Ермоленко В.А. Расчет механизма передвижения тележки мостового крана - файл n1.doc

приобрести
Ермоленко В.А. Расчет механизма передвижения тележки мостового крана
скачать (5393.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc5394kb.12.09.2012 14:13скачать

n1.doc

  1   2


Московский государственный технический университет

им. Н.Э. Баумана

Калужский филиал

В.А. Ермоленко

РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
ТЕЛЕЖКИ МОСТОВОГО КРАНА



Методические указания


Москва

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана

2006

УДК 621.86

ББК 39.9

Е74
Рецензент:

канд. техн. наук, доцент
РК-4 МГТУ им. Н.Э. Баумана Т.А. Никольская
Утверждено методической комиссией КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана
(протокол №10 от 21.02.03)


Е74 Ермоленко В.А. Расчет механизма передвижения тележки мостового крана: Методические указания. — М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. — 28 с.


В методических указаниях выполнен расчет механизма передвижения тележки мостового крана грузоподъемностью 10 т. Использованы единицы СИ, режимы ИСО, международные обозначения физических величин. Приведена современная информация о редукторах, муфтах. Показаны разрезы сборочных единиц, необходимые для выполнения курсовых и дипломных проектов.

Методические указания предназначены для студентов, выполняющих курсовой и дипломный проекты по специальности 170 900 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование».


УДК 621.86

ББК 39.9
© Ермоленко В.А., 2006

© Издательство МГТУ

им. Н.Э. Баумана, 2006

1. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕЛЕЖКИ

Тележка (рис. 1) имеет приводные ходовые колеса 1 и холостые ходовые колеса 2, вертикальный редуктор 3, электродвигатель 4, зубчатые полумуфты 5, промежуточный вал 6, упругую муфту 7 и тормоз 8. На металлоконструкции тележки 9 установлен механизм подъема груза 10.



Рис. 1. Кинематическая схема тележки мостового крана:
а — механизм передвижения с навесным редуктором;
б — механизм передвижения с редуктором на лапах

В случае применения навесных редукторов типа ВКН, Ц3ВК, Ц3ВКФ применяют штырь 11, препятствующий поворачиванию редуктора вокруг оси ходового колеса (рис. 1, а). В случае применения редукторов на лапах типа ВК, ВКУ применяют зубчатую муфту 12 и групповое болтовое соединение 13 (рис. 1, б).

Центр тяжести тележки с грузом расположен в центре между опорными точками ходовых колес (рис. 1, б).

Исходные данные:

1) грузоподъемность (масса груза)

2) скорость передвижения

3) группа классификации механизма М5;

4) режим нагружения L2 (умеренный) — по ИСО 4301/1 и [1].

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ МАССЫ ТЕЛЕЖКИ

Массу тележки можно выразить зависимостью:



где — эмпирический коэффициент.

Масса тележки с грузом



Вес тележки



где — ускорение свободного падения.

Вес груза



Вес тележки с грузом



3. ВЫБОР ХОДОВЫХ КОЛЕС

Максимальная статическая нагрузка на ходовое колесо



где — количество ходовых колес. В нашем случае (рис. 1, б):



Согласно справочнику [2, с.319] примем диаметр ходового колеса (табл. 1). Диаметр внутреннего отверстия подшипника (ОСТ 24.090.09); плечо трения качения (по данным ВНИИПТМаш [3, с. 94]) — для стальных колес и рельсов с выпуклой головкой (табл. 2).

Таблица 1

Несущая способность ходовых колес



от 3

до 5

свыше
5

до 10

свыше

10

до 20

свыше

20

до 25

свыше

25

до 32

свыше

32

до 50

свыше

50

до 80

свыше

80

до 100

свыше

100



200

250

320

400

400

500

500

560

630

630

700

710

800

800

900

1000

900

1000

1000

Таблица 2

Размеры ходовых колес, мм



200

250

320

400

500

560

630

710

800

900

1000



45

50

60

90

110

120

130

130

150

170

180



0,4

0,4

0,4

0,6

0,6

0,6

0,8

0,8

1,0

1,2

1,2



230

290

360

450

550

600

680

770

880

980

1080

4. РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЮ

Сила сопротивления передвижению тележки с грузом (при отсутствии уклона и ветра)

(1)

где — коэффициент трения качения подшипника буксы (согласно [2, С.237]: для роликовых и шариковых подшипников); — коэффициент сопротивления реборды (cогласно [2, С.422] для крановых тележек при гибком (кабельном) и жестком (троллейном) токопроводе соответствено).

Примем кабельный токопровод (). По формуле (1) получим



5. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Мощность электродвигателя



где — предварительное значение КПД механизма передвижения.

Примем

Получим



Согласно данным ВНИИПТМаш [4, с.103] для режимов «Л, С, Т» и ВТ продолжительность включения в час (ПВ) составляет, %: 15; 25–40; 40 и 60.

Примем ПВ = 40%, так как задан режим работы L2 (умеренный), по ИСО 4301/1. Приравниваем его к режиму «C» (среднему) по терминологии, принятой в [4, с.103].

Примечание: из таблиц ВНИИПТМаш [4, с.103] следует, что режимы работы «Л, С, Т, ВТ», применяемые в справочниках
[2, с.222], соответствуют классам использования 1М–2М, 3М–4М, 5М, 6М, применяемым в «Правилах», утвержденных Госгортехнадзором России в 2000 г. и ГОСТ 25835–83, а последние соответствуют классам использования М3–М4, М5–М6, М7, М8 по ИСО 4301/1 [1, С.29, 202].

Для классов использования механизмов передвижения не выше 4М возможно применение общепромышленных двигателей с повышенным скольжением серии 4АС. Они допускают частоту включений в час (ЧВ) до 120, (см. [5, с. 83]).

При частотах включений в час (ЧВ) не более 60 возможно применение двигателя типа 4АСЕ — со встроенным механическим тормозом.

В нашем случае, для режима работы М5, имеем ЧВ < 60 [4, С.103], т.е. двигатель типа 4АСЕ приемлем.

Выбираем двигатель 4АС90LE6 [5, С.84]. Двигатели с числом полюсов 4 отклоняем, так как навесные редукторы рассчитаны на частоту вращения не более 1000 об/мин (см. [7, с. 80]).

Мощность двигателя при ПВ 40%; тормозной момент [5, С.84]; частота вращения угловая скорость момент инерции пусковой момент (см. Приложение 1).

Согласно примечания [5, С.84]: «…минимальный момент в процессе пуска не менее 0,8 пускового» получим минимальный пусковой момент:



Считаем, что значение соответствует пониженному напряжению сети на 20%. Длина двигателя с тормозом 505 мм; высота вала 90 мм; посадочный конец вала — цилиндрический, длина 50 мм, диаметр 24 мм (см. Приложение 1).

Номинальный момент электродвигателя



Примечание: в литературе обычно указана мощность (при ПВ 40%). При ПВ 25% те же электродвигатели имеют большую мощность:



6. ВЫБОР РЕДУКТОРА

Угловая скорость ходового колеса



Передаточное число редуктора



Выбираем навесной редуктор типа ВКН-280, мощность в режиме «С», передаточное число [7, C.80]. Посадочный конец быстроходного вала конический, длина 45 мм; диаметр 25 мм [11, С.27] (см. Приложение 2).

Примечание. Если в каталоге дан номинальный момент на тихоходном валу редуктора то редуктор выбирают по условию



где КПД редуктора.

Имеем



Ближайшее большее значение имеют навесные редукторы Ц3ВК-200; Ц3ВКФ-200 (см. [6, С.298]). Сведения об этих редукторах, а также о редукторах А-400 приводит [12, С.94]. Коэффициент кратковременной перегрузки редукторов Ц3ВК-160 в течение времени до 250 ч. за весь срок службы не более 2,8. Для редукторов больших размеров — не более 2,5. Отверстия (см. Приложение 3) предназначены для крепления устройства, воспринимающего реактивный момент, а М16 — для крепления кронштейна тормоза.

7. ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО ПУСКОВОМУ МОМЕНТУ

Динамический момент сопротивления вращению электродвигателя во время пуска

(2)

где — момент инерции частей, вращающихся со скоростью вала электродвигателя:



Здесь — момент инерции электродвигателя; — момент инерции муфты.

Примечание. Наиболее совершенным вариантом является установка автомобильных карданов и промежуточного вала между двигателем и редуктором или малогабаритных зубчатых муфт, ОСТ 24.848.06-77 (см. Приложение 5).

Самой простой и дешевой является муфта МУВП. Выберем муфту типа МУВП по справочнику [9, С.336], передающую крутящий момент до , с длиной посадочной части полумуфт 44 и 50 мм, и диаметром отверстий — до 25 и 24 мм. При этом на конический вал редуктора ставят полумуфту, имеющую пальцы. Так как длина полумуфты (44 мм) меньше, чем длина посадочного конца быстроходного вала редуктора (45 мм), то под гайку на валу редуктора ставят спецшайбу, чтобы выступающий на 1 мм вал редуктора не мешал насадке полумуфты на вал редуктора.

Момент инерции муфты (см. Приложение 4).

Получим



Коэффициент полезного действия механизма



где — КПД редуктора ВКН-280; — КПД муфты МУВП.

Время пуска и торможения



где — допускаемое максимальное значение ускорения и замедления тележки или крана.

Согласно справочнику [2, С.424], — для кранов общего назначения, грузоподъемностью до 3,2; 12,5; 50 т. Зададим значение

По формуле (2) получим



Из Приложения 5 имеем т.е. условие пуска выполняется.

8. КОЭФФИЦИЕНТ ЗАПАСА СЦЕПЛЕНИЯ ПРИВОДНЫХ ХОДОВЫХ КОЛЕС С РЕЛЬСОМ
ПРИ ПУСКЕ


Коэффициент запаса сцепления приводных ходовых колес с рельсом при пуске

(3)

где — сила сцепления приводных колес с рельсами; — сила статического сопротивления передвижению тележки без груза и без учета трения в подшипниках приводных колес; — сила динамического сопротивления передвижению тележки без груза; — допускаемое значение коэффициента запаса сцепления.

Для кранов без ветровой нагрузки по рекомендациям ВНИИ-
ПТМАШ [3, C.94].



При этом



где — коэффициент сцепления приводного ходового колеса с рельсом.

Для кранов в помещении (по сухим рельсам) А.В. Вершинский приводит значение [8, C.12]; — количество приводных колес. Имеем для двух приводных колес



Определим :



Получим:



Определим



Получим



По формуле (3) получим



т.е. запас сцепления при пуске достаточен.

9. РАСЧЕТ ТОРМОЗА

Тормозной момент

(4)

где — момент инерции вращающихся и поступательно движущихся масс, приведенный к валу тормоза. Тормоз расположен на валу электродвигателя (встроен в корпус электродвигателя).

Тогда

(5)

или

Статический момент сопротивления движению тележки при торможении



По формуле (4) получим

(см. табл. П.2.1),

т.е. встроенный тормоз подходит.

Необходимо указать на чертеже механизма передвижения: тормоз отрегулировать на момент .

Запас тормозного момента составляет 10–20%. При больших значениях возможно излишнее раскачивание груза или скольжение ходовых колес по рельсу, при меньших значениях увеличивается тормозной путь и время торможения в результате износа тормозных материалов.

10. КОМПОНОВКА ЛИСТА «МЕХАНИЗМ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ»

Рекомендуется расположить механизм передвижения на листах формата А1 в трех проекциях, в масштабе уменьшения, например 1:5.

Справа внизу листа помещают разрезы в масштабе 1:1 по соединению вала ходового колеса с редуктором (рис. 3), а также по соединению вала электродвигателя и редуктора муфтой, без повтора симметричных изображений.

В процессе компоновки вида спереди (рис. 2), который помещают слева вверху листа, проверяют размер соседства ходового колеса и электродвигателя:



где — межосевое расстояние между быстроходным и тихоходным валами вертикального редуктора; — максимальный диаметр ходового колеса, включая реборду (см. табл. 2); — высота вала электродвигателя; — толщина листа надбуксовой рамы;

Размер удваивают с учетом толщины платика, подкладываемого под электродвигатель. Примем

Получим



т.е. размер соседства приемлем. Если следует увеличить редуктор на 1 типоразмер, т.е. увеличить значение



Рис. 2. Компоновка механизма передвижения



Рис. 3. Соединение вала ходового колеса с навесным редуктором
(уплотнения не показаны, крышки и другие элементы требуют уточнения)

Приложение 1

Электродвигатели переменного тока



Рис. П.1.1. Размеры электродвигателя

Таблица П.1.1

Размеры электродвигателей, мм (рис. П.1.1)

Тип



















Без тормоза

С тормозом

4АС90

50

56

125

90

140

175

260

24

350

505

4АС100

60

63

112

100

160

200

265

28

365

520

4АС112

80

70

140

112

190

230

310

32

452

630

4АС112

80

70

140

112

190

230

320

32

472

650

4АС132

80

89

140

132

216

265

350

38

480

690

Таблица П.2.1

Технические характеристики электродвигателей

Тип

Мощ-ность,

кВт

Частота

вращения,

об/мин

Макси-мальный момент,



Пуск.

момент,



Момент

инерции,



Торм.

момент,



Масса,

кг

90LE6

1,7

930

37

33

0,0073

16

29

100LE6

2,6

940

55

50

0,009

30

36

112MAE6

3,2

920

69

63

0,017

40

56

112MBE6

4,2

910

92

82

0,021

40

62

132SE6

6,3

930

134

122

0,04

80

77

Приложение 2

Редукторы ВКН



Рис. П.2.1. Размеры редуктора

Таблица П.2.1

Размеры редукторов, мм (рис. П.2.1)

Типо-

размер





























ВКН-280

105

100

75

150

90

455

100

165

244

170

76

140

122

90

ВКН-320

120

100

100

160

102

525

125

205

282

195

81

145

141

105

ВКН-420

155

140

125

200

116

650

145

260

344

230

101

185

172

135



Рис. П.2.2. Быстроходный вал редуктора



Рис. П.2.3. Тихоходный вал редуктора

Таблица П.2.2

Размеры, мм (рис. П.2.2 и П.2.3)

Типоразмер

редуктора

Быстроходный вал

Тихоходный вал































ВКН-280

140

45

15

25

40

8

14,5

152

57

70

45

50

35

2,5

12

ВКН-320

145

45

15

25

40

8

14,5

162

57

80

45

50

35

2,5

12

ВКН-420

185

60

20

30

45

8

16,5

202

92

84

60

65

50

2,5

18

Примечание. — число зубьев.



Рис. П.2.4. Штырь, воспринимающий реактивный момент редуктора

Таблица П.2.3

Размеры штыря, мм (рис. П.2.4)

Типоразмер

редуктора















ВКН-280

32

20

М16

220

112

22

25

ВКН-320

40

25

М20

270

147

27

30

ВКН-420

50

30

М24

290

145

30

40

Таблица П.2.4

Основные параметры редуктора

Типоразмер

редуктора

Номинальные
передаточные

отношения

Номинальный
крутящий момент
на тихоходном валу,

КПД

Масса, кг

ВКН-280

10; 16; 31,5

300

0,96

36,4

ВКН-320

12,5; 20; 40

400

48

ВКН-420

16; 25; 50

1000

93

Приложение 3

Редуктор ЦЗВК

Таблица П.3.1

Номинальные крутящие моменты на тихоходном
валу редукторов ВК, ()


Типо-

размер

Передаточное отношение

10

12,5

16

20

25

31,5

40

50

63

80

100

Ц3вк-100

Ц3вкФ-100

250









Ц3вк-125

Ц3вкФ-125

500







Ц3вк-160

Ц3вкФ-160

1000



Ц3вк-200

Ц3вкФ-200

2000

Ц3вк-250

Ц3вкФ-250



4000

Примечание. Номинальный момент на тихоходном валу — постоянный, при действии которого редуктор отрабатывает заданный ресурс 25 000 ч при частоте вращения быстроходного вала и 15 000 ч при

Таблица П.3.2

Размеры редукторов, мм

Редуктор





















Ц3вк-100

Ц3вк-125

Ц3вк-160

Ц3вк-200

Ц3вк-250

80

80

100

125

160

100

125

160

160

200

100

125

160

200

250

174

204

236

240

282

40

40

50

60

80

231

263

293

315

360

85

92

111

108

126

297

326

356

402

457

18

18

22

26

30

582

607

748

848

1023

Редуктор













Масса, кг

Ц3вк-100

Ц3вк-125

Ц3вк-160

Ц3вк-200

Ц3вк-250

115

137

168

210

248

113

113

138

123

154

23

23

28

32,5

38

170

185

215

100

163

200

244

304

390

470

135

180

220

200

200

45

73

109

186

288



Рис. П.3.2. Ц3вкФ-100, Ц3вкФ-125, Ц3вкФ-160



Рис. П.3.3. Ц3ВКФ-200, Ц3ВКФ-250

Размеры редукторов ВКФ, мм

Редуктор





















Ц3ВКФ-100

Ц3ВКФ-125

Ц3ВКФ-160

Ц3ВКФ-200

Ц3ВКФ-250

80

80

100

125

160

100

125

160

160

200

100

125

160

200

250

174

204

236

240

282

40

40

50

60

80

260

290

315

237

278

183

190

234

120

140

326

353

408

327

375

14

14

18

18

18







М16

М16

Редуктор



















Масса, кг

Ц3ВКФ-100

Ц3ВКФ-125

Ц3ВКФ-160

Ц3ВКФ-200

Ц3ВКФ-250

18

18

22

26

30

265

265

300

300

300

545

617

756

860

1023

115

137

168

210

248

113

113

138

123

154

23

23

28

32,5

38

170

185

215

100

163

200

244

304

390

470

135

180

220

200

200

53

80

125

188

290



ЦЗВКФ-100

ЦЗВКФ-125

ЦЗВКФ-160

ЦЗВКФ-200

ЦЗВКФ-250
  1   2


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации