- •Министерство образования и науки Украины
- •А.М.Маковский, п.Ф.Лях, и.А.Лукьянов расчеты крановых механизмов с применением электронных таблиц excel
- •1 Расчет механизмов грузоподъемного крана
- •2 Расчет механизмов башенного крана………………71
- •2.4.5 Выбор диаметров блоков………………………………………….115
- •2.4.6 Расчёт геометрических размеров рабана…………………….....115
- •2.4.7 Выбор двигателя…………………………………………………..116
- •2.4.9 Выбор муфты двигателя и тормоза………………………………119
- •3 Расчет деталей и узлов крановых механизмов……………………………………………………….131
- •Введение
- •1 Расчет механизмов грузоподъемного крана
- •1.1.1.2 Выбор схемы механизма
- •1.1.1.3 Выбор крюковой подвески
- •1.1.1.4 Выбор каната
- •1.1.1.5 Выбор диаметров блоков
- •1.1.1.6 Расчёт геометрических размеров барабана
- •1.1.1.7 Выбор двигателя
- •1.1.1.8 Выбор редуктора
- •По примеру:
- •1.1.1.9 Выбор муфты двигателя и тормоза
- •Исходные данные для расчёта приняты из проектировочного расчёта.
- •1.2 Механизм передвижения грузовой тележки
- •1.2.1.2 Выбор схемы механизма
- •1.2.1.11.1 Выбор муфты двигателя
- •Момент инерции вращающихся частей механизма
- •Время пуска тележки без груза
- •По рассматриваемому примеру:
- •Результаты расчетов, выполненных программой:
- •Момент инерции тележки с грузом при торможении
- •2 Расчет механизмов башенного крана
- •Тип крана башенный электрический
- •2.1 Механизм подъема груза
- •2.1.1 Проектировочный расчет
- •2.1.1.2 Выбор схемы механизма
- •2.1.1.3 Выбор крюковой подвески
- •2.1.1.4 Выбор каната
- •2.1.1.5 Выбор диаметров блоков
- •2.1.1.6 Расчёт геометрических размеров барабана
- •2.1.1.7 Выбор двигателя
- •2.1.1.8 Выбор редуктора
- •По примеру:
- •2.1.1.9 Выбор муфты двигателя и тормоза
- •Исходные данные для расчёта приняты из проектировочного расчёта.
- •2.2 Стреловой механизм изменения вылета груза
- •2.2.1.2 Выбор схемы механизма
- •2.2.1.4 Выбор диаметров блоков
- •2.2.1.5 Расчёт геометрических размеров барабана
- •2.2.1.7 Выбор редуктора
- •По примеру:
- •2.2.1.8 Выбор муфты двигателя и тормоза
- •Исходные данные для расчёта приняты из проектировочного расчёта.
- •2.3 Механизм вращения поворотной части крана
- •2.3.2 Выбор схемы приводного механизма
- •2.3.3 Определение моментов сопротивления вращению поворотной части крана
- •2.4 Механизм передвижения грузовой тележки с канатной тягой (проектировочный расчет)
- •2.4.5 Выбор диаметров блоков
- •2.4.6 Расчёт геометрических размеров барабана
- •2.4.9 Выбор муфты двигателя и тормоза
- •2.5 Механизм передвижения башенного крана (проектировочный расчет)
- •3 Расчет деталей и узлов крановых механизмов
- •3.1 Ось барабана
- •Значение заносим в программу:
- •Значения длин участков a, b, c и l заносим в программу.
- •Значения , ,, , , заносим в программу:
- •Результаты расчетов, выполненные программой:
- •3.2 Подшипники оси барабана
- •Значения ,,,,,,,,,,заносим в программу:
- •Результаты расчетов, выполненных программой:
- •3.3 Узел крепления каната к барабану
- •Исходные данные заносим в программу:
- •Исходные данные заносим в программу:
- •Расчетные таблицы excel, формулы и их структурное представление
2.4.9 Выбор муфты двигателя и тормоза
Для выбора муфты двигателя используем следующие данные:
dвд - диаметр вала двигателя, мм;
dвр - диаметр входного вала редуктора, мм.
Муфту с тормозным шкивом выбираем из табл.1.12.
По рассматриваемому примеру выбрана муфта типа МУВП.
Характеристики муфты:
- тип упругая втулочно-пальцевая
с тормозным шкивом;
- диаметр расточки dm=25 мм;
- диаметр тормозного шкива Dт=180 мм;
- наибольший передаваемый момент Тм = 250 Н·м;
- момент инерции муфты Јм=0,24 кг·м2.
Характеристики муфты занесены в программу:
Выбор тормозной муфты | ||
Диаметр вала двигателя, мм |
D1 |
25 |
Диаметр входного вала редуктора, мм |
D2 |
25 |
Тип муфты |
МУВП | |
Диаметр расточки, мм |
Dт |
25 |
Диаметр тормозного шкива, мм |
Dт |
180 |
Передаваемый момент, Н·м |
Тм |
250 |
Требуемый тормозной момент тормоза
.
По рассматриваемому примеру:
Н·м.
Характеристики выбранного тормоза:
- тип ТКГ-160;
- тормозной момент Тт=200 Н·м;
- диаметр шкива Dт=160 мм.
2.5 Механизм передвижения башенного крана (проектировочный расчет)
2.5.1 Исходные данные
Тип крана – башенный электрический
Номинальная грузоподъёмность крана QH = 9 т
Масса крана Qкр= 65т
Скорость передвижения крана Vкр = 0,2м/с
Число балансирных тележек nт = 4
Число колес в одной балансирной тележке nк = 2
Наибольшее усилие на одно колесо Fк.max = 280кН
Режимная группа механизма 3М
Исходные данные заносим в программу:
Номинальная грузоподъёмность крана, т |
QH |
9 |
Масса крана, т |
Qкр |
65 |
Скорость передвижения крана, м/c |
Vкр |
0,2 |
Число балансирных тележек |
nт |
4 |
Число колес в одной балансирной тележке |
nк |
2 |
Наибольшее усилие на одно колесо |
Fк.max |
280 |
Режимная группа механизма |
3М |
2.5.2 Выбор схемы механизма
Для башенного крана можно принять схему приводной балансирной тележки механизма передвижения по рис. 2.9.
Рисунок 2.9 - Кинематическая схема механизма передвижения крана
2.5.3 Определение сопротивлений передвижению крана
2.5.3.1 Определение диаметра ходовых колес
Диаметр ходовых опорных колес крана DК выбираем из табл.1.15 по заданному значениюFк.max = 280кН.
По рассматриваемому примеру DК = 650 мм.
2.5.3.2 Сопротивление передвижению крана от сил трения в опорных колесах
Применяем формулу для сопротивления в виде:
,
где 0 – коэффициент тяги,
где – коэффициент трения качения колеса по рельсу;
–коэффициент, учитывающий дополнительное трение в ребордах колес;
п – коэффициент трения в подшипнике;
dп – средний диаметр подшипника, .
Значения , ип приведены в табл. 1.16, 1.17 и 1.18
По рассматриваемому примеру:
= 0,6; fп = 0,015; kP = 1,1; dп=250 мм.
Значение , п, иdпзаносим в программу:
Коэффициент трения качения, мм |
|
0,6 |
Коэффициент трения в подшипнике |
Fп |
0,015 |
Коэффициент дополнительных сопротивлений |
Kр |
1,1 |
Диаметр подшипника, мм |
dп |
250 |
2.5.3.3 Сопротивление передвижению крана от уклона пути
Сила сопротивления определяется по формуле
,
где – угол наклона пути.
По рассматриваемому примеру принимаем = 0,002 рад.
В программе:
Коэффициент, рад |
|
0,002 |
2.5.3.4 Сопротивление передвижению крана от ветрового напора
В предварительных расчетах сопротивление передвижению крана от ветровой нагрузки примем по подобной конструкции [2] W3 = 20 кН.
2.5.3.5 Сопротивление передвижению крана от сил инерции
,
где – ускорение крана при пуске,
здесь – предварительно принятое время пуска крана,
–коэффициент, учитывающий инерционность вращающихся частей механизма, =1,15…1,25.
По примеру принимаем: ;.
Значение изаносим в программу:
Время пуска, с |
3 | |
Коэфф., учит. инерционность вращ. частей |
|
1,2 |
По рассматриваемому примеру:
,
.
2.5.3.6 Сопротивление передвижению крана от раскачивания груза
Для данного сопротивления можно применить формулу
,
где – угол отклонения груза от вертикали,
По рассматриваемому примеру:
кН
2.5.4 Выбор двигателя
Требуемая среднепусковая мощность двигателя
где – КПД механизма, принимаем=0,8.
Требуемая номинальная мощность двигателя
,
где - коэффициент средней перегрузки двигателя при пуске, принимаем =1,6.
Двигатель выбираем из табл.1.8 по условию
.
Данные изаносим в программу:
Коэффициент полезного действия механизма передвижения тележки |
мех |
0,8 |
Кратность среднепускового момента двигателя по отношению к номинальному |
ср |
1,6 |
,
.
В программе после вычислений:
Требуемая среднепусковая мощность двигателя, кВт |
Рп(треб)д.ср |
7,76 |
Требуемая номинальная мощность двигателя, кВт |
Р(треб)д.н |
4,85 |
Выбран двигатель с характеристиками:
- тип МТН 112–6;
- номинальная мощность Рд.н = 5,3 кВт;
- ПВ% 15%
- частота вращения вала nд = 885 мин –1;
- момент инерции якоря Iя = 0,069 кг м2,
- диаметр вала двигателя dд = 35 мм.
В программу занесено:
Параметры выбранного двигателя | ||
Номинальная мощность двигателя, кВт |
Рд.н |
5,3 |
Частота вращения вала, мин-1 |
пД |
885 |
Момент инерции якоря, кг·м2 |
Jя |
0,069 |
Диаметр вала двигателя, мм |
dд |
35 |
2.5.5 Выбор редуктора
Требуемое передаточное число редуктора
где – частота вращения колеса,
Требуемая передаваемая редуктором мощность
По примеру:
;
;
.
По известным данным программой вычислено:
Частота вращения колес тележки, мин-1 |
nк |
5,9 |
Требуемое передаточное отношение |
Uр |
150,6 |
Требуемая передаваемая мощность, кВт |
Pp |
7,8 |
Выбран редуктор с характеристиками:
- тип ВК–800;
- передаточное число Uр = 151,117;
- передаваемая мощность Pр = 11 кВт;
- ПВ% 15%;
- диаметр входного вала dР = 50 мм.
Данные занесены в программу:
Передаточное отношение |
Up |
151,117 |
Диаметр вала редуктора, мм |
dp |
50 |
Передаваемая мощность |
Pр |
11 |
2.5.6 Выбор тормоза
2.5.6.1 Выбор муфты двигателя
Для выбора муфты двигателя используем следующие данные:
- диаметр вала двигателя dв д, мм;
- диаметр входного вала редуктора dв р, мм.
Муфту с тормозным шкивом выбираем из каталога по диаметрам соединяемых валов (табл.1.11).
По рассматриваемому примеру выбрана муфта типа МУВП.
Характеристики муфты:
- тип упругая втулочно-пальцевая с тормозным шкивом;
- диаметр расточки dm=35 мм;
- диаметр тормозного шкива Dт=200 мм.
Характеристики муфты занесены в программу:
Диаметр вала двигателя, мм |
Dвд |
35 |
Диаметр входного вала редуктора, мм |
dвр |
50 |
Тип муфты |
МУВП | |
Диаметр расточки, мм |
dm |
49,5 |
Диаметр тормозного шкива, мм |
Dm |
200 |
2.5.6.2 Требуемый тормозной момент тормоза
Тормоз должен обладать моментом
,
где – допустимый инерционный момент на валу двигателя при торможении крана без скольжения приводных колес (“юза”),
,
здесь - момент инерции массы крана без груза и вращающихся частей механизма, приведенный к валу двигателя;
- угловая скорость вала двигателя,
– допустимое время торможения крана по условиям отсутствия “юза” приводных колес.
2.5.6.3 Определение
Момент инерции крана без груза при торможении
.
Момент инерции вращающихся частей механизма
,
где – коэффициент, учитывающий инерционность последующих после первого валов редуктора и приводных колес. Рекомендуется принять
=1,25 (занесено в программу).
Момент инерции крана и вращающихся частей механизма
.
В примере:
кг∙м2;
;
.
Программой вычислено:
Момент инерции тележки без груза, кг м2 |
Jт.т0 |
0,0089 |
Момент инерции вращающихся частей, кг м2 |
Jвр |
0,467 |
Момент инерции всего механизма, кг м2 |
Jмех.т0 |
0,4759 |
2.5.6.4 Определение допустимого времени торможения [tT0]
Допустимое время торможения крана при условии отсутствия “юза” приводных колес
,
где - допустимое ускорение (замедление) крана при торможении в условиях отсутствия “юза“,
,
где – число приводных колес;
– коэффициент сцепления колес с рельсами;
– коэффициент тяги при торможении,;
и – движущие силы от уклона пути и ветрового напора при торможении порожней тележки,
;
(принято, ввиду незначительного давления на груз, таким же, как давление ветра на кран с грузом).
По примеру: ;.
Значения занесены в программу:
Число приводных колёс |
nпр |
2 |
Коэффициент сцепления колеса с рельсом |
fсц |
0,15 |
2.5.6.5 Определение моментов Ty0, Tв0, Tw10
–вращающий момент на валу двигателя от уклона пути,
.
- вращающий момент на валу двигателя от ветрового напора,
.
- вращающий момент от сил трения в ходовых колесах крана,
,
где - сопротивление в опорных ходовых колесах крана без груза,
.
В данном примере:
;
кН;
;
;
.
В программе после вычисления требуемого тормозного момента:
Сопротивления передвижению порожней тележки | ||
От трения в опорных ходовых колёсах, кН |
W10 |
0,176 |
От сил уклона пути, кН |
W20 |
0,047 |
От ветрового напора, кН |
W30 |
0,020 |
Коэффициент тяги без учёта трения реборд |
f0 |
0,0075 |
Допустимое замедление, м/с2 |
[aт] |
0,74 |
Допустимое время торможения, c |
[t0T] |
0,27 |
Допустимый момент инерции, Н·м |
[Tи0] |
165,18 |
Требуемый тормозной момент, Н·м |
Тттреб |
164,0 |
Вращающий момент на валу двигателя от уклона пути, Н·м |
Tу0 |
0,081 |
Вращающий момент от трения в ходовых колесах тележки без груза, Н·м |
TW10 |
0,303 |
2.5.6.6 Выбор тормоза
Тормоз выбираем из табл.1.13 с учетом требуемого тормозного момента и выбранного диаметра тормозного шкива.
Условие требуемого тормозного момента
.
Диаметр тормозного шкива тормоза .
По рассматриваемому примеру выбран тормоз с характеристиками:
- тип ТКТГ–500;
- тормозной момент 250 Н м;
- диаметр тормозного шкива 500 мм.