Тележка мостового электрического крана Q=8 т

 К = К₁К₂К_3, где

К₁ – коэффициент, учитывающий степень ответственности соединения, в предварительных расчетах принимаем К₁ = 1,8;

К₂ – коэффициент режима работы, принимаем К₂ = 1;

К₃ – коэффициент углового смещения, для МЗП К₃ = 1,25.

 

К =1,8·1·1,25=2,25

Подбираем муфту для быстроходного  вала редуктора.

Н∙м

 Н∙м

Принимаем МЗП №2 по ГОСТ 5006-55 с основными параметрами: номинальный вращающий момент .

Для тихоходного вала применяем вариант установки барабана с внешней опорой, как сборочной единицы.

 

1.8. Выбор тормоза

Расчетный тормозной  момент:

где K_т – коэффициент запаса торможения; принимаем при тяжелом режиме работы K_т = 2,0;

T_ст.т. – статический крутящий момент при торможении, создаваемый весом номинального груза на валу, на котором установлен тормоз.

, где

– КПД всего механизма (равно произведению КПД полиспаста, барабана и редуктора);

;

 – передаточное число механизма

;

 Н·м.

 Н·м.

Принимаем тормоз ТКТ-300/200 со следующими параметрами:

Диаметр тормозного шкива – 300 мм; наибольший тормозной момент 240 Н∙м; масса тормоза – 65 кг.

 

 

2. Механизм передвижения

2.1. Выбор кинематической схемы

 

При выборе кинематической схемы механизма передвижения тележки  отдаем предпочтение схеме, имеющей боковой привод с тихоходным трансмиссионным валом и применением вертикальных редукторов типа Ц3вк, ВК и ВКУ. Ее достоинством является малая трудоемкость работ по выверке и центровке редуктора и не требует устройства специальных опорных площадок под редуктор на раме тележки. Выбранная схема изображена на рис. 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рис. 1. Кинематическая схема механизма передвижения тележки

 

Так как номинальная грузоподъемность менее 80 тонн, то число ходовых колес тележки принимаем равным четырем.

 

2.2. Выбор колес

Выбор колес производится по максимальной статической нагрузке:

, где

G_г, G_т - вес номинального груза главного подъема и тележки соответственно

Z - число колес;

К_н =1,25 - коэффициент неравномерности распределения нагрузки на колеса.

 Н

 

По ОСТ 24.090.44-82 выбираем при нагрузке от 30 до 50 кН диаметр ходового колеса D_к = 200 мм.

 

2.3. Определение сопротивления движению тележки

Полное сопротивление передвижению тележки в период разгона, приведенное  к ободу колеса, рассчитывается по формуле:

W = W_тр+W_у+W_в+W_ин+W_гиб,

где W_тр - сопротивление, создаваемое силами трения:

,

где m - коэффициент трения качения колес по рельсу; принимаем m = 0,3;

f - коэффициент трения в подшипниках колес; принимаем f = 0,015;

d_ц - диаметр цапфы вала колеса, принимаем d_ц = 45 мм;

K_доп = 2,5 – коэффициент дополнительных сопротивлений (трения реборд и токосъемного устройства).

Н

W_у - сопротивление, создаваемое уклоном пути; рассчитывается:

W_у = a×(G_т+G_г), где

a = 0,002 - уклон рельсового пути.

W_у = 0,002×(35316+78480)=227 Н.

W_в - сопротивление, создаваемое ветром; при работе крана в помещении; принимаем W_в = 0.

W_ин - сопротивление, создаваемое инерцией вращающихся и поступательно движущихся масс тележки:

W_ин = dm_поста, где

d = 1,25 - коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс;

m_пост = 3600 кг – масса тележки;

a=(0,5÷1)[а]=0,75·0,15=0,11 м/с² - ускорение при разгоне.

Н

W_гиб - сопротивление, создаваемое раскачиванием груза на гибкой подвеске:

W_гиб = (Q+m_п)×а,

Q - грузоподъемность крана;

m_п - масса подвески.

W_гиб = (8000 +157)×0,11=897 Н.

W =1512+227+0+495+897=3131 Н = 3,1 кН

 

2.4. Выбор электродвигателя

Выбор двигателя производится по относительной продолжительности  включения и по необходимой мощности:

, где

V_т – скорость тележки;

h_м – предварительное значение КПД механизма; предварительно принимаем

h_м = 0,875.

j_ср.п. - кратность среднепускового момента двигателя по отношению к номинальному, для асинхронных двигателей с фазным ротором (MTF и MTH) j_ср.п.=1,5¸1,6. Принимаем j_ср.п.=1,6.

Вт

Выбираем крановый электродвигатель серии MTF 011-6 с фазным ротором для ПВ=40 %, N=1,4 кВт, n = 885 об/мин; массой m=51 кг, М_max=4 Н∙м.

2.5. Выбор редуктора

Выбор типоразмера редуктора осуществляем по расчетному эквивалентному вращающему моменту на валу, с учетом режима работы и необходимого передаточного числа.

Требуемое передаточное число передачи:

, где

n_дв – частота вращения вала двигателя, об/мин;

D_к – диаметр ходового колеса, м;

V_т – скорость тележки, м/мин.

.

Принимаем U_р = 16.

Максимальный вращающий  момент на выходном валу редуктора:

;

 Н∙м

Эквивалентный момент на выходном валу редуктора:

,

где – коэффициент интенсивности режима нагружения;

 – базовое число циклов  перемены напряжений; принимаем  .

Параметр  определяется формулой:

,

где K_I = 1800 – коэффициент для механизма передвижения тележки;

n – частота вращения тихоходного вала редуктора (барабана), с^-1;

;   1/с.

n_w – число зубчатых колес, сцепляющихся с тихоходным колесом редуктора (для мостовых кранов n_w = 1);

 – норма времени работы  редуктора по ГОСТ 25835-83, ч, применяется  в зависимости от класса использования.

Класс использования  – A5, тогда ; время работы – 18750 ч.

 Н∙м.

По всем рассчитанным параметрам выбираем цилиндрический трехступенчатый  редуктор типа ЦЗвк-100 с параметрами:

вращающий момент  на тихоходном валу М_Т = 1,63 кН∙м, U = 16, масса редуктора m = 45 кг.

 

 

 

2.6. Выбор тормоза

Согласно правилам ГГТН РФ в данном механизме передвижения должен быть установлен тормоз, т.к. тележка, предназначенная для работы в  помещении на надземном рельсовом  пути, перемещается со скоростью больше 0,53 м/с (V_т = 0,62 м/с).

Расчетный тормозной момент механизма  при работе крана в закрытом помещении  определяется для движения без груза  под уклон в предположении, что  реборды колес не задевают заголовки  рельсов:

Т = Т_у+Т_ин–Т_тр,

Т_у - момент, создаваемый уклоном пути:

, где

W_у = aG_т - сопротивление передвижению тележки, создаваемое уклоном (a - уклон рельсового пути);

W_у = 0,002·35316 = 70,6 Н;

 Н∙м

Т_ин - момент, создаваемый инерцией:

,

где W_ин=dm_та – сопротивление передвижению тележки, создаваемое инерцией (d - коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс механизма, при скорости менее 1 м/с d=1,25).

W_ин = 1,25·3600·0,11 =495 Н∙м;

 Н∙м

Т_тр - момент, создаваемый трением:

, где

 - сопротивление передвижению тележки, создаваемое трением, где

K_трол – коэффициент, учитывающий сопротивление движению тележки от троллейного токопровода (принимаем K_трол = 1,25).

Н;

 Н∙м;

Т = 0,41+2,87-2,1=1,18 Н·м.

Принимаем тормоз ТКТ-100 со следующими параметрами:

Диаметр тормозного шкива  – 100 мм; наибольший тормозной момент Т_max=20Н∙м; масса тормоза – 12,5 кг. Так как Т_Т≤Т_max, причем номинальный тормозной момент много больше расчетного (10%), то тормоз нужно отрегулировать на значение  Т_max=0,78 Н∙м. 

3. Компонование тележки

 

Расположение механизмов на раме тележки (см. Приложение 1) должно обеспечить ее минимальные габариты и массу, равномерную нагрузку на ходовые колеса при номинальном грузе на крюке.

Центр барабана подъема  принимается за начало координат, из которого проводятся главные координатные оси: хх – по оси барабана и уу – перпендикулярно оси барабана.

Симметрично относительно оси уу располагаются продольные оси подтележечных рельсов с таким расчетом, чтобы продольная ось редуктора совпадала (или была близка) с одной из осей колеи тележки.

В соответствии с размерами  узла ходовых колес (расстоянием  между корпусами подшипников) пунктиром  прочерчиваем вертикальные листы продольных балок рамы тележки. Нагрузка от веса груза через опоры барабана должна передаваться на эти балки, т.е. на них должны опираться корпуса подшипников барабана.

Следует наметить место установки барабана и верхних блоков.

Привод механизма передвижения тележки располагается с учетом возможности крепления редуктора и пропуска трансмиссионного вала при уже намеченных элементах рамы тележки. Задается положение ходовых колес.

Ориентировочно контур рамы следует наметить с учетом возможности прохода обслуживающего персонала при ремонтах и регулировках оборудования.

Центр массы рамы тележки (точка Ор), который с достаточной степенью точности можно считать расположенным в геометрическом центре рамы. Вес рамы определяется разностью между ранее принятым весом тележки и суммой весов установленных на ней механизмов.

На виде тележки сверху координируются центры масс всего оборудования, находящегося на раме, причем вес двигателей, барабана и вертикального редуктора прикладывают в геометрическом центре соответствующих изделий. Вес горизонтального редуктора прикладывают на расстояние одной трети их длины со стороны тихоходного вала. Вес тормозов, промежуточных валов и муфт невелик по сравнению с весом рамы тележки и перечисленного оборудования. Поэтому при определении вертикальных усилий, действующих на ходовые колеса, их веса могут не учитываться.

1. Определение весов и координат центров тяжестей.

Значения масс, весов  и координат центров тяжестей сведены в таблицу 1.

Координаты центра тяжести порожней тележки:

,

,

где G_i - вес отдельных сборочных единиц;

X_i, Y_i - координаты точек их приложения.

 

мм,

 

мм.

 

2. Чтобы определить координату Y центра тяжести груза, находящегося на крюке подвески, необходимо рассмотреть равновесие крюковой подвески в плоскости базы тележки (рис. 1).

Необходимо расположить подвеску между барабаном и верхним блоком на наибольшей высоте. В этом положении ось подвески находится от оси барабана на расстоянии

 

где - высота расположения оси вала барабана, мм;

- высота рамы тележки, мм;

- расстояние от подвески в ее верхнем положении до металлоконструкции тележки (регламентируется «Правилами» ГГТН), мм;

- расстояние от оси до крайней верхней точки подвески, мм.

мм

 

По  правилам сложения векторов находится равнодействующая сила в канатах, идущих на верхние блоки, и равнодействующая сила в канатах, идущих к барабану. При сложении этих сил получается равнодействующая сила, действующая на крюковую подвеску S.

 

3. Положение неприводных колес, т.е. база тележки, определяется из условия одинаковой нагрузки на приводные и неприводные колеса:

, где

G_т - вес тележки, Н;

G_ГР - вес груза, Н;

Y’- расстояние от равнодействующей веса порожней тележки до оси приводных колес, мм;

Y’’ - расстояние от равнодействующей веса груза до оси приводных колес.

 

мм.

 

4. Определяем нагрузку на ходовые колеса тележки в порожнем состоянии и от веса груза. При этом с целью упрощения расчетов делают ряд допущений – считают, что все опоры тележки лежат в одной плоскости, а рама представляет собой абсолютно жесткую конструкцию.