Спроектировать тележку электрического мостового крана по схеме (рис

При проектировании мостового крана общего назначения предпочтение отдаем кинематической схеме механизма подъема груза, в которой двигатель соединен с редуктором при помощи зубчатой муфты с промежуточным валом; роль тормозного шкива выполняет одна из полумуфт; отсутствуют открытые зубчатые передачи; концы быстроходного и тихоходного вылов редуктора выходят в одну сторону; для выравнивания длины канатов служит верхний блок (рис. 2).
Рисунок 2 – Кинематическая схема механизма подъема и схема запасовки канатов:
1 – электродвигатель; 2 – опоры; 3 – барабан; 4 – шарнирное соединение (зубчатое зацепление); 5 – редуктор; 6 – тормоз и муфта с тормозным шкивом [ REF _Ref87290008 \r \h 8]
Закрытая зубчатая передача меньше поддается износу и загрязнению, что особенно важно в пыльном помещении цехов.
Для передачи вращающего движения от электродвигателя к барабану и изменения скорости вращения использован двухступенчатый редуктор. Выход концов быстроходного и тихоходного валов в одну сторону позволяет компактней расположить механизм подъема на тележке.
Для заданной грузоподъемности 40 кН масса поднимаемого груза
Q=409,81=4,077 т
рекомендуемая кратность полиспаста uп=2 [ REF _Ref87290025 \r \h 6].
КПД полиспаста для кратности 2 [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
ηп=0,99
КПД одного направляющего блока [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
ηбл=0,98
Число направляющих блоков
Zн.бл=2
КПД направляющих блоков [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
ηн.бл=ηблZн.бл=0,982=0,9604
Число ветвей каната, навиваемого на барабан [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
Zк.б=2
Максимальное статическое усилие в канате определяется по формуле [ REF _Ref87290025 \r \h 6]:
Smax=FZк.бuпηпηн.бл=402∙2∙0,99∙0,9604≈10,52 кН
Группа режима работы C соответствует режиму работы 4М [ REF _Ref87290095 \r \h 2], коэффициент запаса прочности каната [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
kзап=5,5
Разрывное усилие каната в целом должно удовлетворять условию [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
Smaxkзап=10,52∙5,5≈57,85 кН≤Sразр
Выбираем канат двойной свивки типа ЛК РО конструкции 6×36(1+7+7/7+14)+1 о.с. по ГОСТ 7688-80 (рис. 3) маркировочной группы 1578 МПа, с разрывным усилием в целом не менее [ REF _Ref87290066 \r \h 3]
Sразр=66,75 кН
и диаметром
dк=11,5 мм
Рисунок 3 – Канат двойной свивки типа ЛК РО конструкции 6×36(1+7+7/7+14)+1 о.с. по ГОСТ 7688-80 [ REF _Ref87290066 \r \h 3]
Выбираем тип крюковой подвески укороченная с однорогим крюком (рис. 4), производства ЗАО «Завод ПТО» г. Екатеринбург со следующими параметрами [ REF _Ref87290110 \r \h 4].
Рисунок 4 – Крюковая подвеска укороченная [ REF _Ref87290110 \r \h \* MERGEFORMAT 4]
Грузоподъемность
Qп=5 т≥Q=4,077 т
Диаметр блоков по дну канавок
Dбл.0=350 мм.
Расстояние между осями блоков, так как имеем только два блока
B=Bвн=Bнар=190 мм
Масса подвески
mп=120 кг
Диаметр каната – 11,5…14,5 мм. Выбранный канат подходит по диаметру.
Коэффициент для режима работы 4М [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
e=25
Проверяем соотношение между диаметром выбранного каната и диаметром блока крюковой подвески
Dбл=350 мм≥dкe=11,5∙25=287,5 мм
Условие выполняется, канат подходит к подвеске. Выбираем для грузоподъемных машин общего назначения проволоку без покрытия. Окончательно марка каната 11,5-Г-1-О-P-1578 ГОСТ 7688-80.
Расчетная площадь сечения каната
Fк=51,96 мм2
Масса 1000 м каната
mк=513,0 кг
Рассчитываем верхний блок (рис . 5)
Рисунок 5 – Блок стальной ОСТ 24.191.05-72 [ REF _Ref87290342 \r \h 9]
Глубина канавки блока исполнения 7 по ОСТ 24.191.05-72 при диаметре каната от 11 до 14 мм [ REF _Ref87290342 \r \h 9]
h2=22 мм
Диаметры верхних блоков принимаем при диаметре каната менее 28,5 мм [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
Dбл≥dкe=11,5∙25=287,5 мм
Dбл.0=Dбл-dк=287,5-11,5=276 мм
Dбл.max=Dбл.0+2h2=276+2∙22=320 мм
Принимаем ближайший стандартный диаметр по ОСТ 24.191.05-72 [ REF _Ref87290342 \r \h 9]
Dбл.max=320 мм
Диаметр барабана (рис. 6) по средней линии навитого каната допускается принимать на 15% меньше значения [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
dкe=11,5∙25=287,5 мм
или
Dб≥0,85∙287,5≈244,4 мм
Рисунок 6 – Схема барабана [ REF _Ref87290025 \r \h \* MERGEFORMAT 6]
Диаметр барабана по дну канавок
Dб0=Dб-dк=244,4-11,5=232,9 мм
Принимаем стандартный диаметр барабана [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
Dб0=250 мм
Уточняем диаметр барабана по средней линии навитого каната
Dб=Dб0+dк=250+11,5=261,5 мм
Максимальный диаметр барабана
Dmax=1,1…1,3Dб=1,1…1,3∙261,5≈288…340 мм
Принимаем [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
Dmax=300 мм
Длину гладкого среднего участка принимаем [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
l0=300 мм
Шаг нарезки
t≈1,10…1,23dк=1,10…1,23∙11,5=12,65…14,15 мм
Принимаем
t=13 мм
Рабочая длина каната соответствующая одному нарезному участку
Lк.р.=Huп=16∙2=32 м
Число рабочих витков
zр=Lк.р.πDб=32∙103π∙261,5≈38,95
Число неприкосновенных витков [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
zнепр=1,5
Число витков для крепления конца каната [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
zкр=3…4=4
Длина одного нарезного участка [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
lн=tzр+zнепр+zкр=13∙38,95+1,5+4≈577,9 мм
Длина гладкого концевого участка, необходимого для закрепления заготовки барабана в станке при нарезании канавок [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
lк=4…5dк=4…5∙11,5=46…57,5 мм
Принимаем
lк=50 мм
Длина барабана [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
Lб=2lн+l0+2lк=2∙577,9+300+2∙50≈1556 мм
Принимаем окончательно [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
Lб=1560 мм
Вес крюковой подвески и номинального груза
G=F+mпg=40∙103+120∙9,81≈41180 Н=41,18 кН
КПД механизма предварительно назначаем [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
ηпр=0,80…0,85=0,8
Максимальная статическая мощность в период установившегося движения груза [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
Nст.max=Gv1ηпр=41,18∙140,8∙60≈12,01 кВт
Для среднего режима работы выбираем серию асинхронного двигателя с фазным ротором МТН (рис. 7), так как они отличаются более высоким классом нагревостойкости изоляции. Выбираем режим работы двигателя ПВ40%.
Рисунок 7 – Двигатель типа МТН [ REF _Ref87290518 \r \h 1]
Мощность двигателя можно принять меньше максимальной статической, так как эквивалентная мощность. развиваемая двигателем при работе с грузами разного веса и зависящая от использования механизма по грузоподъемности, всегда меньше Nст.max.
В кранах общего назначения можно принять [ REF _Ref87290025 \r \h 6]
Nдв=0,7…0,8Nст.max=0,7…0,8∙12,01≈8,407…9,608 кВт
Наиболее близкое в большую сторону значением мощности имеет двигатель МТН 311-6 мощностью при ПВ40% Nдв=11 кВт и частотой вращения nдв=940 обмин.
Его характеристики в данном режиме по ГОСТ 185-70 [ REF _Ref87290518 \r \h 1].
КПД
ηдв=0,78
Максимальный момент
Tдв.max=314 Н∙м
Момент инерции
Jдв=0,225 кг∙м2
Масса
mдв=170 кг
Диаметр вала двигателя (цилиндрический)
dв.дв=50 мм
Редуктор должен иметь передаточное число
uр.тр=πDбnдвv1uп=π∙0,261∙94014∙2≈27,53
Выбираем двухступенчатый горизонтальный редуктор Ц2-250 (рис