№ крюка – 5

Наибольшая грузоподъемность – 0.8 т

2.Механизм передвижения.

Исходные данные:

F=8000 kH- грузоподъемность;

V=40 м /мин – скорость передвижения;

=0.63- коэффициент эквивалентности;

t_=8000 – машинное время работы.

2.1.Вес крана.

Вес механизма складывается из весов тележки, механизма передвижения, механизма подъема. Вес тележки G_тел 0,25Q ; вес механизма передвижения G_{мех.пер.}0,1Q, вес механизма подъема G_мех.п.=G_ред.+G_торм.+G_бар.+G_м+G_дв.

G_тел=2000Н;

G_{мех.пер.}=800Н;

G_мех.п.=1095,6Н

G_кр=3895,6H

2.2.Колеса

Предварительный диаметр стальных колес выбираем по следующей формуле:

При предварительном точечном контакте =97,23 мм ,

По R_a 20 принимаем D=100мм.

F_max- наибольшая нагрузка на колесо.

Н

Контактное напряжение при точечном контакте и стальном контакте

,

где F_HE =F_maxK_HV – эквивалентная нагрузка,

=0,8 … 0,92 – коэффициент эквивалентности,

K_HV=1+2,510^-3v= 1,1 – коэффициент динамичности.

D=100 мм- диаметр колеса в точке контакта,

m=0,119 – коэффициент, зависящий от отношения r/D, r=r₂.

Принимаем r/D=1, тогда =0,8

F_HE=2878,73 H

_H=282,86 H/мм².

Допускаемое напряжение определяем по формуле

,

где _Н - допускаемое напряжение при наработке N=10⁴ циклов, определяемое по табл.14.

= 229,98 Mпа ,

Наработка колеса

циклов,

где t_ - машинное время работы, ч; n_кол – частота вращения колеса, мин^-1;  = 0.85 – коэффициент, учитывающий уменьшение средней частоты вращения в периоды неустановившихся движений.

Так как контактное напряжение не удолетворяет условию, то принимаем диаметр колеса D= 200 мм.

При этом _Н= 178,2 МПа,_НО = 248,4 МПа,

Частота вращения колеса n= 63. 7 мин^-1; наработка колеса N=3248,2 циклов;

2.3. Сопротивление передвижению.

Сопротивление передвижению при установившейся скорости и ходовых колесах с ребордами без направляющих роликов, Н

=148,7 Н,

где =0,15 – при материале колес – сталь (по табл. 15) – коэффициент трения качения.

Приведенный коэффициент трения f в подшипниках качения принимаем по табл.16

f=0,02 – роликовый подшипник.

Диаметр подшипников колес d=0,2D=40 мм.

Коэффициент К_р, учитывает трение реборд о рельс (принимаем по табл.17).

К_р=2,5 – механизм с тележкой.

2.4. Двигатель.

Мощность при установившемся движении, кВт

= 0,106 кВт,

где = 0,93 – КПД при зубчатом редукторе.

Предварительный выбор мощности двигателя:

Р_дв2Р_ст=0,212 кВт

Выбираем двигатель со встроенным электромагнитным тормозом 4А63А4Е2У1,2 с мощностью Р_Н=0,25 кВт, n=1360 мин^-1,T_max/T_ном=2,1; Т_max.торм=0,03 Нм, J_эд=1110^-4 кг/м²;

Исполнение IM 3001 .

Частота вращения колеса =63,7 мин^-1.

Требуемое передаточное отношение привода

=21,35

Фактическая скорость = м/c

Не должна отличаться от заданной больше, чем на 10%.

Определение времени пуска( разгона)

,

Где J_пр.п- приведенный к валу электродвигателя момент инерции при пуске, кгм² (его определение представлено ниже); n_н=n_дв – номинальная частота вращения элетродвигателя (принимаем по каталогу), мин^-1; - номинальный момент двигателя , Нм; Р_н- номинальная мощность двигателя при ПВ=40%; t_п.о- относительное время пуска.

Приведенный момент инерции при пуске, кгм²

c – двигатель с короткозамкнутым ротором.

Здесь - кратность максимального момента двигателя, принимаем по каталогу; - загрузка двигателя; Р_ст- статическая мощность установившегося движения (ее определение дано выше).

Среднее ускорение, м/c²,

a=0,24 .

Расчет на нагрев.

Так как двигатель выбираем с учетом ПВ, то специальных расчетов их на нагрев проводить не требуется.

2.5. Редуктор.

Наибольший момент на тихоходном валу редуктора

,

где T_н- номинальный момент двигателя (значение подсчитано , см. выше), _ред- передаточное отношение редуктора.

T_max= 73,2 Hм.

Проектный расчет редуктора в приложении 1.

2.6. Муфта.

Предпочтительной является зубчатая муфта, так как редуктор соединяют с валом ходового колеса.

Выбор нормализованной муфты: T_ном 1,8T_max; d_max d,

Где d_max- наибольший допустимый диаметр отверстия в полумуфте или втулке; d – диаметр вала; T_ном – номинальный момент в муфты по каталогу; T_max – наибольший момент, передаваемый муфтой.

T_ном1,873,2131,76Нм

Выбираем зубчатую муфту с неметаллической обоймой с T=140 Hм и n=5600 мин^-1

3. Металлоконструкция.

Расчет балок производим также, как и у мостового крана.

Высота балки = 159 мм

Ширина балки = 68 мм

Толщина стенки мм

Толщина поясов = 6 мм,

где L= 1220мм, Б=877 мм. К=201 мм и 175 мм – расстояние между опорными балками.

Подвижная нагрузка от колеса

=1718,7 H.

Толщина нижнего пояса

мм

Высота эквивалентного сеченея

h=159 мм

Расчетное сечение показано на рисунке

3.1. Деформации.

Прогиб ,

Где G_тел=2000 Н – вес тележки;

I_= - суммарный момент инерции сечения главных балок.

Координаты центра тяжести сечения

Момент инерции определяем, пренебрегая собственными моментами инерции поясов.

мм, мм.

3.2.Вес металлоконструкции.

Вес одной главной балки

Вес концевой балки

,

где D- диаметр ходового колеса, мм; Б- база крана, мм

G_1.гл.б.=345.5 Н

Н

3.3. Колебания.

В балках рассчитывают колебания только самой низкой частоты, так как они имеют наибольшую амплитуду и затухают медленнее высокочастотных.

Период собственных колебаний, с

.

Приведенную массу m_пр крана, кг вычисляют по формуле

, кг,

где G_1,гл.б- вес одной главной балки, G_тел- вес тележки.

Жесткость, Н/м

, Н/м,

где f_ст- статический прогиб, который принимают по данным расчета, м.

с.

Амплитуда затухающих колебаний, м

,

где - начальная амплитуда, м

- логарифмический декремент затухания колебаний по экспериментальным данным.

, м.

Время затухания колебаний до допустимой величины

с.

с.

Допустимая амплитуда

0.5 мм= 0.0005 м= 510^-4 м.

3.4. Расчетные нагрузки.

На металлоконструкцию могут действовать следующие нагрузки: постоянные, подвижные, инерционные и ветровые.

3.4.1.Постоянные нагрузки.

Эти нагрузки создаются собственными весами частей крана: металлоконструкции, стационарных механизмов. Нагрузку от веса металлоконструкции принимают равномерно распределенной. Веса остальных узлов считаются сосредоточенными силами.

Постоянные нагрузки приводят к расчетным умножениям на динамический коэффициент К_q, учитывающий, в основном, удары от неровностей пути. Его принимают по табл.1 в зависимости от скорости передвижения v_пер. В нашем случае К_q= 1.1 .

3.4.2.Подвижная нагрузка.

Эта нагрузка создается весом груза и тележки. Подвижная от давления колес четырехколесной тележки на рельс.

,

где К_Q= 1.2.

=1718,7 H.

3.4.2.Инерционные нагрузки.

Инерционные нагрузки действуют горизонтально и разделяются на нормальные и предельные.

Инерционные нормальные силы, Н равны: = 800 Н,

Эти силы приложены в точках касания колес с рельсом.

3.5. Расчетные комбинации нагрузок и допускаемые напряжения.

Комбинация нагрузки: А- постоянные + подвижные + инерционные нормальные.

Допускаемые напряжения на растяжение, сжатие и изгиб принимают одинаковыми.

Для рам тележек = 100 Н/мм².

Допускаемое касательное напряжение, в том числе и для сварных швов = 0.6 .

3.6. Расчет на прочность.

Распределенная нагрузка главной балки

,

где G- вес крана,G _тел - вес металлоконструкции, G_{мех.пер.}-вес механизма передвижения.

Концевые балки, механизм передвижения не создают большого момента в главной балке, и им можно пренебречь.

H/мм

Расчетный изгибающий момент, действующий на главную балку в горизонтальной плоскости

.

Нм.

Расчетный момент, действующий на концевую балку в вертикальной плоскости

Нм.

Расчетный момент, действующий на концевую балку в вертикальной плоскости

Нм.

Расчет в данном случае целесообразно начинать с узла, так как в опасном сечении концевой балки действует наибольший момент в вертикальной плоскости.

Момент инерции в опасном сечении:

Момент сопротивления изгибу:

Напряжение изгиба:

МПа

Условие выполняется.

Касательное напряжение в сварных швах:

МПа

Условие выполняется.

4. Расчет соединений.

4.1. Шпоночные соединения.

Рассчитаем шпоночное соединение при соединении шестерни быстроходной ступени редуктора с валом электродвигателя. Шпонку выбираем призматическую по ГОСТ 23360-78 исходя из размеров вала электродвигателя (диаметр вала электродвигателя d_э/дв = 14 мм, длина – l_т = 30 мм). Размеры шпонки выбираем из [2] стр. 104:

- сечение b  h = 5  5 мм;