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.doc

5394kb.

12.09.2012 14:13

скачать

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
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
Типоразмер редуктора
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
Типо- размер	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