Автоматизация слада строительных материалов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Механическое  оборудование

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1 Описание конструкции козлового крана

 

 

 

Рисунок 3.1 - Общий вид козлового крана

 

Устройство козлового  крана основано на балочном мосте, который  закрепляется на рельсовом пути и  тали. Кран работает от электродвигателя переменного тока, установленного на галерее моста. Устройство передвижения козлового крана может быть как центральным, так и раздельным по виду. На них устанавливают рельсы, чтобы обеспечить передвижение крановой тележки, закрепленной электрической талью и другими подъемными устройствами. Сами крановые тележки закреплены через концевые кран-балки.

Грузовая тележка козлового крана однорельсовая, перемещается по нижнему поясу, на ней размещены механизмы подъема груза и передвижения тали.

По концам продольных балок ног установлены ходовые  тележки. Привод ходовых колес осуществляется от индивидуальных крановых электродвигателей через систему зубчатых передач. Приводными служит половина ходовых колес крана.

Энергоснабжение козловых кранов осуществляется гибким кабелем. Кабель наматывается на кабельный барабан, закрепленный на одной из ног крана и вращающийся синхронно скорости передвижения крана.

Все козловые краны, передвигающиеся  по рельсовым путям, снабжены противоугонными захватами, рассчитанными на удержание крана в нерабочем состоянии от действия ветра.

Для смягчения ударов козловых кранов об упоры при их движении, на концевых участках подкрановых  путей установлены пружинные  или пружинно-фрикционные буфера. Так как на этих же участках расположены конечные выключатели, прерывающие подачу тока к механизмам передвижения при подходе крана к упорам, то при расчете буферов принимается, что кран может ударяться о буфер, двигаясь со скоростью, составляющей 0,7 нормальной скорости передвижения.

Рельсовые пути для передвижения козловых кранов укладываются на шпалах по гравийному или щебеночному основанию.

В зависимости от нагрузок применяют обычные железнодорожные  рельсы Р-38, Р-43, Р-50 или специальные  крановые рельсы КР-70 и КР-ШО. Рельсы укладывают на плоские подкладки и крепят к шпалам костылями..

В конце крановых путей  необходимо устанавливать надежные упоры, предотвращающие сход козлового  крана с рельсов.

Козловые краны способны осуществлять транспортировку габаритных грузов, за счет чего они незаменимы для перегрузочных баз, открытых складов и контейнерных терминалов. Из-за того что нагрузка подъема груза является сжимающей, а не растягивающей, а кран-балки получили репутацию безопасных, долговечных и надежных конструкций.

 

Технические характеристики козлового крана

 

Данный  козловой кран установлен на заводе “Прогресс” и эксплуатируется с 1965 года. В 1976 году была произведена смена оборудования,  установлена электроталь ТЭ5-911. В результате кран обладает следующими техническими характеристиками:

Таблица 3.1 – Характеристики крана

Наименование параметра	Значение параметра
Грузоподъемность главного крюка	5 т
Скорость подъема главного крюка	5 м/мин
Скорость передвижения крана	16 м/мин
Скорость передвижения тележки	15 м/мин
Высота подъема главного крюка	6 м
Длина перемещения крана	34 м
Режим работы крана средний	С
Продолжительность включения  крана %	25%

 

Главным требованием по механизации, предъявляемым к козловому крану, является увеличение его рабочих скоростей, в следствии чего уменьшится время цикла. Увеличим рабочие скорости до величины:

Таблица 3.2 – Увеличение рабочих скоростей

Скорость подъема главного крюка	8 м/мин
Скорость передвижения крана	21 м/мин
Скорость передвижения тележки	24 м/мин

 

 

 

Кинематическая схема привода

 

Для уменьшения габаритов, металлоемкости и простоты монтажа, вместо двигателя, редуктора и тормоза, в механизмах перемещения крана и подъема груза, будем использовать мотор-редукторы серии ЗМП, со встроенным тормозом.

 

Рисунок 3.2 - Кинематическая схема мотор-редуктора

 

Электрический тормоз (1), асинхронный двигатель (2), планетарный редуктор (3).

 

3.2 Предложения по модернизации привода

 

В связи со сложность монтажа и высокой стоимостью отдельных элементов (двигателей, редукторов, муфт, тормозов), в механизмах перемещения крана и подъема груза, установим мотор-редукторы серии ЗМП. Планетарные мотор-редукторы обладают высокой надежностью, высоким передаточным числом, низким шумом. Установка двигателя и редуктора в одном механическом узле существенно упрощает монтаж, ввиду отсутствия необходимости обеспечения соосности валов с использованием муфт.

Рисунок 3.3 – Мотор-редуктор ЗМП-125

  

Предложения по проектированию площадки оператора

 

Козловой кран и электроталь имеют управление с пола. При производстве погрузочно-разгрузочных работ, передвижении крана и тали, оператор оказывается в пространстве между стеллажами с хранящимся металлом и движущимися частями козлового крана, а также в условиях плохой видимости при строповки металла из стеллажей. Необходимо спроектировать площадку для нахождения на ней работника при управлении краном.

 Рисунок 3.4 – Площадка оператора

Примечание.

1. Площадка разработана  в целях обеспечения безопасности  оператора. 2. Каркас площадки выполнить из труб диаметром 25х1,5 мм.

3. Площадку обшить  листом δ=1,5 мм.

4. Сварка ЭДС. Сварку  вести электродами Э 42 ГОСТ 9467-81, сварные швы по ГОСТ 5264-80. Высоту сварного шва принять равной наименьшей толщине свариваемых элементов.

5. После монтажа все металлоконструкции окрасить эмалью ПФ-115 за 2 раза.

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Расчет нагрузок в приводе. Выбор мотор-редукторов

 

Расчет и выбор приводного механизма перемещения крана

 

Механизм перемещения  представляет собой два независимых  узла состоящих из: электрического тормоза (1), асинхронного двигателя (2), редуктора (3), соединительной муфты (4) между редуктором и колесом (5).

 

Рисунок 3.5 - Кинематическая схема привода перемещения

 

Расчет основных параметров механизма перемещения.

 

Суммарное сопротивление  перемещению мостового крана  по рельсовому пути, работающего в закрытом помещение, складывается из следующих составляющих:

 

                                                                            (3.1.1)

 

где W_ТР – сопротивление, создаваемое трением колес о рельсы;

      W_У – сопротивление, возникающее от уклона пути;

      W_ИН – сопротивление от сил инерции движущихся масс крана;

      W_ГИБ – сопротивление, создаваемое раскачиванием груза на гибкой подвеске.

В данном расчете за основу примем только сопротивление W_ТР, остальные не учитываются на основании следующих допущений:

- подкрановые пути  не имеют уклона, установлены параллельно земле

- сила инерции движущихся  масс незначительна и ей можно  пренебречь;

- сопротивление от  раскачивания груза на гибкой  подвеске отсутствует.

Сопротивление, создаваемое  силами трения, определяется по формуле:

 

                              (кН)           (3.1.2)

 

где G_КР – вес крана, кН;

 

                                         (кН)                            (3.1.3)

 

(кН)

 

      Q – грузоподъемность крана, кН;

      L – длина пролета крана, м;

      f – коэффициент трения в опорах вала колеса. При расчете принимается f = 0.015;

      d_ц – диаметр цапфы ходового колеса, мм. Для подшипников качения:

                                            (мм)                           (3.1.4)

 

      D_K – диаметр ходового колеса, мм;

      m - коэффициент трения качения колес по рельсам, мм:

m = 0,4 (мм)

      К_ДОП – коэффициент, учитывающий трение реборд колес. Для подшипников качения принимается К_ДОП = 2.

 

(Н)

Расчет потребной мощности

 

Статическая мощность привода  механизма передвижения крана определяется по формуле:

                                             (кВт)                                (3.1.5)

 

где U_КР – заданная скорость передвижения крана, м/с;

       h - КПД механизма передвижения; предварительно принимается его значение 0,8…0,85;

       c – количество двигателей в механизме передвижения,  с = 2.

 

(Вт)

 

 

Расчет и  выбор редуктора.

 

Для выбора редуктора необходимо знать: передаточное число i и расчетный эквивалентный момент М_ЭК. Передаточное число определяется по формуле:

                                                                                                    (3.1.6)

 

где n_ДВ – частота вращения вала принятого двигателя, об/мин;

      n_K – частота вращения ведущих опорных колес крана, об/мин, которая находится из соотношения:

                                                  (об/мин)                          (3.1.7)

 

где U_K – скорость передвижения крана, м/с;

      D_K – диаметр опорных колес, мм.

 

(об/мин)

 

На основании полученных ранее параметров выбираем мотор-редуктор со встроенным электрическим тормозом типа ЗМП-31,5, со следующими параметрами:

Таблица 3.3 - Параметры мотор-редуктора ЗМП-31,5

 

nДВИГ. = 1500 об/мин	nВЫХ = 16 об/мин	i = 88	FR = 2800 H
PДВ = 0,55 кВт		MMAX = 150 Н∙м

 

 

Выбор соединительных муфт

 

Типоразмер муфт выбирается по диаметрам концов соединяемых данной муфтой валов с обязательной последующей проверкой  её по действующему моменту , который находиться по формуле:

 

                                                                                           (3.1.8)

 

где М_НОМ  – номинальный момент выбранного электродвигателя;

        k₁ – коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма, для механизма передвижения: k₁ = 1,2;

         k₂ – коэффициент, учитывающий режим работы механизма, для среднего режима работы: k₂ = 1,2

 

                                           (Н·м)

 

Для соединения вала редуктора  с цапфой ходовых колес выбираем соединительную зубчатую муфту типа М3-3-H40 с диаметром отверстия:

      30 мм  – для соединения тихоходного  вала редуктора.

      40 мм  – для соединения с цапфой  ходовых колес.

 

 

Определение тормозных моментов

Сопротивление при торможение крана  без груза определяется по формуле:

                                   (кН)                         (3.1.9)