1. Режимы эксплуатации

Группу режима работы механизма определяем по ГОСТ 25835-83. Режим по правилам

Гостехнадзора – Л, следовательно группа режима – 2М.

Суммарное машинное время t_Σ :

t_Σ =365_*K _СK_ЧПВ(%)h/100=365_* 0.82_*24_* 0.29_* 0.75_*16%_*5/100=1249 ч ,где

допустим: K_Г=300 _{дней в год} /365 = 0.82 – коэффициент использования в течении года

K_С=(8-1) _{часов в сутки} /24 = 0.29 – коэффициент использования в течении суток

K_Ч=τ _раб /60 = 45 _{минут в час}/60 = 0.75– коэффициент использования в течении

часа

h=5 лет – срок службы

ПВ=16% - относительная продолжительность включения, определяется в

зависимости от группы режима

^*Примечание

Колличество рабочих дней в год, рабочих часов в сутки и минут в часы было подо-брано исходя из отношения время работы t _раб к времени пауз t _пауз

ПВ = (t _раб/t _цикла)_* 100% =(t _раб/t _раб+t _пауз)_* 100% = 267_* (8-1)_*45/ 365_*24_*60 = 16%

t _раб = 0.16_*(t _раб+t _пауз)

t _раб/t _пауз = 0.19 = 19%

1. Электродвигатель

Тип двигателя

При номинальной мощности Р_н двигателя (см. п.2.2, п. 2.11) менее 1.4 кВт или при уп-

равлении с пола применяют двигатели типа 4АС (трехфазные асинхронные повышен-ного скольжения).

Двигатель типа 4АС90L6У3

Р_СТ = 1.6 кВт n_С = 1000 мин^-1 Т_MAX/Т_NOM = 2.1

Р_Н = 1.7 кВт n_Н = 900 мин^-1 I_ПР.П = 0.0073 кг_*м²

Время пуска (разгона):

t _П =π_*I_{ПР.П *}n_Н*t _П.О / 30 Т_Н = 3.14_* 0.0073_* 900_*1.15/30_*18038.9 = 4.4_*10^-5 с где

Т_Н = 9550Р_Н/n_Н = 9550_*1700/ 900 = 18038.9 Нм – номинальный момент двигателя

t _П.О = 1/ 0.75_*(m-α) = 1/ 0.75_*(2.1- 0.94) = 1.15 – относительное время пуска, здесь

m = Т_MAX/Т_NOM = 2.1 – кратность максимального момента двигателя

α = Р_СТ/Р_Н = 1600/ 1700 = 0.94 – коэффициент загрузки двигателя по мощности

1. Тормоз

Колодочный тормоз ТКТ-100 (см п. 2.10)

Тип электромагнита переменного тока: МО-100Б

Диаметр шкива:

_* = = 66. 5 мм где

Т_Т = 11_*10³ Нмм – момент трения тормоза ТКТ-100 при ПВ = 100%

[p] = 0.3 Н/мм² – допустимое давление для режима 2М

Диаметр шкива принимаем равным предусмотренному значению конструкции тормоза: D=100 мм (см п. 2.11)

Ширина колодки В=(0.315…0.4)D = (0.315…0.4) _*100 =31. 5.. 40 мм

Так как диаметр шкива принят больше расчетного, то выбираем меньшее значение

В = 32 мм в соответствии с рядом предпочтительных размеров по ряду Ra10

Шкив делаем на 3…5 мм шире колодки.

Силы прижатия колодок:

F₁ = (1/f + b/l)Т_Т/D = (1/0.42 + 0/100) _*11000 Нмм/ 100 мм = 261.9 Н

F₂ = (1/f – b/l)Т_Т/D = (1/0.42 - 0/100) _*11000 Нмм/ 100 мм =261.9 Н где

b = 0 мм исходя из конструкции тормоза

l = 100 мм исходя из конструкции тормоза

f = 0.42 – коэффициент трения фрикционных обкладок без смазки по чугуну или

стали

Во избежании задира стальные шкивы должны иметь твердость рабо-

чей поверхности НВ 250

Площадь колодок:

РИС 1 A = πBDβ/ 360⁰ = 3.14_*32_*100_*90⁰/ 360⁰ = 2513 мм² где

β = 90⁰ по рекомендации

Давление на фрикционных обкладках:

Р = F₁/А = 261.9/ 2513 = 0.10 Н/мм² < [p] = 0.3 Н/мм²

Сила сжатия пружины:

F_ПР = [1-(f_*b/l)²] T_T*l/D_*f _*L_*η ≈ T_T*l/D_*f _*L_*η = 11000 Нмм_*100/100 мм_*0.42_*200_*0.95 = 137.8 Н

где L = 200 мм исходя из конструкции тормоза

η = 0.95 – КПД рычажной системы тормоза

Начальный отход колодок от шкива:

ε_НАЧ = 0.3+0. 002D = 0.3+0.002_*100 = 0. 5 мм

Наибольший отход колодоке за счет износа:

ε_MАX = 1.6ε_НАЧ = 1.6_* 0. 5 = 0.8 мм

1. Редуктор

При менее напряженной эксплуатации соответствующей группе режима 3М и менее можно использовать червячные и волновые редукторы.

Выбор размера нормализованногоредуктора

Червячный редуктор ( i^max 63)

Номинальный вращающий момент на выходном валу:

Т_{H lim} Т_HE = 201 Нм где

Т_HE = К_HДТ_MAX = 0.63_* 319.1 = 201 Нм – эквивалентный момент, здесь

К_HД =К_HE =0.63 =0.31 – коэффициент эквивалентности для чер-

вячного редуктора

К_HД 0.63 следовательно принимаем К_HД =0.63

Т_MAX = 319.1 Нм – наибольший вращающий момент на тихоходном валу редуктора

(см п. 2.9)

К_HE=0.63 – коэффициентэквивалентности в зависимости от t_Σ и группы режима

Выбираем червячный редуктор типа Ч-80 со следующими показателями:

i = 31. 5 n_б = 1000 мин^-1

Т_Н = 250 Нм η = 0.66

Расчет редуктора по радиальной нагрузке

F_r = F_MAX соsα F_MAX = 2710. 5 Н [F_r] = 4000 Н

где F_r - радиальная нагрузка на тихоходном валу редуктора

F_MAX - наибольшая сила натяжения в канате

[F_r] – допустимая радиальная нагрузка на тихоходном валу редуктора

α - угол между осью каната и вертикалью

Так как угол α 3⁰ (см п.2.4), то соsα можно пренебречь

2 Механизмы подъема

2.1 Схема и полиспаст

Рекомендуется выполнять стреловые краны и краны мостового типа с тележкой при

Q 12.5 т с двухкратным (а = 2) полиспастом. Если механизм подъема, как в нашем случае,

расположен на стреле, рациональной является симметричная двухбарабанная схема т.е.сдво- еный (m = 2) полиспаст.

КПД полиспаста и отклоняющих блоков:

η_П = η_* t(1+η ^a-1 )/ a= 0.97_* 1(1+ 0.97 ^2-1 )/ 2= 0.95

РИС 2

где η = η_БЛ = 0.97 –КПД блока

a = 2 – кратность полиспаста

t =1 – число отклоняющих блоков

2.2 Двигатель

Мощность (кВт) при подъеме номинального груза весом F_Q = 10 000 Н с установившейся скоростью V = 6 м/мин – статическая мощность:

P_CT =( F_Q + G_ЗАХВ )V/ 60_* 1 000_* η =(10 000+300) 6/ 60_* 1 000_* 0.66 =1.47 кВт

где G_ЗАХВ =G_ПОДВ 0.03F_Q = 0. 03_* 10000 = 300 Н

η = 0.66 – КПД червячного редуктора

Выбор двигателя см п. 1.2

2.3 Канат

Наибольшая сила натяжения в канате:

F_MAX = (F_Q + G_ЗАХВ )/ a_* m_* η_П =(10000+300)/ 2_* 2_* 0. 95 = 2710. 5 Н

Выбор размера каната d_KАН проводим поразрушающей нагрузке F_РAЗР КF_MAX ,где

К = 5 – коэффициент запаса прочности для группы режима 2М

F_РAЗР 5_* 2710. 5 = 13552.5 Н

Выбираем канат по ГОСТ 3067-88

РИС каната F_РAЗР = 14550 Н Маркировочная группа 1770 МПа

d_KАН = 4. 3 мм

σ_В = 1600..1800 Н/мм²

Конструкция ГВН 6 х 19(1+ 6+ 12)+ 1 х 19(1+ 6+ 12)

Канат крепится к барабану прижимными планками. Число болтов Z = 2

Диаметр болтов:

d₁ = (1.4..1. 6)d_KАН = (1.4..1. 6) 4. 3 = 6. 02..6. 88 мм

Принимаем d₁ = 6 мм : Болт М6 – 6g х 25.58 ГОСТ 7805-70

2.4 Барабан

Основные размеры

Диаметр барабана по дну канавки:

D_БАР d_KАН(е – 1) = 4.3( 16 – 1) = 64. 5 мм

где d_KАН = 4. 3– диаметр каната

е = 16 коэффициент, принятый в зависимости от типа крана (стреловой кран) и группы

режима 2М

Т.к. диаметр D_БАР =64. 5 мм достаточно малый диаметр, то берем большее значение

D_БАР =110 мм из ряда предпочтительных размеров Ra20

Размеры основных конструктивных элементов барабана:

РИС 4 шаг нарезки: p=(1.1..1.2)d_KАН =(1.1..1.2) _* 4.3 = 4.73.. 5.16 мм

округляем p = 5 мм

Выполняем барабан из стали Ст3, что уменьшает вес барабана из-за более тонких стенок чем у барабана из чугуна СЧ15, а следовательно уменьшает и консольную нагрузку на вал редуктора.

Толщина стенки δ d_KАН = 5 мм

R=(0.6.. 0.7) d_KАН =(0.6.. 0.7)_* 4.3 = 2.58.. 3. 01 мм

Принимаем R= 3 мм

Длина барабана при двойном полиспасте m = 2 с двумя барабанами расчитываем так же

как и в случае с одинарным полиспастом m = 1 , но исходя из условия непревышения до-

пустимого угла 3⁰ между осью каната и касательной к оси винтовой канавки.

L_БАР = L_Н + L_Р + L_РАЗ + L_КР = 7. 5 + 85 + 7. 5 + 15 = 115 мм

где L_Н =1. 5р =1. 5_* 5 = 7. 5 – расстояние до начала нарезки

РИС 5 L_Р = Z_Р*р = 17_* 5 = 85 мм – длина рабочей части барабана

здесь a_*H/ π(D_БАР + d_KАН) = 2_*3/ 3.14(110 + 4. 3) _*10^-3 =16.7

принимаем Z_Р = 17 мм – число рабочих витков

а = 2 – кратность полиспаста

Н = 3 м – высота подъема

L_РАЗ = Z_РАЗ р = р_*3/2 = 5_*3/2 =7.5 мм – длина части барабана с раз-

гружающими витками

L_КР = Z_КР р = р_*3 = 5_*3 =15 мм – длина части барабана на которой

размещается крепление каната

Прочность барабана

Напряжениями изгиба и кручения в стенке барабана можно пренебречь.

Напряжение сжатия в стенке барабана:

σ_CЖ =F_MAX /δр = 2710. 5/5_*5 = 108.42 Н/мм² [σ_CЖ] = 110 Н/мм²

Проверим возможно ли установить барабаны на валу редуктора консольно:

L/D = 115/ 110 =1. 04 < 1.2

Следовательно барабаны устанавливаем консольно.

2.5 Блоки

Диаметр блока по дну ручья:

Рис 6

D_БЛ d_KАН(е – 1) = 4. 3(16 – 1) = 64. 5 мм

где е = 16 коэффициент, принятый в зависимости от типа крана (стреловой

кран) и группы режима 2М

Из ряда предпочтительных размеров Ra20 принимаем D_БЛ = 71 мм

h = (2.0..2.5)d_KАН = (2.0..2.5) 4.3 = 8.6..10.75 мм

R = (0.6..0.7)d_KАН = (0.6..0.7) 4.3 = 2.58 .. 3.01 мм

Из ряда предпочтительных размеров Ra10 принимаем h = 10 мм и R = 3 мм

2.6 Подвеска

Выбираем подвеску крюковую нормальную в соответствии с грузоподъемностью по

ГОСТ 6627-66

Обеспечиваемая грузоподъемность - 32 кН

Требуемая грузоподъемность - 10 кН

Диаметр блоков - 200 мм