СПЕЦІАЛЬНІ КРАНИ І ОБЛАДНАННЯ
Методичні вказівки
до виконання курсового проекту з дисципліни
«СПЕЦІАЛЬНІ КРАНИ І ОБЛАДНАННЯ»
для студентів напряму підготовки
6.050503 «Машинобудування»
Маріуполь - 2016
УДК 621.87
Спеціальні крани і обладнання: методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни «Спеціальні крани і обладнання для студентів напряму підготовки 6.050503 «Машинобудування» денної, заочної та прискореної форм навчання / уклад. Ю.Г. Сагіров. – Маріуполь: ПДТУ, 2016. – 61 с.
Дані методичні вказівки рекомендовані для студентів напряму підготовки 6.050503 «Машинобудування» денної, заочної та прискореної форм навчання при підготовці яких навчальним планом і робочою програмою передбачено виконання курсового проекту. Проект передбачає виконання розрахунків механізмів для ливарних кранів. З метою полегшення розуміння методів розрахунку у вказівках наведено і необхідні розрахунки, приклади виконання. Наведено рекомендації з підготовки доповіді для захисту курсової роботи, перелік літератури та інше.
Укладач: канд. техн. наук, доцент Сагіров Ю.Г.
Рецензент: канд. техн. наук, доцент Лаврик В.П.
Затверджено на засіданні кафедри Підйомно-транспортних машин і деталей машин
Протокол від «16» вересня 2015 року № 4
Схвалено методичною комісією механіко-машинобудівного факультету
Протокол від «19» жовтня 2015 року № 4
Ó_ДВНЗ «ПДТУ», 2016 рік
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.. 4
1 Назначение и общее устройство литейных кранов. 5
2 Особенности устройства отдельных составных частей. 8
2.1 Мост. 8
2.2 Механизм передвижения крана. 9
2.3 Главная тележка. 10
2.3.1 Механизм главного подъема. 10
2.3.2 Механизм передвижения. 13
2.4 Вспомогательная тележка. 14
3 Методика выполнения проектного расчета механизма главного подъема 15
3.1 Исходные данные. 15
3.2 Выбор кратности и схемы запасовки полиспастной системы.. 15
3.3 Выбор каната. 16
3.4 Определение размеров барабанов и блоков. 19
3.5 Расчет барабана на прочность. 22
3.6 Крепление каната к барабану. 23
3.7 Выбор электродвигателей. 24
3.8 Определение передаточного числа привода механизма. 27
3.9 Выбор редуктора. 28
4 Проверка механизма подъема в аварийном режиме работы.. 30
4.1 Определение вращающих моментов на валах привода. 30
4.2 Проверка двигателя в аварийном режиме работы.. 31
4.3 Проверка редуктора в аварийном режиме работы.. 31
5 Расчет открытой зубчатой передачи. 33
6 Расчет тормозного момента и подбор тормоза. 35
7 Выбор соединительных муфт. 36
8 Предварительная компоновка. 37
9 Расчет переходных процессов. 39
9.1 Процесс пуска. 39
9.2 Процесс торможения. 41
10 Уточненная компоновка. 43
11 Расчет траверсы.. 44
12 Расчет механизма передвижения крана и главной тележки. 48
12.1 Расчет механизма передвижения тележки. 49
12.2 Расчет механизма передвижения крана. 50
13 Требования к оформлению проекта. 51
13.1 Состав курсового проекта. 51
13.2 Содержание пояснительной записки. 51
13.3 Оформление пояснительной записки. 52
13.4 Графическая часть. 52
14 Защита проекта. 53
Приложение А.. 56
Приложение Б. 58
Приложение В.. 60
Приложение Д.. 61
ВВЕДЕНИЕ
Литейные краны являются тяжело нагруженными грузоподъемными машинами, работающими с расплавленным металлом.Их конструкция, расчет и проектирование имеют ряд существенных особенностей, отличающих их от обычных мостовых кранов.
В учебном пособии приведены общая характеристика и устройство литейных кранов. Для более глубокого изучения следует обратиться к [1]. Методика выполнения проекта излагается параллельно с проектным расчетом.
В приложениях даны варианты заданий с исходными данными для выполнения курсового проекта, а также некоторые справочные данные.
Особенности устройства отдельных составных частей
Мост
Металлоконструкция моста литейного крана (рис. 2.1) состоит из четырех продольных балок: двух главных 1 и двух вспомогательных 2, допускающих независимое передвижение главной и вспомогательной тележек на различных уровнях. Главные балки соединены с концевыми 3, а вспомогательные ― со своими концевыми балками 4, примыкающими в свою очередь к головным частям балок. Все балки ― сварные коробчатого сечения с расположением рельсов 5 и 6 посередине верхнего пояса. Простота и возможность применения автоматической сварки обусловили широкое использование таких балок в современных мостовых кранах больших грузоподъемностей. Соединения балок между собой осуществляется с помощью заклепок или болтов.
Для ограничения хода тележек на главных балках устанавливаются пружинные буферы 7, а на вспомогательных ― тупиковые упоры 8.
Для прохода и нахождения персонала при осмотре и обслуживании механизмов и электрооборудования в верхней части металлоконструкции моста устанавливаются площадки 9 из рифленой стали и перила ограждения.
К одной из главных балок моста с помощью заклепочных соединений подвешена кабина закрытого типа с пультом управления и установкой кондиционирования воздуха.
Рисунок 2.1 − Схема металлоконструкции моста.
Для заливочных и миксерных кранов кабина выполняется обычно одноэтажной с расстоянием от головки подкранового рельса до нижнего края кабины 2500 мм, для разливочных ― многоэтажной с расстоянием более 6000 мм; при этом на верхних этажах кабины располагают электрооборудование и лестничные пролеты для входа на верхнее строение крана.
Механизм передвижения крана
Механизм передвижения современных литейных кранов выполняют с раздельным приводом ходовых колес по типовой схеме. Мост крана шарнирно с помощью балансирной подвески опирается на 8,12,16 (преимущественно) или 24 ходовых колеса. внешние из которых обычно приводные. Вращающий момент к каждому из них передается от электродвигателя постоянного или переменного тока через зубчатые муфты и вертикальный крановый усиленный (ВКУ) редуктор. Каждый привод оборудован колодочным короткоходовым тормозом постоянного (ТКП) или переменного (ТКТГ) тока.
Для смягчения возможных ударов при наезде крана на кран или на тупиковые упоры предусмотрены пружинные буферы, устанавливаемые на металлоконструкции моста по направлению движения крана по два с каждой стороны.
Главная тележка
Главная тележка представляет собой сварную раму, опирающуюся на ходовые колеса, с установленными на ней механизмами главного подъема и передвижения и предназначена для транспортирования ковша с расплавленным металлом.
Механизм главного подъема
Характерной особенностью механизма, обусловленной требованием повышенной надежности и безопасности, является наличие двух симметричных приводов, зубчатые венцы барабанов которых находятся в зацеплении, что обеспечивает синхронизацию их вращения и равномерность подъема траверсы. В механизме установлено четыре тормоза (по два в приводе) с коэффициентом запаса торможения не менее 1,1 каждого. Такое конструктивное решение обеспечивает повышенную эксплуатационную надежность кранов, работающих с расплавленным металлом. Кроме того, каждый привод оборудован храповым устройством, встраиваемым обычно в зубчатое колесо тихоходной ступени редуктора и позволяющим выравнивать скорости электродвигателей, а также приводить в движение оба барабана от одного привода при выходе из строя другого (поломка электродвигателя или тормоза), что позволяет завершить производственную операцию по подъему или опусканию ковша с металлом одним электродвигателем. Для этого механизм главного подъема проектируется с учетом возможности кратковременной работы одним приводом.
В целом механизм главного подъема (рис. 2.2) состоит из приводов с барабанами, полиспастной системы и траверсы с крюками. Вращающий момент от электродвигателей 1 постоянного или переменного тока через зубчатые муфты 2 передается на входные валы горизонтальных крановых (ГК) редукторов 3 и далее через выходные зубчатые шестерни 4 редукторов на зубчатые венцы 5 барабанов 6, на ободах которых закреплены канаты полиспастной системы: по два конца каната на каждом барабане.
Рисунок 2.2 − Схема главного подъема
Барабаны имеют соответствующие правую и левую нарезки для канатов и через свои оси опираются на блоки подшипников 7, жесткая конструкция которых обеспечивает достаточную точность относительного расположения барабанов и зацепления открытых зубчатых пар. Храповые устройства 8, позволяющие выравнивать скорости электродвигателей и завершать операцию по транспортировке расплавленного металла в аварийной ситуации при выходе из строя одного из приводов, встроены в зубчатые колеса тихоходных ступеней редукторов. Для торможения и остановки служат четыре колодочных электромагнитных тормоза 9 постоянного или переменного тока типа ТКП. Верхние блоки 10 полиспастной системы для удобства обслуживания установлены на раме тележки, а коромысла 11 ― либо совместно с верхними блоками на тележке, либо на траверсе.
Рисунок 2.3 − Полиспастная система механизма главного подъема
Полиспастная система механизма главного подъема (рис.4) состоит из четырех, объединенных попарно на каждом барабане, полиспастов, подвижные блоки1 которых установлены на металлоконструкции траверсы 2, неподвижные верхние 3 ― на раме тележки, Для компенсации неравномерности вытяжки канатов применяют коромысла 4, устанавливаемые при четной кратности полиспаста на обойме верхних блоков, при нечетной ― на траверсе.
Траверса главного подъема с крюками (рис.5) служит для непосредственного удержания ковша, представляет собой сварную из листового проката балку 1, на концах которой установлены нижние блоки 2, а на осях 3 подвешены пластинчатые крюки 4. Снизу к металлоконструкции траверсы прикреплен защитный лист 5 для предохранения еë от непосредственного теплового излучения расплавленного металла, залитого в ковш.
Рисунок 2.4 − Траверса механизма главного подъема
Грузоподъемность главного подъема литейного крана должна учитывать массы сталеразливочного ковша с металлом, траверсы и канатов. Основные параметры и размеры сталеразливочных ковшей регламентированы стандартом.
Механизм передвижения
Главная тележка литейного крана с помощью четырех или восьми ходовых колес диаметром 700 – 1000 мм, половина из которых приводные, опирается на рельсы, положенные вдоль верхних поясов главных балок моста.
Привод механизма передвижения главной тележки выполняется по схеме с быстроходным трансмиссионным валом, вращение на ходовые колеса передается от центрального электродвигателя с двумя выходными концами валов через двух – или трехступенчатые вертикальные крановые усиленные (ВКУ) редукторы. Такая схема позволяет обеспечить свободное передвижение вспомогательной тележки под главной.
Вспомогательная тележка
Вспомогательная тележка представляет собой сварную раму, опирающуюся на четыре ходовых колеса, с размещенными на ней механизмами подъема и передвижения и предназначена для кантования и обработки ковшей, а также для производства ремонтных и уборочных работ. Особенностью вспомогательной тележки является установка на ней двух механизмов подъема для кранов больших грузоподъемностей (обычно, начиная со 180 т). При этом один из них (большей грузоподъемности) служит для кантования и обработки ковшей, второй – для ремонтных и уборочных работ. В остальном тележки вспомогательного подъема строятся аналогично тележкам мостовых кранов общего назначения. Механизмы вспомогательного подъема однобарабанные со сдвоенными полиспастами. Механизм вспомогательного подъема большой грузоподъемности оборудуют обычно двумя тормозами, меньшей – одним. Грузозахватные органы – однорогие крюки.
Тележка опирается на рельсы, положенные вдоль верхних поясов вспомогательных балок моста, четырьмя ходовыми колесами, два из которых – приводные. Привод механизма передвижения вспомогательной тележки выполнен по схеме с тихоходным трансмиссионным валом, вращение на ходовые колеса передается от электродвигателя через вертикальный цилиндрический редуктор с двумя выходными концами валов. Соединение валов обеспечивается зубчатыми муфтами.
Грузоподъемность вспомогательного подъема определяется массой порожнего сталеразливочного ковша.
Исходные данные
В качестве исходных данных при проектировании задаются:
QH – номинальная грузоподъемность главных крюков, т;
H – высота подъема, м;
V – скорость подъема, м/с (м/мин);
ПВ – относительная продолжительность
включения, % , характеризующая
режим работы механизма.
Вариант задания с числовыми значениями исходных данных выдает руководитель курсового проекта (Приложение А).
Выбор каната
В механизме главного подъема литейных кранов применяют стальные канаты двойной свивки с линейным касанием проволок в прядях и проволочками заполнения типа ЛК – 3 и металлическим сердечником МС по ГОСТ 7667 – 80 или по ГОСТ 7669 – 80. При этом следует выбирать канаты грузового назначения Г, из проволок первой марки I, крестовой свивки, нераскручивающиеся Н, с пределом прочности проволок при растяжении (маркировочная группа) 
(180кгс/мм2).
Выбор каната производится в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов [2].
Надо иметь в виду, что числовые значения коэффициентов запаса прочности каната. приведенные в литературе, отличаются от значений в “Правилах”. Принимать значения только по “Правилам”.
Максимальная сила натяжения одной ветви каната при статическом нагружении:
,
где G – суммарная сила веса поднимаемого груза с учетом весов траверсы и канатов, кН; z – общее число ветвей каната полиспастной системы, на которых подвешен груз; 
– КПД, учитывающий потери в полиспасте механизма.
, (кН).
где QH – масса номинального груза (номинальная грузоподъемность), т; Qтр – масса траверсы, т; Qк – наибольшая масса канатов подвески при нижнем положении груза, т; g=9,81 м/с2 – ускорение силы тяжести.
 |
где а – количество полиспастов механизма главного подъема; а=4.
, (1)
где 
– КПД, учитывающий потери на одном блоке полиспаста; 
=0,97-0,98 для блоков на подшипниках качения; =0,94-0,96 для блоков на подшипниках скольжения.
Средние значения для различных кратностей полиспаста представлены в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Значения КПД полиспаста
| Опоры на подшипниках | Значения КПД для кратностей | ||||||||
| Качения | 0,99 | 0,98 | 0,96 | 0,95 | 0.94 | 0,93 | 0,92 | 0,91 | 0,89 |
| Скольжения | 0,98 | 0,95 | 0,93 | 0,91 | 0,88 | 0,86 | 0,84 | 0,82 | 0,8 |
Предварительно массы траверсы и канатов могут быть выбраны по данным выполненных конструкций кранов для ряда грузоподъемностей (табл. 2).
Расчетное разрывное усилие каната:
, (Н)
где zp – минимальный коэффициент использования каната (коэффициент запаса прочности).
Таблица 3.2. Массы траверсы и канатов.
| Масса, т. | Грузоподъемность крана, т-QН | |||||||
| до 75 | 75-100 | 100-125 | 125-180 | 180-300 | 300-420 | 420-520 | 520-630 | |
| Траверсы Qтр | 4,5 | 6,5 | 12,5 | 18,6 | ||||
| Канатов, Qк | 1,3 | 1,6 | 2,4 | 3,2 | 4,2 | 5,2 | 6,2 |
Значения zp принимаются по [2] и составляют0 для групп классификации механизмов: 4М=5,6; 5М=7,1; 6М=9,0.
Канат выбирается по разрывному усилию каната в целом Fo из условия:
, (Н).
Для выбора каната извлечения из ГОСТ 7667 и ГОСТ 7669 приведены в Приложении Б.
Обозначение выбранного каната должно соответствовать стандарту.
Поскольку канат может изготавливаться из оцинкованной проволоки (для особо жестких агрессивных условий работы – ОЖ; для жестких агрессивных условий работы – Ж; для средних агрессивных условий работы – С), а по направлению свивки прядей наружного слоя – левой свивки – Л, обозначение такого каната будет:
Канат 41-Г-1-Ж-Л-Н-1764 (180) ГОСТ 7667-80.
Для выбранного каната выписывают основные характеристики и параметры: тип и конструкцию, диаметр каната dк, мм; предел прочности проволок при растяжении 
, МПа (кгс/мм2); разрывное усилие каната в целом Fо , Н.
Крепление каната к барабану
Канат крепится к барабану прижимными планками. Предпочтительно применять двухболтовые планки.
Количество планок определяется расчетом, но должно быть не менее двух.
Расчет можно выполнять по [3].
Угол обхвата барабана дополнительными витками:
– при 1,5 витка,
– при 2х витках.
Угол обхвата барабана канатом при переходе от одной канавки к другой 
Плечо изгиба болта l можно, ориентировочно, принять: 
Рекомендации по выбору болтов для крепления каната, в зависимости от его диаметра даны в табл. 3.6.
Таблица 3.6. Параметры болтов.
| dк, мм | Болт | Болт – d1, мм |
| 11-13 | М16 | |
| 15-18 | М18 | 14,5 |
| 19,5-21 | М22 | 18,5 |
| 23-26 | М22 | 18,5 |
| 28-31 | М27 | |
| 32,5-36 | М30 | |
| 38-41 | М30 | |
| 42-45 | М32 |
Материал болтов и допускаемые напряжения на растяжение для болта 
:
– Сталь Ст. 3 – 
– Сталь Ст. 4 – 
– Сталь 45 – 
Выбор электродвигателей
На главном подъеме современных литейных кранов применяют крановые электродвигатели: постоянного тока – серии Д и переменного тока – асинхронные с фазовым ротором серий MTF и MTH.
Электродвигатели постоянного тока используют преимущественно при больших грузоподъемностях, большом количестве включений в час, широком диапазоне регулирования скорости, а также для работы в системах Г-Д (генератор-двигатель) или ТП-Д (тиристорный преобразователь-двигатель). В обоснованных случаях предпочтение следует отдавать асинхронным электродвигателям переменного тока, имеющим значительно меньшие массу (в 2-3 раза) и стоимость (в 2-2,5 раза), чем электродвигатели постоянного тока при одинаковых номинальных моментах.
Выбор электродвигателя осуществляют по заданному режиму работы механизма и статической мощности привода.
Общую статическую мощность механизма главного подъема Ро, кВт, определяют при установившемся движении поднимаемого груза:
(кВт)
Здесь G – суммарная сила веса поднимаемого номинального груза с учетом веса траверсы и канатов, кН; V – скорость подъема, м/с; 
– общий КПД механизма.
где 
– КПД, учитывающие потери соответственно в полиспасте, на барабане, открытых парах, редукторе, соединительной муфте.
Значения КПД обычно принимают:
– по формуле (1), или по табл. 1 в зависимости от кратности полиспаста; 
=0,98 при опорах на подшипниках качения; 
для двухступенчатого и 
для трехступенчатого редукторов; 
Ориентировочно при проектном расчете можно принимать 
(меньше значения – для больших кратностей полиспаста).
Расчетная статическая мощность одного электродвигателя
(кВт)
где m – число электродвигателей в механизме; m=2.
По статистической мощности и режиму работы выбираем асинхронный двигатель с фазовым ротором типа MTH или MTF или двигатель постоянного тока типа Д с последовательным возбуждением, обеспечивающий плавное регулирование рабочих скоростей в широких пределах.
Для выбора двигателя использовать [4], [5], [6], Приложение В.
При выборе электродвигателя по справочнику необходимо учитывать следующее:
1) номинальная мощность выбранного электродвигателя должна быть близка к расчетной
При выборе двигателя следует избегать завышения мощности, так как помимо увеличения габаритов и стоимости, а также снижения к.п.д., при пуске будут возникать большие динамические нагрузки и ускорения, превышающие рекомендуемые.
2) относительная продолжительность включения двигателя ПВдв должна соответствовать относительной продолжительности включения механизма ПВм, т.е.
;
В том случае, когда продолжительность включения двигателя ПВдв по каталогу не совпадает с продолжительностью включения механизма ПВм, следует выполнить перерасчет номинальной мощности двигателя при работе его с продолжительностью включения, соответствующей режиму работы механизма
(кВт).
3) Электродвигатель должен обеспечивать кратковременную работу с полным грузом в аварийной ситуации при выходе из строя одного из приводов, т.е.
.
Здесь МДВ.max – максимальный момент электродвигателя, принимается по каталогу; МДВ.АВ – максимальный статический момент от груза, приведенный к валу одного из электродвигателей, (при аварийной работе) – определяется в разделе 4.
4) Для выбранного электродвигателя необходимо проверить его загрузку по условию
где 
– коэффициент загрузки электродвигателя, %; Рст – статическая мощность на валу каждого электродвигателя при установившемся движении поднимаемого груза, кВт,
(кВт)
Рн – номинальная мощность электродвигателя, кВт.
Для электродвигателей механизма главного подъема рекомендуется загрузка 
.
После окончательного выбора электродвигателя выписывают его основные технические характеристики и параметры: тип; номинальное напряжение, В; номинальную мощность, кВт; частоту вращения вала nдв, мин-1; относительно продолжительности включения ПВдв, %; максимальный момент Мдв.max, 
; маховый момент якоря или ротора GD2, 
; габаритные размеры электродвигателя: длину, ширину, высоту, мм; высоту центра вала, мм; расстояния между осями отверстий крепления двигателя, мм; массу двигателя, кг.
Выбор редуктора
В механизме главного подъема литейных кранов применяют специальные горизонтальные крановые редукторы с лапой типа ГК со встроенным храповым механизмом и межосевыми расстояниями 1000, 1150, 1300, 1500, 1700, 1830 конструкции ПО «Сибтяжмаш».
Основные технические характеристики и параметры двухступенчатых редукторов ГК см. в [7] и Приложении Г.
Выбор конкретного типоразмера редуктора производят, исходя из передаточного числа привода, заданного режима работы и величины подводимой к редуктору мощности. При этом необходимо выполнить ряд условий:
1) с целью рациональный разбивки передаточного числа привода с учетом открытой пары передаточное число редуктора выбирают в 4-7 раз меньшим передаточного числа привода, т.е.
2) номинальная расчетная мощность редуктора Рред по каталогу должна обеспечивать передачу статической мощности от груза при длительной работе, т.е.
где Рред – номинальная расчетная мощность редуктора, подводимая к входному валу (указывается в характеристике редуктора); Рст – статическая мощность от груза, приведенная к входному валу редуктора и определяемая по формуле
(кВт)
3) редуктор должен допускать кратковременную передачу максимального момента от груза Мред.АВ в аварийной ситуации при выходе из строя одного из приводов, т.е.
Здесь Мред.max – максимально допускаемый момент на входном валу редуктора при кратковременной работе; Мред.АВ – максимальный статический момент от груза в аварийной ситуации (определяется в разделе 4.)
Для выбранного редуктора выписывают основные технические характеристики и параметры: типоразмер; передаточное число; номинальную мощность на быстроходном валу Рред, кВт; относительную продолжительность включения ПВред, %; частоту вращения быстроходного вала nред, мин-1; параметры шестерни открытой передачи: модуль зацепления mн, мм, число зубьев zш, ширину венца Вш, мм; габаритные размеры редуктора: длину, ширину, высоту, мм; расстояния между осями отверстий крепления редуктора, мм; массу редуктора, кг.
Уточняется фактическое передаточное число привода по принятому редуктору Uред и открытой зубчатой пары:
Проверяется фактическая скорость подъема:
(м/с)
Отклонение от заданной скорости не должно превышать 
где Vфакт – фактическая скорость подъема груза, обеспечиваемая принятыми параметрами механизма;
Выбор соединительных муфт
Для соединения концов валов электродвигателя и редуктора механизма главного подъема применяют муфты зубчатые по ГОСТ 5006-83. Муфты подбирают в соответствии с диаметром соединяемых концов валов и проверяют по величине вращающего момента:
где: К1 – коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма, К1=1,3-1,8;
К2 – коэффициент, учитывающий режим работы (4М=1,1; 5М=1,2; 6М=1,3);
К3 – коэффициент, учитывающий угловое смещение, К3=1-1,75;
Мст – статический момент от груза при аварийной работе, приведенный к валу торможения, рассчитанный по формуле (4);
Мм – наибольший вращающий момент, допускаемый муфтой.
Муфты с тормозными шкивами используют для режимов работы 1М-4М, при этом полумуфта с тормозным шкивом должна насаживаться на вал редуктора.
Для тяжелых режимов работы 5М и 6М из-за нагрева шкива и муфты шкив размещают отдельно на втором конце вала редуктора или двигателя. Характеристики муфт по [11,12].В пояснительную записку внести сведения о выбранных муфтах..
Предварительная компоновка
В соответствии с расчетными размерами элементов проектируемого механизма и габаритами подобранных комплектующих изделий выполняют компоновку, заключающуюся в разработке компоновочного чертежа с целью рационального построения механизма, установления его основных размеров. Компоновочный чертеж (или схема) выполняется на миллиметровой бумаге с помощью чертежных инструментов строго в масштабе, при этом допускаются упрощения в изображении отдельных узлов и элементов механизма.
Предварительную, или первую компоновку механизма главного подъема (рис. 8.1) производят на основании расчетных размеров элементов привода и габаритов подобранных электродвигателя и редуктора с целью:
1) проверки возможности сборки и достаточности эксплуатационных зазоров между узлами и их элементами;
2) анализа и оценки правильности взаиморасположения узлов;
3) установления основных размеров проектируемого механизма.
В результате анализа и оценки предварительной компоновки ее либо принимают за основу для дальнейшего проектирования, либо вносят необходимые коррективы и уточнения с соответствующим пересчетом и новым подбором комплектующих. При этом уточняют и принимают окончательно для дальнейшего расчета передаточные числа полиспаста Un, открытой зубчатой пары Uon, редуктора Uред. Принятое общее передаточное число механизма U=Un·Uon·Uред должно обеспечивать при установленных параметрах механизма заданную скорость подъема груза.
Рисунок 8.1 − Предварительная компоновка
Важной задачей предварительной компоновки является проверка условия возможности компоновки барабанов, зубчатых венцов колес, редуктора и двигателя.
Может случиться, что из-за малого диаметра зубчатого колеса и малого межосевого расстояния редуктора, компоновка механизма не обеспечивается или зазоры между элементами механизма недопустимо малы.
В этом случае возможны следующие решения: уменьшить диаметр барабана, изменить (увеличить) передаточное число открытой пары, принять редуктор следующего большего типоразмера, выбрать двигатель с меньшим габаритом ширины, но с достаточной мощностью.
Во всех этих случаях предыдущие расчеты подлежат корректировке.
Расчет переходных процессов
После выполнения основных проектных расчетов, подбора комплектующих изделий и компоновки механизма производят расчет длительности и интенсивности пуско-тормозных (переходных) процессов.
Процесс пуска
Время пуска определяют методом среднепусковых моментов в предположении, что пусковой момент электродвигателя остается постоянным и равным среднеарифметическому между минимальным и максимальным пусковым моментами:
Время пуска, с.
где 
– суммарный маховый момент вращающихся и поступательно движущихся масс механизма при пуске, приведенный к валу каждого электродвигателя, 
; nдв – частота вращения вала электродвигателя (первого вала),мин-1; Мпуск – среднепусковой момент электродвигателя, 
; Мдв – статический момент от груза, приведенный к валу электродвигателя (формула 3).
Суммарный маховый момент при пуске
где 
– суммарный маховый момент вращающихся масс привода, ; 
– суммарный маховый момент поступательно движущихся масс механизма при пуске, , приведенные к валу электродвигателя; m – количество электродвигателей в механизме.
где: 2 – количество приводов в механизме; δ – коэффициент, учитывающий влияние маховых масс, расположенных на втором и последующих валах; 
– маховые моменты соответственно якоря (или ротора) электродвигателя, тормозного шкива, соединительной муфты и входного (быстроходного) вала редуктора.
Маховые моменты якоря (ротора) электродвигателя и соединительной муфты принимают по каталогам, остальные – рассчитывают. Можно использовать упрощенные формулы, дающие приближенный результат:
где Gшк, Gв, dшк, dв – соответственно веса и наружные диаметры тормозного шкива и быстроходного вала редуктора.
Среднепусковой момент электродвигателя
где 
– кратность среднепускового момента; Мн – номинальный момент электродвигателя, . Можно принимать 
для электродвигателей постоянного тока, 
= 1,6 для электродвигателей трехфазного тока.
где Nн – номинальная мощность электродвигателя, кВт.
Знак минус в формуле (5) относится к пуску поднимаемого, а знак плюс – опускаемого груза.
Ускорение груза в период пуска
Процесс торможения
Время торможения, с.
где 
– суммарный маховый момент вращающихся и поступательно движущихся масс механизма при торможении, приведенный к валу каждого тормозного шкива, ; Мт – номинальный тормозной момент тормоза, , принимаемый по каталогу; 
– статический момент от груза, , приведенный к валу каждого тормозного шкива.
Суммарный маховый момент при торможении
где – суммарный маховый момент вращающихся масс привода, ; 
– суммарный маховый момент поступательно движущихся масс механизма при торможении, , приведенные к тормозному валу; i – количество тормозов в механизме, i=4.
Статический момент от груза при торможении
<
Дата: 2016-10-02, просмотров: 210.
