Введение
Мостовые краны применяют для обслуживания закрытых складов и помещений, промышленных предприятии, обслуживания гидротехнических сооружений, перегрузки крупнотоннажных контейнеров и длинномерных грузов. Мостовые краны выполняют преимущественно крюковыми или со специальными захватами.
В зависимости от типа моста, краны делятся на одно- и двухбалочные. Грузовые тележки бывают самоходными или с канатным приводом.
Для механизмов передвижения мостовых кранов предусматривают раздельные приводы. Приводными выполняют не менее половины всех ходовых колёс.
Исходные данные
Грузоподъемность 6,5 тонн
Пролет 12 метров
Высота подъема 6 метров
Скорость:
подъема груза 9,0 м/мин
передвижения тележки 4,5 м/мин
передвижения кран-балки 8,5 м/мин
Режим работы средний
Расчет механизма подъема груза
Механизм подъёма груза предназначен для перемещения груза в вертикальном направлении. Он выбирается в зависимости от грузоподъёмности.
Привод механизма подъёма и опускания груза включает в себя лебёдку механизма подъёма. Крутящий момент, создаваемый электродвигателем передаётся на редуктор через муфту. Редуктор предназначен для уменьшения числа оборотов и увеличения крутящего момента на барабане.
Барабан предназначен для преобразования вращательного движения привода в поступательное движение каната.
Усилие в канате набегающем на барабан, H:
Fб=Q/zunh0=65000/2*2*0,99=16414 Н
где: Q=65000 - номинальная грузоподъемность крана, Н;
z =2 - число полиспастов в системе;
un=2 - кратность полиспаста;
h0 - общий КПД полиспаста и обводных блоков;
Поскольку обводные блоки отсутствуют, то
h0=hп=(1 - nблUп)/un(1-hбл)=(1-0,982)/2*(1-0,98)=0,99
Расчетное разрывное усилие в канате при максимальной нагрузке на канат Fк=Fб=12386,36 Н и k=6,0
F³Fк*k=16414*6,05=98484 Н
где: Fк - наибольшее натяжение в канате (без учета динамических нагрузок), Н;
k - коэффициент запаса прочности (для среднего режима работы k=6,0).
Принимаем канат по ГОСТ 2688 - 80 двойной навивки типа ЛК-Р конструкции 6х19 (1+6+6/6+1 о.с) диаметром 15 мм имеющий при маркировочной группе проволок 1596 МПа разрывное усилие F=140000 Н.
. Выбор диаметра блока
Канат - 15 - Г - 1 - Н - 1596 ГОСТ 2688-80
Фактический коэффициент запаса прочности:
kф=F/Fб=140000/16414 =8,2>k=6,0
Требуемый диаметр барабана
по средней линии навитого стального каната, мм
D³d*e=15*20=300
где: d - диаметр каната
е - коэффициент зависящий от типа машины, привода механизма и
режима работы машины механизма.
Принимаем диаметр барабана D=360 мм.
Расчет узла барабана
Длина каната навиваемого на барабан с одного полиспаста при z1=2 и
z2=3, м:
Lк=H*Uп+p*D(z1+z2)=6,0*2+3,14*0,26 (2+3)=24,1
где: Н - высота поднимаемого груза;
Uп - кратность полиспаста;
D - диаметр барабана по средней линии навитого каната;
z1 - число запасных (неиспользуемых) витков на барабане до места крепления: (z1=1,5…2)
z2 - число витков каната, находящихся под зажимным устройством на барабане: z2=3…4.
Рабочая длина барабана, м:
Lб=Lk*t/p*m (m*d+D)*j=16,71*0,013/3,14*1 (1*0,0115+0,26)=0,252
где: Lк - длина каната, навиваемого на барабан;
t - шаг витка;
m - число слоев навивки;
d - диаметр каната;
j - коэффициент не плотности навивки; для гладких барабанов;
Полная длина барабана, м:
L=2Lб+l=2*0,252+0,2=0,7
Где l - длина гладкого участка между нарезанными участками, l = 200 мм.
Толщина стенки литого чугунного барабана должна быть, м:
dmin=0,02Dб+(0,006…0,01)=0,02*0,36+0,01=0,016 м
Принимаем d=18 мм.
D1=D - d=0,36 - 0,018=0,282 м.
Приняв в качестве материала барабана чугун марки СЧ 15-32 (dв=650 Мпа, [dсж]=130 МПа) найдем напряжения сжатия стенки барабана:
dсж=Fб/t[dсж] = 16414/0,017*0,016 = 61,34<130 МПа
где: Fб - усилие в канате, Н;
t - шаг витков каната на барабане, м;
[dсж] - допускаемое напряжение сжатия для материала барабана;
Условие прочности соблюдено, толщина стенки барабана выбрана верно.
Выбор двигателя и редуктора
Статическая мощность двигателя при h = 0,85, кВт:
Pc=Q*vг/103*h=65000*0,15/1000*0,85=21,64кВт
где: Q - номинальная грузоподъемность, кг;
vг - скорость подъема груза, vг = 9,0 м/мин = 0,15 м/с;
h - КПД механизма
Номинальная мощность двигателя принимается равной или несколько меньше статической мощности. Из таблицы III.3.5 выбираем крановый электродвигатель с фазным ротором MTF - 411 - 6 имеющим ПВ=25% номинальную мощность Рном=22 кВт и частоту вращения n=935 мин-1. Момент инерции ротора Ip=0,225 кг*м2 максимальный пусковой момент двигателя Тmax=320 H*м.
Частота вращения барабана (мин-1):
nб=60vг*Uп/p*Dрасч=60*0,15*2/3,14*0,30=19,1
где: Uп - кратность полиспаста;
Dрасч - расчетный диаметр барабана, м.
Общее передаточное число привода механизма:
U=n/nб=935/19,1=48,9
Расчетная мощность редуктора на быстроходном валу, кВт:
Рр=kр*Р = 22 кВт
где: kр - коэффициент, учитывающий условия работы редуктора;
Р - наибольшая мощность передаваемая редуктором при нормально протекающем процессе работы механизма.
Из таблицы III.4.2 по передаточному числу и мощности выбираем редуктор цилиндрический, двухступенчатый, горизонтальный, крановый типоразмера Ц2 - 350 с передаточным числом Uр =50 и мощностью на быстроходном валу при среднем режиме работы Рр = 24 кВт при ПВ = 25%
Момент статического сопротивления на валу двигателя в период пуска
Тс=Fб*z*Dбг/2u*hб*hпр=16414*2*0,30/2*48,9*0,94*0,9=208
Номинальный момент на валу двигателя Н*м:
Тном=9550Р/n=9550*22/935=225
Расчетный момент для выбора соединительной муфты, Н*м:
Тм=Тмном*k1*k2= 225,0 *1,3*1,2=324,3
Выбираем по таблице 5.9 втулочно-пальцевую муфту №1 с тормозным шкивом диаметром Dт=200 мм, и наибольшим передаваемым крутящим моментом 500 Н*м.
Момент инерции муфты Iм=0,125 кг*м2. Момент инерции ротора и муфты
I=Iр+Iм=0,225+0,0125=0,35 кг*м2
Средний пусковой момент двигателя при y=1,4, Н*м:
Тпуск=Тср.п=(ymax+ymin)*Tном/2=(2,23+1,4)*142,9/2=260
где: ymax=Tмах/Тном= 2,23
ymin - минимальная кратность пускового момента электродвигателя:
ymin=1,1…1,4
Тмах - максимальный пусковой момент двигателя, Н*м,
Тном - номинальный момент двигателя, Н*м,
Время подъема и опускания груза
tп=(d*I*n/9,55 (Тср.п-Тс))+9,55*Q*v2/n((Тср.п-Тс)*h=(1,1*0,35*935/9,55 (407,8-207,94))+9,55*6500*0,182/935 (407,8-207,94)=0,62
где: Тср.п - средний пусковой момент двигателя, Н*м
Тс - момент статического сопротивления соответственно на валу двигателя при пуске.
Фактическая частота вращения барабана по формуле, мин-1:
nбф=n/uр=935/50=19,12
Фактическая скорость подъема груза, м/с:
vгф=p*Dрасч*nбф/60uп=3,14*0,36*19,12/60*2=0,18
где: uп - кратность полиспаста
Dрасч - расчетный диаметр барабана