма и классы нагружения (табл. 2 в зависимости от коэффициента нагружения К .

Классы нагружения механизмов Класс нагружения В1

В2 В3 В4

Коэффициент Качественная характеристика нагружения, К класса нагружения До 0,125 Работа при нагрузках, значительно меньше номинальных, и в редких случаях с номинальной нагрузкой Свыше 0,125 Работа при средних и до 0,25 номинальных нагрузках Свыше 0,25 до Работа преимущественно при 0,50 номинальных и близких к номинальным нагрузках Свыше 0,50 до Постоянная работа при 1,00 номинальных и близких к номинальным нагрузкам

Таблица 1 Классы использования механизмов Класс АО использования

А1

А2

А3

А4

А5

А6

Под временем работы механизма понимают время, в течение которого данный механизм находится в движении. Общее время работы механизма (разгон, установившееся движение, торможение) является его машинным временем Тмаш и определяется в часах по формуле T маш = t c ⋅ n ДН ⋅ t k (1) где:

tc – среднесуточное время работы механизма, при котором он находится в движении (действии), [час]; nдп - число рабочих дней в году; nдп = 300 – при одном выходном в неделю; nдп = 250 – при двух выходных в неделю; nдп = 360 – при непрерывном производстве; tk – срок службы механизма в годах до капитального ремонта или до списания (tk = 15…25 лет). Сроки службы различных элементов одного механизма могут быть меньше регламентированного Тмаш и должны быть увязаны с межремонтным периодом плановопредупредительных ремонтов. Группа режима работы механизмов определяется в зависимости от классов использования и нагружения. Режимы работы кранов в целом устанавливается в ГОСТ 25546-82. Группу режима работы крана определяют в зависимости от класса его использования (табл. 3) и класса нагружения (табл. 4). Класс нагружения крана зависит от распределения перемещаемых краном грузов относительно номинальной грузоподъемности крана за срок его службы и характеризуется коэффициентом нагружения К.

Таблица 3 Группа режима работы механизма по ГОСТ 25835-83 Группа режима работы для класса Класс нагружения использования В1 В2 В3 В4

А0 А1 А2 А3 А4 А5 А6

1М 1М 1М 2М 3М 4М 5М

1М 1М 2М 3М 3М 4М 5М

1М 2М 3М 4М 5М 6М -

2М 3М 4М 5М 6М Таблица 4

Класс использования крана по ГОСТ 25546-82 Класс Общее число Качественная использования циклов работы за характеристика срок службы класса использования СО До 1,6 * 104 С1 Свыше 1,6 * 104 до 3,2 * 104 Нерегулярное С2 Свыше 3,2 * 104 4 использование до 6,3 * 10 С3 Свыше 6,3 * 104 до 1,25 * 105 С4 Свыше 1,25 * 105 Регулярное 5 до 2,5 * 10 использование при малой интенсивности работы 5 С5 Свыше 2,5 * 10 Регулярное до 5 * 105 использование при средней интенсивности работы 5 Интенсивное С6 Свыше 5 * 10 использование до 10 * 105

С7 С8 С9

Свыше 10 * 105 до 20 * 105 Свыше 20 * 105 до 40 * 105 Свыше 40 * 105

Весьма интенсивное использование Особо интенсивное использование при длительных сроках эксплуатации

Таблица 5 Класс нагружения крана по ГОСТ 25546-82 Класс Коэффициент Качественная нагружения нагружения характеристика класса нагружения Q1 До 0,063 Постоянная работа с грузом, значительно меньше номинального Q2 Свыше 0,063 То же с грузом, меньше до 0,125 номинального Q3 Свыше 0,125 То же с грузом, средней до 0,25 массы Q4 Свыше 0,25 до Ио же с грузом, 0,50 относительно большой массы Q5 Свыше 0,50 до То же с грузом, 1,00 приближающимся к номинальному Таблица 6 Группа режима работы кранов по ГОСТ 25546-82 Класс Группа режимов работы для классов использования нагружения Q0 Q1 Q2 Q3 Q4

С0 С1 С2 С3 С4 С5 С6 С7 С8 С9

1К 1К 2К 3К 4К 5К 6К 7К

1К 1К 2К 3К 4К 5К 6К 7К 8К

1К 1К 2К 3К 4К 5К 6К 7К 8К 8К

1К 2К 3К 4К 5К 6К 7К 8К 8К -

2К 3К 4К 5К 6К 7К 8К 8К -

Таблица 7 Соответствие групп режима работы механизмов Группа режима работы по Л С Т ВТ правилам Госгортехнадзора Группа режима работы по 1К 4К, 6К, 8К ГОСТ 25546-82 и ИСО 43013К 5К 7К 80 1.2. РАСЧЕТНЫЕ СЛУЧАИ НАГРУЖЕНИЯ Из разнообразных сочетаний нагрузок, действующих на кран, можно выделить три основных случая нагружения. П е р в ы й с л у ч а й - нормальные нагрузки рабочего состояния возникают при работе в нормальных условиях эксплуатации (с грузом нормального веса, при плавных пусках в ход и торможении, нормальном состоянии подкрановых путей, среднем давлении ветра рабочего состояния). В т о р о й с л у ч а й - максимальные (предельные) нагрузки рабочего состояния возникают при работе в наиболее тяжелых условиях эксплуатации с полным (номинальным) грузом. Эти нагрузки могут вызываться максимальными статическими сопротивлениями, резкими пусками и торможениями, максимальной силой ветра

рабочего состояния, плохим состоянием подкранового пути, максимальным наклоном. Т р е т и й с л у ч а й - нагрузки рабочего состояния возникают при отсутствии груза и при наличии ветра нерабочего состояния. По этим нагрузкам производится проверка прочности и устойчивости крана в целом и отдельных его элементов. Технологические нагрузки, связанные с выполнением краном технологических операций, в зависимости от их характера, вероятности появления и продолжительности действия относят к нагрузкам первого и второго случаев. 1.3. РУЧНОЙ ПРИВОД В технологическом оборудовании автотранспортных предприятий и станций технического обслуживания при малой грузоподъемности и невысоких скоростях продвижения широко применяется ручной привод. С ручным приводом могут применяться механизмы подъема, поворота, передвижения, опрокидывания, а также в приспособлениях для создания технологического усилия (прессы, съемники). Ручной привод применяется при редкой и непродолжительной работе и при невозможности использовать другой вид привода. Ручной привод осуществляется рукоятками, тяговыми колесами, трещотками, для которых рекомендуются следующие размеры. Плечо (радиус) рукоятки R = (0,1…0,4) * M, предпочтительно 0,3 * М (плечо рукояток домкратов (0,2....0,25) * М). Длина ручки рукоятки (0,3...0,35) * М для одного рабочего и (0,45...0,50) * М - для двух. Высота вала рукоятки от уровня пола (0,9...1,10) * М, от середины ручки рукоятки стенной лебедки до стены - не менее 2,5 М. Радиус R тягового колеса принимается (0,1....0,5) * М, тяговая цепь изготавливается из круглого стального проката диаметром

5....6 мм. Расстояние от уровня пола до свисающей с колеса цепи должно быть (0,6...0,8) * М. При расчете ручного привода необходимо учитывать, что в зависимости от продолжительности работы усилие, развиваемое рабочим, и скорость движения его руки изменяются. Средние значения усилия и скорости передвижения, руки рабочего приведены в таблице 8. Для расчета механизмов передвижения с ручным приводом необходимо использовать нормированное значение усилия рабочего: - 80 Н при работе до 15 минут; - 120 Н при работе до 10 минут; - 200 Н при работе до 5 минут. Наибольшее усилие при трогании с места не должно превышать 500 Н. Таблица 8 Средние значения усилия и скорости движения руки рабочего для расчета ручного привода Продолжительность работы

На рукоятке

На тяговой цепи

усилие

скорость

усилие

скорость

Н

М/сек

H

М/сек

1. Непрерывная (или с кратковременными 80…100 0,9…1,2 120…160 0,6…0,8 перерывами) в течение 6…8 часов 2. Периодическая в 150…160 0,7…0,8 180…200 0,5…0,6 течение 6....8 часов с частыми перерывами 3. Кратковременная (продолжительность до до 120 0,5…0,6 300…400 0,3…0,4 5-ти минут)

4. Весьма до 300 0,3…0,4 до 800 0,1…0,2 кратковременная работа (рывок)

1.3.1. Ручной привод механизма подъема На рис. 1 представлена схема механизма подъема с ручным приводом.

Pис. 1. Схема механизма подъема с ручным приводом. Момент на рукоятке механизма подъема для одного рабочего можно определить по формуле (2) M p = fi ⋅ m ⋅ P ⋅ l где:

МР – момент, крутящий на рукоятке; fi – коэффициент, учитывающий неодновременность приложения усилия при совместной работе нескольких операторов (здесь fi = 0,8 для двух рабочих, fi = 0,75 для трех, fi = 0,7 для четырех рабочих); m – число рабочих; P – нормативное значение усилия одного рабочего на рукоятке; l – радиус рукоятки или плечо. Момент сопротивления на валу барабана от груза D (3) Mc = S ⋅ б 2 где: Dб – диаметр барабана; S – натяжение тягового элемента на барабане. 1.3.2. Ручной механизм передвижения Для горизонтального перемещения технологического оборудования используют тележки рельсовые, безрельсовые и на воздушной подушке. Тележки грузоподъемностью 3 Т перемещают в ручную. Усилие толкания, прикладываемое к тележке (или грузу) для передвижения, при работе определяется из таблицы 9. Таблица 9 Усилие толкания при передвижении технологического оборудования на колесном ходу Режим работы Время работы, Усилие мин толкания, Н Передвижение 5 200 Передвижение 10 120 Передвижение 15 80 Во время трогания с 300-500 места

Устанавливаемые на тележках механизмы имеют гидравлический (от ручного насоса) или ручной механический привод. При транспортировании центр массы груза должен располагаться внутри опорного контура тележки. Усилие, необходимое для перемещения колесной безрельсовой тележки можно определить аналитически по формуле

Следует учитывать, что сопротивление передвижению тележки с грузом, имеющей массивные шины диаметром DK, которые установлены на подшипниках качения, при передвижении по дороге с бетонным покрытием зависит от веса тележки и груза. Коэффициент сопротивления качению колеса с массивной шиной

FC ≥ WC = f K ⋅ (Q + G ) ⋅ cos β + (Q + G ) ⋅ sin β (4) где: WC – сила статического передвижения тележки; fK – коэффициент сопротивления качению (табл. 10.); Q – вес груза; G – вес тележки; ß – продольный угол дорожного полотна, град. (табл.

f K = 0,2 ⋅

∆h =

Таблица 10 Коэффициенты сопротивления качению

Дорожное: - цементное - асфальтовое - булыжное Грунт: - сухой - укатанный Укатанный снег В промышленных зданиях

Значение fK для шины пневматической массивной 0,0185 0,0129 0,0260

3,5 3,0 5,5

0,07 0,03 -

0,023 -

4,0 4,0 1,5

При трогании тележки с места усилие принимают равным (1,20…1,25) * FC .

3

 PK ⋅ h  2 ⋅ b ⋅ E    DK

2

(6)

где: PK – нагрузка на колесо; h, b – соответственно толщина и ширина шины; E – модуль упругости массива, для резины E = 6…9

ßK не более

0,014 0,015 0,040

(5)

Радиальный прогиб шины

10).

Покрытие

∆h DK

МПа. При ориентировочных расчетах можно принимать h = 0,16 * h. Момент, необходимый для поворота колеса относительно вертикальной оси, проходящей через центр шины M = ϕ ⋅ PK ⋅ rП (7) где: φ – коэффициент трения скольжения опорной поверхности колеса по дорожному покрытию; rn – приведенное плечо трения всей площади отпечатка rП =

4 ⋅ b2 + l 2 + 4 ⋅ l 2 + b2 12

( 8)

l = 2 ⋅ D K ⋅ ∆h , (9) здесь b, l – соответственно ширина и длина отпечатка. Сила сопротивления передвижению самоориентирующегося колеса определяется из выражения M ⋅ sin α (10) WC = f K ⋅ PK ⋅ cos α + l где: α – угол между направлением движения и вертикальной плоскостью колеса.

Рельсовые транспортные средства грузоподъемностью (0,1 ... 300) * Т в качестве ходовых устройств для технологического оборудования предназначены для перемещения по прямолинейным рельсам. В производственных и складских помещениях рельсы для них укладывают заподлицо с полом или по дну приямка. Передвигают технологическое оборудование на рельсовом ходу вручную, канатной (цепной) тягой с помощью фрикционного или электрического привода, пневматических и гидравлических толкателей. В качестве примера использования технологического оборудования на рельсовом ходу можно привести тележку, которую применяют при ремонте автомобилей (замены рессор, редуктора заднего моста и др.), платформа хомутами прикреплена к осям с колесами, перемещающимися по рельсам-трубам. Последние уложены вдоль смотровой канавы. На платформе установлен рычажно-винтовой механизм с ручным приводом, обеспечивающей вертикальное перемещение груза в пределах 500 мм.. Усилие для перемещения тележки с грузом по рельсам определяется из зависимости (2 ⋅ µ + f ⋅ d ) ⋅ k + α ⋅ (Q + G ) (11) FC ≥ WC = (Q + G ) ⋅ DK где:

W – сила полного статического сопротивления передвижению; Q,, G – вес соответственно груза (транспортируемого узла) и технологического оборудования вместе с тележкой; µ – коэффициент трения качения, (см.) при диаметре колеса DK = (200…300) мм, µ = 0,04 см, при DK = (630…710) мм, µ = 0,08 см; f – коэффициент трения в подшипниках опор ходового колеса для шарико - и роликоподшипников f = 0,015, для конических подшипников f = 0,02, для подшипников скольжения f = 0,1; d – диаметр подшипника колеса (для подшипников качения условно принимают диаметр вала), см; k – коэффициент, учитывающий сопротивление трению реборд ходовых колес о головку рельса (для подшипников скольжения учитывают и трение торцов ступиц колес) при движении тележки, при подшипниках скольжения k = 2…3; α – уклон рельсового пути (в долях). 1.4. РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ ПОДЪЕМА

На рис. 2 представлена обобщенная схема механизма подъема, которая может несколько видоизменяться в зависимости от исполнения грузоподъемного оборудования.

Рис.2 Схема механизма подъема

1.4.1. Расчет каната

При выполнении проектировочного расчета предварительно должны быть заданы: - грузоподъемность Q; - скорость подъема vn. Расчет каната ведется по максимальному значению натяжения, которое необходимо определить исходя из заданной или выбираемой схемы полиспаста. Максимальное натяжение каната можно определить по формуле /16, 10/ Q 1 − η бл S1 = (12) ⋅ a ⋅ m 1 − η блm где: Q – грузоподъемность механизма подъема, [Кн]; m – кратность полиспаста; а – число полиспастов; ηбл – коэффициент, учитывающий потери на блоках. Коэффициент ηбл, учитывающий потери на блоках, может принимать значения в зависимости от вида подшипников в опорах блока и жесткости каната (табл. 15). Расчет каната согласно Правилам /10/ проводят по формуле PK ≥ S max ⋅ k K (13) где: kk – запас прочности принимаемый в зависимости от назначения каната и режима работы механизма (табл. 11). Pk – разрывное усилие каната, принимаемое по ГОСТу. Таблица 11 Коэффициент полезного действия блока Тип Условия работы к.п.д. подшипника 0,94 Плохая смазка, высокая 0,95 Скольжения температура 0,96 Редкая смазка

Качения

0,97

Нормальная периодическая смазка Автоматическая смазка Плохая смазка, высокая температура Нормальная густая смазка

0,97 0,98

1.4.2. Определение основных размеров барабана

Диаметр блока D1 (по дну канавки) выбирают в зависимости от диаметра каната dk D1 ≥ (e − 1) ⋅ d K

(14)

где: е – коэффициент, принимаемый по таблице 12.

Таблица 12 Коэффициенты КК и е по правилам Госгортехнадзора Тип привода и режимы работы канатов Грузовые и стреловые канаты 1М 2М и 3М 4М 5М 6М Тяговые канаты Растяжки стрел, оттяжки мачт и опор Канаты для лебедок и подъема людей 1М 2М…6М

КК

е

4 5 5,5 6 6 4 3,5

18 20 25 30 35 -

9 9

16 25

Диаметр барабана допускается принимать на 15% меньше определенного по формуле (14), диаметр уравнительного или отклоняющего блока – на 20%, а у электроталей или стреловых самоходных кранов – на 40 %. Число витков на одной половине барабана H ⋅m + (1,5...2,0 ) π ⋅ Dб Длина нарезки на одной половине барабана l = z ⋅ tб где: tб – шаг нарезки определяемый по зависимости t б = d + (2...3) z=

(15) (16)

(17)

Для закрепления каната необходимо оставить с каждой стороны барабана расстояние s, равное длине не менее четырех шагов нарезки. Расстояние между правым и левым нарезными полями l в средней части барабана принимается конструктивно так, чтобы канат нормально набегал на барабан даже в верхнем положении грузоподъемного устройства. Общая длина барабана будет равна Lб = 2 ⋅ l + 2 ⋅ s + l1

(18)

Толщина стенки барабана рассчитывается из условия прочности на сжатие S max δ= (19) t б ⋅ [σ сж ] где: [σсж] – допускаемое напряжение сжатия, определяемое по зависимости

[σ сж ] =

σ пр

(20)

k

здесь σпр – предельное напряжение материала при данном напряженном состоянии (предел прочности при сжатии для чугуна СЧ 15-32, σпр = 65 Кг/мм2; k – коэффициент запаса прочности, принимаемый равным 1,5 для стальных барабанов относительно σm и 4,25 для чугунных барабанов относительно величины σб . Исходя из технологии, толщина стенки барабана не должна быть меньше определенной по эмпирической формуле

δ = 0,02 ⋅ Dб + (0,6...1,0 )

(21)

Из двух полученных значений толщины стенки барабана выбирают большее. Кроме сжимающих напряжений на барабан действуют напряжения от изгиба и кручения. Напряжения изгиба максимальные при положении каната около центра барабана. Напряжение от кручения будет иметь максимальное значение, полученное по зависимости D (22) M кр = 2 ⋅ S max ⋅ б 2 Совместное напряжение от изгиба и кручения можно рассчитать по формуле 2 + (α ⋅ М кр ) M изг

2

σ=

W

(23)

где: α – коэффициент приведения, учитывающий отношение допускаемого напряжения на изгиб, соответствующего режиму изгибающих нагрузок к допускаемому напряжению на изгиб, соответствующему режиму крутящих нагрузок (α = 0,75);

W – экваториальный момент сопротивления поперечного сечения барабана. D 4 − D24 W = 0,1 ⋅ 1 (24) D1 где: D1 – диаметр по дну канавки барабана; D2 – внутренний диаметр стенки барабана. Напряжения в стенке барабана от изгиба и кручения обычно весьма малы и поэтому основным видом напряжения является сжатие. Скорость каната навиваемого на барабан при скорости груза ν k = m ⋅ ν гр (25) Число оборотов барабана в минуту nб =

νk

π ⋅ Dб

(26)

1.4.3. Расчет мощности двигателя

Статическая мощность двигателя N при подъеме груза Q со скоростью νгр равна (Q + G1 ) ⋅ ν гр N= (27)

η0

где: Q – номинальная грузоподъемность [H]; G1 – вес грузозахватного приспособления [H]; νгр – скорость подъема [м/с]; η0 – общий к.п.д. механизма подъема, равный

η 0 = η п ⋅ η нб ⋅ η б ⋅ η р

(28)

здесь ηп – к.п.д. полиспаста; ηнб – к.п.д. направляющих блоков расположенных между полиспастом и барабаном;

ηб – к.п.д. барабана; ηр – к.п.д. узлов лебедки между двигателем и барабаном (табл. 2.13). Двигатель предварительно выбирают по мощности N с учетом заданного режима работы. Расчет предварительной мощности производится по формуле P P≥ C (29) km

Таблица 13 К.П.Д. передачи узлов и механизмов К.п.д. при подшипниках Передачи и узлы скольжения качения 1 2 3 Зубчатая цилиндрическая 0,97 … 0,95 … 0,97 передача 0,99 - в масляной ванне 0,94 … 0,95 0,96 … 0,93 … 0,94 - в кожухе с густой 0,97 смазкой 0,95 … - открытая 0,96 Зубчатая коническая передача 0,96 … - в масляной ванне 0,94 … 0,96 0,98 0,93 … 0,94 - в кожухе с густой 0,95 … 0,92 … 0,93 смазкой 0,96 - открытая 0,94 … 0,95

Червячная цилиндрическая передача при ведущем червяке: - однозаходном (u > 30) - двухзаходном (14 < u < 30) - четырехзаходном (8 < u < 14) Червячная глобоидная передача при ведущем червяке - однозаходном (u = 40…63) - двухзаходном (u = 20…31,5) - четырехзаходном (u = 10…16)

0,68 … 0,80 0,83 …0,87 0,89 … 0,91

0,55 … 0,75 0,65 … 0,80 0,70 … 0,90

Продолжение таблицы 13 Цепная передача - в масляной ванне - открытая с густой смазкой Муфты - упругая втулочно-пальцевая - зубчатая со смазкой - фрикционная Шарнир радиусом (r) при большом плече рычага (а) и малом (b) коэффициенте трения в опоре (µ) Рычажная система

0,95 0,93

0,97 0,95

0,99 … 0,995 0,99 … 0,995 0,85 … 0,950 b ⋅ (a − r ⋅ µ ) a ⋅ (b + r ⋅ µ ) Произведение к.п.д. всех шарниров

где: kT – коэффициент, учитывающий режим работы механизма, вид управляющего устройства и электропривода.

Частота вращения барабана равна m ⋅ v гр n= (30) π ⋅ (D1 + d k ) где: D1 - диаметр барабана по дну канавки, [м]; dk – диаметр каната, [м]; m – кратность полиспаста. Передаточное число лебедки равно n ДВ u= (31) nБ где: nДВ – номинальная частота вращения двигателя, [об/мин]. По полученному значению передаточного числа и рассчитанной потребной мощности необходимо подобрать редуктор. Для механизма подъема расчетный момент, передаваемый редуктором, принимается равным наибольшему статическому моменту при установившемся движении во время подъема, т.е. MP = Mn (32) Наибольший момент, передаваемый редуктором, не должен превышать допустимого момента N M max = m ⋅ (33)

ω БАР

где: m – коэффициент пускового момента, принимаемый в зависимости от режима работы; N – табличное значение мощности на быстроходном валу редуктора, [КВт]; ω – угловая скорость быстроходного вала. Определим моменты, развиваемые двигателем в различные периоды его работы и при транспортировании

различных по весу грузов. Вес грузов принимается в зависимости от режима нагружения. Статический момент при подъеме груза определяется по формуле S ⋅ a ⋅ D БАР M П = БАР (34) 2 ⋅ i0 ⋅ η 0 где: Sбар – натяжение каната при набегании на барабан во время подъема груза; η0 – к.п.д. механизма подъема; а – кратность полиспаста. Статический момент при опускании номинального груза MП =

S ОП ⋅ a ⋅ D БАР ⋅ η 0 2 ⋅ i0

(35)

где: SОП – натяжение в канате при опускании номинального груза. Натяжение каната при опускании груза для сдвоенного полиспаста кратностью m Q 1−η ⋅ η m −1 (36) S= i ⋅ m 2 1−η Средний пусковой момент электродвигателя при пуске M ПУСК =

М ПУСК max + M ПУСК min 2

=

2,9 ⋅ M НОМ + 1,1 ⋅ М НОМ = 2 ⋅ М НОМ (37) 2

Номинальный момент электродвигателя N ДВ М НОМ =

ω ДВ

1.4.4. Определение тормозного момента и выбор тормоза

Тормоз выбирают по тормозному моменту М, необходимому для удержания неподвижно висящего груза с коэффициентом запаса торможения k: G ⋅ D БАР М ТОРМ > k ⋅ ⋅η0 (40) 2⋅m⋅u Согласно Правилам /10/, принимают для групп режима: ƒ 1М – 3М (ручной привод или режим работы Л) k = 1,5; ƒ 4М (или режим работы С) k = 1,75; ƒ 5М (Т) k = 2,0; ƒ 6М (ВТ) k = 2,5. Характеристики колодочных тормозов можно найти в справочной литературе /13,14/. 1.5. РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ

Механизмы передвижения имеют несколько кинематических схем: - с центральным приводом и валопроводами к колесам тележки или концевой балки; - с индивидуальным приводом на каждое ведущее колесо; - различные варианты соотношения приводных и неприводных колес.

(38)

1.5.1. Определение сопротивления передвижению

(39)

Полное сопротивление передвижению крана или тележки на рельсовом ходу складывается /16/ WΣ = k ⋅ WC .TP. + WУК + W ВЕТР (41)

тогда

М ПУСК = 2 ⋅ М НОМ

После чего необходимо сравнить с максимально допустимым моментом, который может передать редуктор.

где: WC. TP. – сопротивление трения при движении крана без учета трения реборд; k – коэффициент, учитывающий сопротивления трения реборд ходовых колес крана о головку рельсов (табл. 2.14); WУК – сопротивление от уклона подкрановых путей; WВЕТР – сопротивление от действия ветровой нагрузки. Сопротивление трения определяется по формуле f ⋅ d ВК + 2 ⋅ u WС .ТР. = (G + Q ) ⋅ (42) D XK где: G – вес крана или тележки; Q – все груза; DXK – диаметр ходового колеса; dBK – диаметр вала колес в месте посадки подшипников; u – коэффициент трения качения; f – коэффициент трения в подшипниках колес принимает значения: Для подшипников скольжения открытого типа Для букс с жидкой смазкой Для шариковых и роликовых подшипников Для конических подшипников качения

- для путей с щебеночным основанием и деревянными шпалами – 0,002. Сопротивление передвижению тележки с номинальным грузом, приведенное к ободу ходового колеса, определяется по формуле (11). Коэффициент k, учитывающий сопротивление трения реборд ходовых колес и торцов ступиц колеса принимается по таблице 14. Таблица 14 Механ изм Перед вижен ия моста

Коэффициент k Ходовые колеса Привод механизма обод подшипники Центральный Раздельный Центральный

0,10 0,08 0,015

Перед вижен ия тележ ки

0,02

Сопротивление от уклона путей WУК = α ⋅ (G + Q )

(43)

Расчетные уклоны подкрановых путей принимают: - для путей с железобетонным фундаментом на металлических балках – 0,001;

Центральный

Значе ния k 1,2

Кониче Качения и ский скольжения Качения 1,5 Цилин дричес кий Качения и 1,5 Цилин скольжения дричес кий Продолжение таблицы 14 Цилин дричес кий

Качения

2,5

Статическая мощность двигателя механизма передвижения технологического оборудования при установившемся движении на подъем определяется по зависимости W ⋅v NC = Σ (44) 1000 ⋅ η где:

v – номинальная скорость движения механизма передвижения; η – общий к.п.д. механизма передвижения (η = 0,7….0,85). Передаточное число u механизма при номинальной частоте вращения двигателя nДВ и колеса nK, об/мин., диаметром DK, м. n ДВ (45) u= nK 60 ⋅ v nK = (46) π ⋅ DK

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. – М.: Высшая школа, 1985. – 504с. 2. Григоренко П.С. и др. Оборудование для ремонта автомобилей. Справочник. М.: Транспорт, 1978. – 382с. 3. Гузенков П.Г. Детали машин. – М.: Высшая школа, 1982. – 351 с. 4. Гриневич Г.П. Комплексно- механизированные склады на транспорте. – М.: Транспорт, 1987. 5. Романов М.Я. и др. Сборник задач по деталям машин. – М.: Машиностроение, 1984. – 240 с.

6. Руденко Н.Ф. и др. Курсовое проектирование грузоподъемных машин. М.: Машиностроение, 1971. – 464 с. 7. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов/ Госгортехнадзор. М.: Металлургия, 1983. – 173 с. 8. Дунаев П.Ф. Конструирование деталей и узлов машин. М.: Машиностроение, 1978. – 352 с. 9. Детали машин: Атлас/ Под ред. Д.Н.Решетова. М.: Машиностроение, 1988. – 370 с. 10. Иосилевич Г.Б. Детали машин : Учебник для машиностроительных спец. Вузов. – М.: Машиностроение, 1988. – 368 с. 11. Иванов М.Н. Детали машин. – Высшая школа, 1979. – 399 с. 12. Кривенко Л.Н., Егоров Д.К. Проектирование домкратов. – Владивосток: ДВПИ,1990. – 20 с. 13. Справочник по кранам: В 2 т. Т.1 Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов, их приводов и металлических конструкций/ В.И. Брауде, М.М. Гохберг, И.Е. Звягин и др., Под общ. ред. М.М. Гохберга. – М.: Машиностроение, 1988. – 536 с. 14. Справочник по кранам: В 2 т. Т.2 Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов./ В.И. Брауде, М.М. Гохберг, И.Е. Звягин и др., Под общ. ред. М.М. Гохберга. – М.: Машиностроение, 1988. – 559 с. 15. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя. – М.: Машиностроение,1979, Кн.1. – 428 с. 16. Орлов П.И. Основы конструирования. – М.: Машиностроение, 1988. – 718 с.

Подписано в печать 10.03.2006 г. Формат 60 х 84 1/16. Усл.п.л. 1,86. Тираж 100 экз. Печать операт. Бумага тип. Издательство ВСГТУ. 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская,40 в.