Пример расчета

Исходные данные

Исходные данные для расчета:

  • — место размещения крана — сухопутный терминал, открытый воздух;
  • — номинальная грузоподъемность — Q = 25 т;
  • — пролет крана — Ьк = 22,5 м;
  • — максимальная высота подъема груза — Н — 12,5 м;
  • — скорость подъема груза — V - 0,1 м/с;
  • — группа классификации механизма подъема — М5;
  • — скорость передвижения тележки — Уп = 0,4 м/с;
  • — группа классификации механизма передвижения — М3.

Параметры механизма подъема

Кратность полиспаста, диаметры каната и барабана

В данном пособии приведен расчет механизма подъема, выполненного по варианту 1 компоновки (см. рис. 1.2, а).

Принимаем кратность грузового полиспаста по рекомендациям табл. 1.1 пп = 4, КПД полиспаста цп = 0,96.

Число канатов, навиваемых на барабан, гКБ = 2.

Число блоков крюковой подвески гБЛ = пп = 4.

Параметры крюковой подвески приведены в табл. ПА1 прил. А. В таблице отсутствуют подвески на грузоподъемность 25 т. Поэтому принимаем параметры подвески на грузоподъемность 20 т, но для групп классификации М7; М8:

  • — число блоков иБЛ = 4;
  • — диаметр каната с/к =14 + 18 мм;
  • — диаметр блока по дну канавки = ?) = 610 мм;
  • — расстояние между канавками блоков В3 = 110 мм;
  • — масса подвески тп = 627 кг.

Сила тяжести груза и крюковой подвески

Статическое усилие в одной ветви каната полиспаста от сил тяжести номинального груза и крюковой подвески

Принимаем привод механизма подъема с частотным регулированием с использованием асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Коэффициент, учитывающий динамику разгона привода, ctj-jp = 0,4.

Коэффициент использования канатов для группы классификации М5 по табл. 1.2 Zp = 4,5.

Динамический коэффициент при подъеме груза с основания

Максимальное усилие в одной ветви каната при подъеме груза

Разрывное усилие каната

По табл. ПБ1 принимаем канат типа ЛК-РО маркировочной группы 1960 МПа диаметром dK = 16,5 мм с разрывным усилием Fo = 165 кН > 159 кН.

Шаг нарезки канавок на барабане

Минимальный допускаемый диаметр барабана по дну канавки

где /1г = 18 — коэффициент выбора диаметра барабана, принятый по табл. 1.2.

Корректирующий коэффициент

Расчетный диаметр барабана (Н в мм)

Принимаем диаметр барабана <1Ъ = 410 мм.

Принятое значение диаметра барабана проверяется по условию

Расчетный диаметр барабана

Параметры привода

Расчетная мощность электродвигателя

где цр = 0,95 — КПД редуктора.

По табл. ПВ1 прил. В принимаем электродвигатель асинхронный короткозамкнутый с частотным регулированием, исполнения ДВ (с датчиком обратной связи, и принудительной вентиляцией) АДЧР 25058 мощностью Рэ = 37 кВт.

Характеристики электродвигателя по рис. рис. ПВ2 и табл. ПВ2:

  • — мощность Рэ = 37 кВт;
  • — частота вращения ротора пэ - 750 об/мин;
  • — момент инерции ротора Jэ = 1,2 кг-м2;
  • — масса тдв = 430 кг;
  • — максимальный диаметр Пэ = АС = 545 мм.

Угловая скорость ротора электродвигателя

Крутящий момент ротора электродвигателя

Требуемое передаточное отношение редуктора

Принимаем передаточное отношение редуктора ир 40.

Фактическая скорость подъема

Отклонение фактической скорости от заданной

Отклонение фактической скорости от заданной не превышает допускаемого.

Крутящий момент на барабане

Крутящий момент электродвигателя, приведенный к барабану,

Для обеспечения уверенного пуска электродвигателя необходимо выполнить условие

Условие выполняется.

Требуемый крутящий момент на выходном валу редуктора

По табл. ПГ1 прил. Г принимаем редуктор 1Ц2У-355.

Крутящий момент на выходном валу редуктора Тр 14 кН-м, передаточное отношение ир = 40, масса редуктора тр = 700 кг.

Принимаем коэффициент запаса торможения тормоза /ст = 1,5.

Требуемый тормозной момент тормоза

По табл. ПЖ1 прил. Ж выбираем тормоз колодочный с электрогидротолкателем ТКГ-300.

Характеристики тормоза:

  • — максимальный тормозной момент Тт = 800 Н-м;
  • — диаметр тормозного шкива Пш = 300 мм;
  • — ширина тормозного шкива Вш — 145 мм;
  • — габаритный размер от оси вращения тормозного шкива L1 = 285 мм.

По табл. ПИ1 прил. И принимаем типовую конструкцию тормозного шкива с диаметром = D} = 300 мм с зубчатой полумуфтой МЗ-З. Максимальный передаваемый крутящий момент полумуфты Тм = 3150 Н-м > Тэ = 471 Н-м. Масса тормозного шкива тш — 60 кг.

Тормозной шкив соединяется с валом электродвигателя валом-вставкой посредством зубчатой муфты. По табл. ПК1 прил. К принимаем зубчатую муфту МЗП-1, обеспечивающую передачу крутящего момента Тм = 710 Н-м > Тэ = 471 Н-м. Махо-вый момент муфты GD2 = 0,24 кг-м2.

Проверка двигателя механизма подъема на время разгона

Поступательно движущиеся массы

Момент инерции поступательно движущихся масс, приведенный к ротору электродвигателя,

Момент инерции тормозного шкива с полумуфтой

Момент инерции зубчатой муфты

Момент инерции всех масс привода, приведенный к ротору двигателя,

Время разгона двигателя до номинальной скорости

Полученное значение времени разгона соответствует рекомендуемому 1р < 4 с.

Привод удовлетворяет рекомендуемым параметрам разгона.

Проверка возможности типовой компоновки привода

Суммарное межосевое расстояние редуктора

Условие возможности размещения барабана и тормоза (рис. 1.5)

Условие выполняется. Принимается типовая компоновка механизма по рис. 1.5.

Основные размеры барабана

Рабочая длина каната, навиваемого на один нарезанный участок,

Число рабочих витков нарезки барабана

Число неприкосновенных витков по нормам гн > 1,5.

Число витков для крепления конца каната на барабане гкр = = 3-4.

Принимаем гн = 2; хкр = 3.

Длина гладкого концевого участка, необходимая для закрепления барабана на станке при нарезании канавок,

Принимаем ZK = 70 мм.

Длина нарезанной части барабана

Принимаем 1И = 800 мм.

Размеры верхних блоков грузового полиспаста, установленных на тележке, по табл. ПВ1 прил. В В3 = 110 мм.

Длина среднего гладкого участка барабана

Принимаем 10 = 330 мм.

Длина барабана

Принимаем ТБ = 2100 мм.

Рекомендуемая максимальная длина барабана

Рекомендация выполняется.

Эскиз барабана с размерами приведен на рис. 2.1.

Эскиз барабана

Рис. 2.1. Эскиз барабана

Принимаем барабан из стали 09Г2С. Предел текучести стали ат = 310 МПа, допускаемое напряжение сжатия при группе классификации М5 [осж] = 225 МПа (табл. 1.3).

Толщина стенки барабана по рекомендациям 5 > 4-Принимаем 5 = 18 мм.

Внутренний диаметр барабана

Относительная длина барабана

Требуется проверка прочности барабана с учетом напряжений сжатия, изгиба и кручения.

Расчетное напряжение сжатия в стенке барабана

Расчетный изгибающий момент

Расчетный крутящий момент

Напряжение изгиба

Напряжение кручения

Суммарное напряжение

Допускаемое напряжение

Условие обеспечения прочности стенки стального барабана

Условие выполняется. Прочность стенки барабана обеспечена.

Коэффициент, учитывающий влияние деформации стенки барабана и каната,

где Ек = 1,2-105 МПа — модуль упругости каната; Ак = 105,7 мм2 — площадь поперечного сечения каната; ЕБ = 1,9-105 МПа — модуль упругости для стальных барабанов.

Максимальное критическое напряжение

Критическое напряжение потери устойчивости стенки

Расчетное критическое напряжение больше максимального, поэтому принимается сукр = сукрмх = 284 МПа.

Расчетный запас устойчивости стенки

Допускаемый запас устойчивости стенки для стальных барабанов [и] = 1,7.

Условие обеспечения устойчивости стенки барабана

Условие выполняется. Устойчивость стенки барабана обеспечена.

Проверка крепления каната на барабане

Минимальный коэффициент трения между канатом и барабаном/ = 0,1.

Минимальный угол обхвата барабана неприкосновенными витками

Натяжение каната в месте крепления

Минимальный коэффициент трения между прижимной планкой и канатом Р = 40°.

Приведенный коэффициент трения

Требуемое усилие затяжки одного винта крепления планки

Сила трения между планкой и канатом

Принимаем для крепления каната на барабане винт из стали 35Х с резьбой М24. Класс прочности винта 8.8. Предел текучести от = 640 МПа. Наружный диаметр резьбы б = 24 мм. Внутренний диаметр резьбы (11 = 20,75 мм.

Расстояние от поверхности барабана до нижней поверхности гайки по рекомендации

Принимаем 71 = 30 мм.

Принимаем запас надежности крепления каната к барабану к3 = 1,5.

Расчетное напряжение в теле винта от растяжения и изгиба

Запас прочности материала винта при контролируемой затяжке 5 = 2,5.

Допускаемое напряжение для материала винта

Условие обеспечения прочности винта

Условие выполняется. Прочность винтов обеспечена.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >