Мостовой кран

 

                Рисунок 11- Кинематическая схема тележки

Передача движения к  ходовым колесам концевых балок  от двигателя, установленного на мосту, может осуществляться через редуктор Р, расположенного в средней части  моста (рисунок 12).

                                  

                       Рисунок 12- Кинематическая схема моста

Каждый механизм  крана  имеет механический тормоз Т, который  устанавливается на соединительной муфте между двигателем и редуктором или на тормозном шкиве на противоположном  конце вала двигателя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Расчет мостового  крана

2.1 Расчет механизма подъема

Минимальная кратность  каждого из них определяется из следующего выражения:  

                                                                                                  (1)                    

                                            i_min ≥

Где Q – заданная грузоподъемность

Принимаем кратность  полиспасты равное 2. 

В кранах мостового типа применяются преимущественно сдвоенные  полиспасты,  (рисунок 13).  По аналогии с выполненными современными конструкциями кранов примем эту схему.

 

 

                     Рисунок 13 - Cхема cдвоенной полиспасты механизма подъема

С целью обеспечения  строго вертикального подъема груза,  и создания равномерной нагрузки на ходовые колеса тележки независимо от высоты подъема груза принимается сдвоенный полиспаст (а=2) с кратностью, равной (m=2). Выбор кратности полиспаста для мостовых кранов, выпускаемых заводами в серийном производстве, основывается на принципе максимальной унификации элементов, из которых состоит механизм крана. При этом с помощью одних и тех же элементов, изменяя кратность полиспаста, можно создать механизмы подъема различной грузоподъемности.

Для обеспечения нормального  положения крюковой подвески при неравномерной вытяжке ветвей каната обоих полиспастов применяют установку балансира, или уравнительного блока.

Так как потери на опорах большие, а также потери вызываемые жесткостью каната, мы применяем подшипники качения, в условиях качественной густой смазки, и в условиях нормальных температур.

Натяжение каната при  подъеме расчетного груза, кН:

                                                                                                (2)

где а – количество полиспастов; - кратность каждого полиспаста; η_бл – коэффициент учитывающий потери на блоках. При блоках, установленных на подшипниках качения, при условиях нормальной густой смазки η_бл=0,96 исходя из (таблицы 1)

Таблица 1 – Значения КПД блока

Вид опоры	Условия работы	ηбл
Подшипник качения	Нормальная густая смазка	0,96

                                                 

                                           

Рассчитаем КПД полиспаста:

                                                                                                             (3)

где m – число блоков в полиспасте.

                                           

 

 

 

 

2.2 Расчет и выбор  каната

Конструкцию каната принимают из условия его эксплуатации. Диаметр каната определяют по его разрывному усилию по ГОСТ 2688-80.

                                                                        (4)

 

 

где  - коэффициент запаса прочности каната, принимают по нормам ГГТИ в зависимости от режима работы крана, таблица 2.

Таблица 2 – Коэффициент запаса прочности каната 

Режим работы крана	1	2	3	4
	5	5,5	6	6

 

Так как режим работы для крана 3К – легкий, то принимаем =5, тогда из выражения 4 получим:

                                                  

В условиях абразивного  износа предпочтительней канаты с линейным касанием (ЛК - Р), с меньшим числом проволок, с органическим сердечником, так как они более гибки, износостойки и лучше удерживают смазку, имеют долгий срок службы. А также имеют лучшее заполнение сечения, вследствие чего при той же разрывной нагрузке имеют меньший диаметр.

Принимаем канат двойной свивки типа ЛК Р конструкции 6 х 19 (1 + 6 + 6/6) + l₀ ГОСТ 2688-80 с диаметром =16,5 мм. [Л1. Приложение 1]

 

2.3 Расчет и выбор  барабана

Диаметр барабана (блока) по дну канавки:

                                                                      (5)

         где - диаметр каната; е – коэффициент по нормам ГГТИ, таблица 3.

       

         Таблица 3 – Значение коэффициента е

Режим работы крана	1	2	3	4
е	20	25	30	35

 

         Из режима работы выбираем е = 20, тогда:

   

мм.

 

Так как увеличения диаметра барабана приводит к повышению долговечности  каната, то примем барабан БК335 [Л1. Приложение 2].

Диаметр барабана по центру наматываемого  каната  диаметром  мм, массой 290 кг.

Для данного барабана марки БК 335, принимаем однослойную  навивку

каната. Канавки нарезанные на поверхности  барабана (по винтовой линии), увеличивают  поверхность соприкосновения, чем  уменьшает напряжение смятия, устраняют трение между соседними витками и износ каната. Поэтому при нарезных канатах срок службы увеличивается.

На рисунке 14 показаны геометрические параметры барабана.

Толщину обечайки принимаем  предварительно, мм:

 

                                                                       (6)

 мм

 

Тогда внутренний диаметр  обечайки:

 

                                                                        (7)

                                                   мм

 

Рисунок 14 – Геометрические параметры барабана.

Число витков на одной  половине барабана:

                                                                      (8)

где Н – высота подъема груза; (1,5…2) – несматываемые с барабана витки безопасности, наличие которых снижает на 70-80% натяжение конца каната в месте его крепления.

                     

Общая длина барабана:

                                                                                        (9)

где - длина нарезки на одной половине барабана, равная:

                                                                      (10)

где - шаг нарезки барабана, мм 

                                                                                         (11)

                                                   мм

Следовательно:

                                                   мм

S – длина участка барабана для закрепления конца каната, равная:

                                                                      (12)

                                                   мм

- длина ненарезаемой средней  части барабана:

                                                                     (13)

где - расстояние между средними блоками крюковой подвески. Принимаем = 200 мм, тогда:

                                                    мм                                                   (14)

Отсюда следует, что:

      

мм

 

 

2.4 Определение напряжения изгиба, кручения и суммарное напряжение в стенке обечайки

 

Напряжение сжатия:

                                                                                                            (14)               

Кроме того, тело барабана испытывает  напряжение изгиба и  кручения.

Напряжение изгиба имеют максимальное значение при положении каната около  центра барабана.

Момент изгиба барабана, Н∙м:

                                                                               (15)

                                                   

Напряжение от изгиба моментом в стенке барабана

                                                                     (16)

                               

 

Номинальное напряжение в обечайке, Па:

                                                                                                          (17)

 

Момент кручения, Н∙м:

                                                                                                         (18)

           

Напряжение от момента  кручения, Па:

                                                           (19)

                            

 

Результирующие напряжение для  стальных барабанов:

                                                                                             (20)                                      

                    

Таким образом , напряжение в стенке барабана от изгиба и кручения весьма малы. Основным напряжением, определяющим прочность барабана, является напряжение сжатия.

Скорость каната навиваемого на барабан, м/мин:

                                                                                                         (21)

 где - скорость подъема груза, м/мин.

                                                  

Число оборотов барабана в минуту:

                                                                                                        (22)

                                        

 

2.5 Выбор электрооборудования  и редуктора

 

                                         

 

Рисунок 15 – Кинематическая схема механизма подъема мостового крана

 

Кинематическая схема  механизма подъема мостового  крана изображена на (рисунке 15).  В состав  механизма  подъема  входят электродвигатель 1, соединительные муфты 2, электромагнитный тормоз 3, редуктор 4, барабан 5, система полиспастов 6, неподвижный блок полиспаста 7 и крюк 8.

Определяем статическую мощность электродвигателя при подъемке номинального груза:

                                                                                                (23)

где   - предварительное значение КПД механизма;

            

Так как кран работает не только с номинальными грузами, но и с грузами меньше номинальных, то берем ближайший двигатель  большей мощности, последующий проверкой двигателя по нагреву, по среднеквадратичной мощности.

По каталогу [Л2.стр.804] примем двигатель асинхронный с фазовым ротором АИР160М8/4, имеющий при ПВ равном 15 %, номинальную мощность кВт при скорость вращения под нагрузкой 730 об/мин. Маховый момент инерции = 1,2 Н∙м2. Вес двигателя 100 кг.

            

; ; .

Общее передаточное число  редуктора: