Суммарный момент инерции при торможении без груза

Где - к.п.д. механизма при относительной загрузке

По графику (1, приложение 15) при = 0,88 и находим = 0,3.

кг.

1.7.3. Статический момент на валу двигателя при торможении

Н.м

1.7.4. Время торможения поднимающейся крюковой подвески

с

1.7.5. Путь торможения

.м = 28 мм

1.7.6. минимально допустимое расстояние от крюковой подвески до рамы тележки

мм

2. РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ТЕЛЕЖКИ 2.1. Выбор и расчет ходовых колес

2.1.1. Ориентировочный вес тележки

Н

- коэффициент веса тележки (1, приложение 18); для тележки группы классификации механизма М7 К_В = 0,40...0,50.

Принято G_r = 55000 Н.

2.1.2. Максимальная нагрузка на одно ходовое колесо

Н

где n_k =4 - общее число ходовых колес тележки.

2.1.3. Выбор ходовых колес и рельсов

По ГОСТ 3569-74(1,приложение 19) приняты одноребордные кони­ческие ходовые колеса и рельсы узкой железнодорожной колеи, имеющие следующие размеры в мм (рис. 2.1):

Т

-условное обозначение колеса KIP250K

-диаметр качения................... D_{r k} = 250

-диаметр реборд.............. D _l = 290

-ширина поверхности качения.. В= 70

-ширина обода........................ B₁ = 90

-диаметр цапфы..................... d = 50

-тип подшипников................ роликовые

радиальные сферические двух -рядные

-условное обозначение
подшипников.......................... 3610

-тип рельса........................... Р 24

-радиус головки рельса......... Z= 200

-материал колеса.................... сталь 65Г

-твердость поверхности
качения.................................. НВ 300-350

Рве.2.1. Ходовое колесо

2.1.4. Контактные напряжения в ходовом колесе (8, 9)

При точечном контакте колеса с рельсом

где К- геометрический коэффициент, зависящий от отношения радиуса го­ловки рельса к диаметру колеса (1, приложение 20); при отношении r/D_XK =200/250 = 0,8 коэффициент K = 0,127;

- коэффициент, учитывающий касательную нагрузку в месте контак­та; для крана, работающего в цехе, и скорости тележки V_r< 2 м/с

= 1,05

- коэффициент динамичности

здесь К_ж - коэффициент, зависящий от типа (жесткости) кранового пути; для подтележечного пути, уложенного на металлических балках моста кра­на К_ж=0,15;

Р_max - максимальная нагрузил на колесо, кН;D_XK диаметр качения ходового колеса, см:

МУ. Если при определении коэффициента К отношение радиуса голов­ки рельса к диаметру колеса получится в промежутке табличных величин, точное значение К находят интерполяцией.

Коэффициент зависит от условий работы крана (тележки) и скорос­ти движения: для зарытых помещении при V<2 м/с = 1,05 и при V = 2...3 м/c = 1,07; для открытых площадок при любых скоростях движения = 1,1. В данном расчете можно принять работу крана в закры­том цехе.

2.1.5. Допускаемое контактное напряжение

Ориентировочное время разгона тележки (1, приложение 14)

t_n' - 4,5 с. Ориентировочное время торможения

c

где = 0,45 м/ - максимальное замедление, допускаемое для тележек и кранов, у которых затормаживается половина ходовых колес (7, стр.121).

Время неустановившегося движения

c

Средняя продолжительность перемещения тележки с установившей­ся скоростью

с

где L_K = 22,5 м - пролет крана.

Полное время передвижения

t = t_H + t_y= 5,8 + 18,8 - 24,6 с.

Отношение

t_H/t = 5,8/24,6 = 0,24.

Коэффициент

Интерполируя табличные значения (1, приложение 25 У, находим:

= 0,88.

Усредненная скорость передвижения тележки

= 0,88-0,6 - 0,53 м/с. Полное число оборотов колеса за срок службы

об.,

где - малинное время работы колеса в часах за срок службы; ориен­тировочные значения приведены в приложении 26. Для группы классифика­ции механизма М7 = 12500 ч.

Приведенное число оборотов колеса

об.,

где - коэффициент приведенного числа оборотов (1, приложение 27,7); при отношении минимальной нагрузки на колесо P_min к максимальной P_max.

P_min /P_max = 13750/44500 = 0,3; = 0,19

минимальная нагрузка

P_min = G_T / n_K = 5500/4 = 13750 H

допускаемые напряжения при приведенном числе оборотов колеса

МПа,

где - допускаемое напряжение при N IО⁴; для колеса, изготовлен­ного из поковки стали 75 или 65Г, подвергнутого закалке и отпуску, до твердости НВ 350 =690 МПа (9,стр.99,табл. 5.6.7.)

2.2. Сопротивления движению 2.2.1. Сопротивление от сил трения

Н

где - плечо трения качения; для стального колеса диаметром 250 мм при рельсе с выпуклой головкой -0,4 мм (1, приложение 21);

f - коэффициент трения; для роликовых подшипников f - 0,015 (1, стр. 106, табл.26);

K_p - коэффициент, учитывающий трение реборд о рельсы; для крано­вой тележки с жестким токоподводом

- 2,5 /10,стр. 107,табл.26/.

2.2.2.Сопротивление от уклона пути

W_ук =(Q +G_T) = (123000+65000) -0,002 - 356 Н, где - 0,002 - уклон подтележечного пути.

2.2.3. Сопротивление от сил инерции

W =(1,1..1,3)(m +m_r) = (1,1...1,3)(12500+5600) 0,6/4,5=2625...3100 Н,

где m_T- масса тележки

m_r = G_r /g =55000/9,81 - 5600 кг;

- заданная скорость передвижения тележки;

- ориентировочное время разгона; для тележки грузоподъемностью 12,5 т = 4,5 с (1, приложение 14).

Принято W_ук= 2800 Н.

2.2.4. Полное сопротивление при установившемся движении

W_CT = ^Wr + ^W_ук =²⁷⁶⁰ + ^{356 = З116 Н}

Принято W_CT = 3I20 Н.

2.2.5. Полное сопротивление при разгоне механизма W =W _CT +W_ин =3120+2800=5920 Н

2.3. Выбор электродвигателя и редуктора 2.3.1. К.п.д. механизма при движении с номинальным грузом

- К.П.Д. зубчатой пары редуктора. Учитывая, что в вертикаль­ном трехступенчатом редукторе смазка колес происходит не в ванне, принимаем =0,96 - меньшее из рекомендуемых зна­чений (1, приложение 2);

- к.п.д. зубчатой муфты; принимаем = 0,99 (там же).

МУ. В механизмах передвижения тележек обычно устанавливают трех­ступенчатые вертикальные редукторы, соединенные с двигателем и ходовыми колесами тремя муфтами, поэтому значения обоих к.п.д. возведены в третью степень.

2.3.2. Ориентировочная статическая мощность двигателя

кВт

2.3.3. Ориентировочная пусковая мощность

кВт

2.3.4. Установочная мощность двигателя

кВт

где = 1,5... 1,7 - средняя кратность максимального момента кранового двигателя.

2.5.5. Выбор двигателя

МУ. Для механизма передвижения тележки выбирает асинхронный дви­гатель крановой серии 4МТ с фазовым ротором. Таблица таких двигателей приведена в приложении 10. Выбор производят по подсчитанной установоч­ной мощности и заданной относительной продолжительности включения ПВ%.

Для механизма передвижения тележки принят асинхронный двигатель с фазным ротором крановой серии 4МТ, имеющий следующую характеристику (1, приложение 10):

- тип............................................................................... 4MTF 112LB6

- номинальная мощность (при ПВ=40%), кВт.......... P_H = 3,7

- номинальная частота вращения, мин^-1................... П_H = 900

- максимальный момент, Н.м..................................... Т_max = 88

- момент инерции ротора, кг. м²............................... I_p = 0,045

- синхронная частота вращения, мин^-1....................n_c = I000

МУ. Если задано ПВ=15 или 25%, то в характеристику двигателя вы­писывает:

- мощность при заданном ПВ-15% (или 25%) кВт р=

- частота вращения при заданном ПВ%, мин^-1..... n =

- номинальная мощность (при ПВ=40%) кВт.......... p_H=

- номинальная частота вращения, мин^-1....... n_H=

2.3.6. Ориентировочная частота вращения ходовых колес

мин^-1

2.3.7. Ориентировочное передаточное число редуктора

2.3.6. Минимальное межосевое расстояние редуктора

мм,

где D₁ - диаметр реборды ходового колеса, мм;

h - высота центра тормоза ТКТ 200 или 7КТ 200/100, мм;

10 - гарантированный зазор между основанием тормоза и колесом, мм.

2.3.9. Необходимая мощность редуктора

кВт

2.3.10. Выбор редуктора

МУ. В механизмах передвижения крановых тележек применяют вер­тикальные трехступенчатые редукторы серий ВК или ВКН (I, приложе­ние 22 и 23). Из обеих таблиц выбирают такой типоразмер редуктора который наилучшим образом удовлетворяет условиям 2.3.7, 2.3.8 и 2.3.9. При выборе следует учитывать также синхронную частоту враще­ния двигателя п_е и заданную группу классификации механизма. Число, стоящее справа от индекса НК или ВКН, показывает суммарное межосевое расстояние а_w редуктора.

Для механизма передвижения тележки принят вертикальный трехсту­пенчатый редуктор со следующей характеристикой (1, приложение 22):

- тип..................................................…..ВK 400

- передаточное число..............................U_p =21

- мощность на быстроходном валу при группе
классификации м-ма М7 и n_c= 1000 мин, кВт..... P_p = 4,9

- масса, кг..................................... m = 149

2.3.11. Действительная частоте, вращения ходовых колес

миy^-1

2.3.12. Действительная скорость передвижения тележки
м/с.

2.3.13. Действительная статическая мощность

кВт

2.3.14. Кинематическая схема механизма передвижения тележки

(рис. 2.2)

МУ. К этому пункту расчета необходимо вычертить кинематическую схему механизма и дать ее описание связным текстом со ссылками на по­зиции рис. 2.2.

Структура схемы зависит от типа выбранного редуктора. Схема ме­ханизма с редуктором типа Ш показана на рис. 2.2, а с навесным редук­тором ЕКН - в приложении 24. При описании последней надо подчеркнуть,

что полый тихоходный вал редуктора надевается на шлицевый вал ходово­го колеса и крепится гайкой 8. Реактивный момент редуктора воспринимается рамой тележки через палец 9, вставленный в корпус редуктора, и вилку 10, приваренную к раме тележки.

Рис.2.2. Кинемати­ческая схема меха­низма передвижения тележки с редукто­ром типа ЕК:

I -электродвигатель; 2-тормоэ; 3-мотор-ная муфта типа МЗ-1; 4-редуктор тип ВК; 5-муфта зубчатая с промежуточным валом типа МЗП; б- колесо ходовое; 7-подшипни-кн в буксах

2.4. Проверка двигателя по времени разгона 2.4.1. Момент инерции вращающихся масс

кг.м²

где =0,045 кг.м²- момент инерции ротора двигателя (см.п. 2,3.5);

= 0,030 кг.м² момент инерции моторной зубчатой муфты МЗ-1;

= 0,063 кг.м² ориентировочное значение момента инерции тор­мозного шкива.

МУ.В тележках грузоподъемностью от 5 до 20 т в качестве мотор­ной обычно служит зубчатая муфта типа М3-I. Тормозной шкив может быть диаметром 100 или 200 мм. Поскольку точное его значение будет найдено ниже, в этом пункте расчета можно принять среднее значение момента инерции шкива - 0,063 кг.м².

2.4.2. Момент инерции поступательно движущихся масс, приведенный к валу двигателя.

кг.м²

где w -угловскорость вращения двигателя

w=1,105.n = 94,5 рад/с. 2.4.3. Суммарный момент инерции

0,159 + 0,739 - 0,898 кг.м².

2.4.4, Номинальный момент двигателя

Т =9530 = 9550• = 39,3 Н.м.

2.4.5. Максимальный пусковой момент (см. рис. 1.7)

H.м

где - максимальный момент двигателя (см. п.2«З.Ь);

= 0, 7 - коэффициент, учитывающий падение напряжения при разгоне двигателя.

2.4.6. Минимальный пусковой момент

Н.м.

2.4.7. Средний пусковой момент

Н.м.

2.4.8. Статический момент на валу двигателя при движении

тележки с номинальным грузом

2.4.9. Время разгона

где =4,5 с - наибольшее допускаемое время разгона тележки грузо­подъемностью 12,5 т (см. п. 2.2.3).

2.4.10. Среднее ускорение при разгоне

где = 0,7 максимальное ускорение, допускаемое для тележек, у которых сцепной вес составляет 50 % от полно­го (7, стр. 99, табл. 13).

МУ. Если время разгона механизма получится больше допускаемого, следует выбрать новый двигатель, большей мощности повторить расчет от п. 2.3.5. Чрезмерное ускорение, полученное в п. 2.4.10.- результат выбора двигателя завышенной мощности.

2.5. Проверка двигателя на нагрев

2.5.1. Средний путь передвижения тележки

м.

2.5.2. Средняя продолжительность рабочего хода механизма

с.

2.5.3. Отношение

2.5.4. Коэффициент

По кривой 2 графика (t приложение 16)

находим = 1,03.

МУ. Значение коэффициента можно найти и по формуле 2 того же приложения.

2.5.5. Эквивалентная мощность рабочей части цикла

где Р_СТ - действительная статическая мощность двигателя (см. п. 2.3.13)

2.5.6. Эквивалентная мощность, отнесенная к ПВ =40 %

Р₄₀ = Р_Э- К_Э = 2,09.1,0 = 2,09 кВт,

где К_Э = 1,0 - коэффициент для группы классификации механизма М7 (1, приложение 17)

Двигатель условиям нагрева удовлетворяет, так как

Р₄₀=2,09 < Р_Н = 3,7 кВт.

2.6 Проверка тележки на буксование при разгоне без груза

2.6.1. Сопротивление движению

Н.

где и К_р - те же, что и в п. 2. 2.1.

2.6.2. Статический момент на валу двигателя

Н.м.

(29)

Где =0,72 – к. п. д. механизма передвижения тележки при относительной загрузке (1, приложение 15)

2.6.3. момент инерции массы тележки, приведенный к валу двигателя

кг*м²

2.6.4. Суммарный момент инерции

кг*м²

I_вр - момент инерции вращающихся масс, приведенный к валу двигателя /см. п.2.4.1/.

2.6.5. Время разгона тележки без груза

с,

где Т_{ср. п.} - средний пусковой момент /см. п 2.4.7/.

2.6.6. Фактический коэффициент запаса сцепления /10/

где п _к = 4 – общее число ходовых колес тележки;

п _пр = 2 – число приводных колес;

= 0,2 – коэффициент сцепления колес с рельсами для кранов, работающих в помещении;

[К_сц] - нормированный запас сцепления.

МУ. Бели коэффициент запаса сцепления получится меньше нормиро­ванного, следует установить на тележке песочницы. Приняв для этого случая =0.25, производят повторный расчет коэффициента К_сц.

2.7.Выбор тормоза

2.7.1. Максимальное замедление при торможении порожней тележки без юза

2.7.2. Время торможения порожней тележки

2.7.3. Момент инерции массы тележки, приведенный к валу двигателя в условиях торможения

кг*м²

2.7.4. Суммарный момент инерции

кг*м²

2.7.5. Динамический момент при торможении без груза

Н*м

2.7.6. Статический момент на валу двигателя при торможении тележки без груза и без трения реборд о рельсы

Н*м

2.7.7. Необходимый тормозной момент

Н*м

МУ. Округляется в сторону уменьшения. Принято Т = 42 Н*м

2.7.8. Выбор тормоза

Для механизма передвижения тележки принят двухколодочный тормоз с клапанным электромагнитом / I, приложение 26,7/:

- тип....................................ТКТ 200

- максимальный тормозной момент.... Т_тм= 160 Н м

- диаметр шкива....................... D _ш= 200 мм

- ширина шкива...................... В _{ш =} 96 мм

- масса...................................... 37 кг.

2.8. Время путь торможения тележки

с номинальным грузом

2.8.1. Момент инерции поступательно движущихся масс, приведенный к валу двигателя в условиях торможения

кг*м²

2.8.2. Суммарный момент инерции

кг*м²

2.8.3. Статический момент на валу двигателя при торможении

без трения реборд о рельсы

Нм,

где W_Т - сопротивление движению груженой тележки от сил трения /см. п. 2.2.1/;

К _р - коэффициент, учитывающий трение реборд о рельсы /там же/.

2.8.4. Время торможения

где Т_Т - расчетный тормозной момент /см. п. 2.7.7/.

2.8.5. Путь торможения

2.8.6. Длина линейки путевого выключателя /рис.2.3/

мм

Принято l_л = 560 мм.

Рис. 2. 3. Линейка путевого выключателя

3. Расчет тормоза ТКГ 300 ДЛЯ МЕХАНИЗМА

ПОДЪЕМА ГРУЗА

3.1. Исходные данные (1, приложение 25):

• тип тормоза ТКГ 300

• максимальный тормозной момент, Нм......................... ………… Т _т.м = 800

• расчетный тормозной момент (см. п. 1.4.12.2), Нм.......... Т _т = 750

• диаметр шкива, мм.......................................................... ……….… D _ш = 300

• ширина шкива, мм........................................................................... В _ш = 145

• ширина колодки, мм....................................................... …………. В = 140

• наибольшей отход колодки, мм................. ………….................... = 1,5

• угол охвата, град......................................................... …………. = 70°

• толкатель:

тип........................................................................................ТГМ 50

наибольшее рабочее усилие, Н.................................V_т.н = 500

наибольший ход поршя, мм…………………………. h _т.н. = 50

• плечи рычагов, мм………........................................................... l = 430

l₁ = 190

a = 30

в = 75

в₁ = 210

• масса, кг.......................................................................... ……………..... 130

3.2. Усилия (рис.3.1)

3.2.1. Нормальное нажатие колодки на шкив

Н,

где f = 0,44 - коэффициент трения для шкива ив стали марки 45 и тормозной ленты марки ЭМ-1 [ I, приложение 27].

3.2.2. Усилие на концах тормозных рычагов

Н,

3.2.3. Усилие в вертикальной тяге

Н,

где = 0,95 - к.п.д. рычажной системы тормоза [I, приложение 2 ].

Расчетная схема тормоза ТКГ 300

3.2.4. Усилие одной пружины при торможении

Н,

где п =1 – количество рабочих пружин.

3.2.5. Ориентировочное усилие пружины при растормаживании

Н.

3.3 Расчет пружины

3.3.1. Индекс пружины

, Принято .

где D – средний диаметр пружины;

d - диаметр пружинной проволоки

3.3.2. Коэффициент кривизны

.

3.3.3. Диаметр пружинной проволоки

мм,

де МПа - допускаемое касательное напряжение для пружины из стали марки 60С2А.

По ГОСТ 14963-69 [I, приложение 28 ]принимаем для пружины проволоку диаметром

d = 8,0 мм.

3.3.4. Средние диаметр пружины

мм,

3.3.5. Жесткость пружины

Н/мм,

где G = 80000 МПа - модуль сдвига для пружинной стали;

i = 25 - рабочее число витков пружины [1, приложение 30].

3.3.6. Деформация пружины при торможении

мм.

3.3.7. Дополнительная деформация пружины при растормаживании

мм.

3.3.8. Дополнительное усилие пружины при растормаживании

мм.

3.3.9. Суммарная деформация пружины при растормаживании

мм

3.3.10. Усилие пружины при растормаживании

мм.

3.3.II. Шаг витков пружины

мм. Принято мм.

3.3.12. Длина пружины в свободном состоянии (рис. 3.2.)

мм.

3.3.13. Длина пружины при торможении

мм.

Рис.3.2. Пружина и ее характеристика

3.3.14. Длина пружины при растормаживании

мм

3.3,15. Характеристика пружины при сжатии до соприкосновения витков:

длина

мм;

деформация

мм;

нагрузка

Н;

напряжение

МПа.

3.3.16. Джина заготовки для пружины

мм.

Дата добавления: 2014-12-10