Ттр о = Wтр о*rk/(Uмех* ηк-т) = 1,15*103*0,4/(80*0,92) = 6,25 Нм

Тин.0 = Wин.0* rk*ηк-т / uмех = 2,625*103*0,4*0,92/80 = 12,075 Нм

Расчетный тормозной момент механизма:

Тт р мех = Кзап*(Ту о + Тин.0 – Ттр о)

Кзап = 1,2 – коэффициент запаса торможения согласно правилам ГГТН.

Тт р мех = 1,2*( 3,772+12,075-6,25 ) = 11,51 Нм

Расчетный тормозной момент

Тт р = Тт р мех т.к. тормоз в механизме один.

Выбираем тормоз типа ТКГ, так как электрогидравлический толкатель, являющийся приводом тормоза, служит одновременно своеобразным демпфером, снижая динамику замыкания тормоза. Это благоприятно скажется на сцеплении колес тележки с рельсами при торможении.

Выбираю типоразмер тормоза – тормоз ТКГ – 200 ОСТ 24.290.08-82.

Тт н = 245 Нм; Dт м = 200 мм; mтор = 50 кг; Вк = 90 мм; Ршт = 390 Н; Lуст = 613 мм; hшт макс = 32 мм. Тип толкателя – ТГМ25.

Для рассчета балки моста нам понадобится определить нагрузки на колеса тележки Pст.max = ( Gгр + Gт ) 1,1 / 8 = 286 кН.

Pст.min= Gт 0,9 / 8 = 54 кН.

9 Кабина управления

В данном кране применяется неподвижная кабина. Кабина подвешена непосредственно к мосту. Корпус кабины имеет звукопоглощающую обшивку и покрытие. Для снижения уровня вибраций применяется демпфирующая подвеска кабины. Лестница, находящаяся на кронштейне крепления кабины к мосту, обеспечивает безопасный выход при остановке в любом месте моста.

Рабочее место крановщика оборудовано креслом, позволяющим работать в удобной позе и отдыхать в перерыве между операциями. Кабина должна находится вне главных троллейных проводов. Кабина с наружной стороны окрашена в виде чередующихся полос черного и желтого цвета ( согласно ГОСТ 12.4.026 – 76 ), расположенных под углом 450. Места контактов органов управления с руками и ногами работающего выполняют из нетоксичных материалов.

Система токоподвода

Для подвода тока к грузовой тележке используется система со шторной подвеской кабеля, достаточно надежная в работе и обладающая относительно небольшой массой.

Для обеспечения эксплуатационной надежности системы токоподвода кабель поддерживается каретками, снабженными роликами.

10 Расчет металлической конструкции моста

Материал балки.

Опыт эксплуатации показал, что достаточная надежность обеспечивается при применение стали Ст3псп3 и Ст3сп по ГОСТ 380-71 (для металлических конструкций ).

Для изготовления несущих элементов металлических конструкций используют листовую, профильную и фасонную сталь, а также холодногнутые профили.

При назначение сортамента металла для конструкций с плоскими стенками толщину листов рекомендуется принимать не менее 4 мм.

Защита от коррозии

У конструкции коробчатого сечения скорость коррозионно-механического изнашивания в 1,5-2 раза ниже, чем у прокатных или гнутых профилей. Чтобы не задерживать влагу, все карманы должны иметь дно с уклоном не менее 1/20; диаметр дренажных отверстий должен быть не менее 20 мм.

Двухбалочный мост.

Т.к. кран предназначен для длительного использования на одном объекте без перебазирования, можно использовать листовые конструкции.

Применим коробчатое сечение, т к коробчатая конструкция обладает меньшей трудоемкостью изготовления, высокой усталостной прочность и меньшей общей высотой моста.

11 Металлическая конструкция моста

Мост выполнен сварным, в качестве материала принята углеродистая сталь марки Ст3псп3. Необходимую высоту балки в среднем сечении определяем из условия :

H = ( 1/12 – 1/18 ) L = ( 1/12 – 1/18 ) 25500 = 2125 – 1416 мм.

Принимаем Н = 1700 мм. Высота сечения балки у опоры Н1 = (0,50,6)*Н = = 900 мм.

Для обеспечения достаточной жесткости при кручении ширина балки по осям вертикальных листов выбирается из условий :

В > L /50 = 25500 / 50 = 510 мм;

В > H / 3 = 600 мм.

Принято В = 600 мм.

Принятые размеры изменим по конструктивным соображениям :

Ширину балки до 740 мм, для обеспечения установки поручней, а также для удобства подхода к тележке. Т. к. мы изменили ширину балки, то можно уменьшить высоту моста, принимаем 1700 мм, следовательно высота сечения балки у опоры будет равняться 850 мм.

Из зависимостей, используемых при проектировании балок переменного сечения получим :

1. B /п = 24…30, => п = 740/24…30 = 30,83…24,67 мм. Принимаем п = 28 мм

2. b’ = п / 1,4 => b’ = 20 мм.

3. b’’ > 300 мм, это условие выполняется ( b’’ = 700 мм ).

Определяем площади сечения поясов и стенок :

Пояс 1 ………………………………… 2,8*74 = 207, 2 см2.

Пояс 2 …………………………………………… 207, 2 см2.

Стенок …………………… 2*2,0*(170 – 2*2,8) = 657,6 см2.

Площадь всего сечения : F = 1072 см2.

Определяем статический момент элементов сечения относительно оси Х1 – Х1 и у его основания :

Пояс 1 ………………………………… 207, 2 ( 170 – 2,8 / 2 ) = 34933,92 см3.

Пояс 2 ………………………………… 207, 2 ( 2,8 / 2 ) = 290,08 см3.

Стенок ………………………………... 657,6 ( 85 ) = 55896 см3.

Статический момент всего сечения : S = 91120 см3.

Положение центра тяжести сечения относительно оси Х1 - Х1 :

Zo = S / F = 63172 / 743,2 = 85 см.

Моменты инерции относительно горизонтальной оси х – х :

Пояс 1 … ( 74*2,83 / 12 ) + 207,2 ( 170 – 85 – 1,4 )2 = 1448247,8 см4.

Пояс 2 … ( 74*2,83 / 12 ) + 207,2 ( 170 – 85 – 1,4 )2 = 1448247,8 см4.

Стенок … 2( 2,0*164,43 / 12) + 657,6 ( 85 – 82,2 )2 = 1486254,9 см4.

Общий момент инерции сечения Jx = 4382750,5 см4.

Моменты сопротивления сечения относительно оси х – х :

Wx = Jx / H – Z0 = 5156,1 см3.

Моменты инерции элементов рассматриваемого сечения относительно вертикальной оси У – У :

Пояс 1 … 2,8*743 / 12 = 94552,2 см4.

Пояс 2 … 94552,2 см4.

Стенок … 2*( 165,2 * 23 / 12 ) + 657,6*69,62 = 3185739,8 см4.

Общий момент инерции сечения Jу = 3374844,2 см4.

Моменты сопротивления сечения относительно оси У – У :

Wу = 2Jу / В = 91212 см3.

Из аналогичного расчета определены и основные характеристики концевых сечений балки : F = 3792 см2.

Z0 = 42,5 см.

Jx = 803377,2 см4.

Дальнейший расчет производим на статическую прочность исходя из двух основных расчетных случаев :

1. подъем с земли свободно лежащего груза ( подъем с подхватом ) или резкое торможение груза при неподвижном кране;

2. Резкое торможение крана ( или тележки ), передвигающегося с поднятым грузом.

12 Расчет главных балок моста

Нагрузками на рассчитываемую балку в данном случае являются масса поднимаемого груза, масса тележки, собственная масса балки и дополнительные силы инерции при подъеме или торможении груза. Для последующих расчетов примем массу моста Gм = 150 т, массу главной балки G1 = 42 т, массу механизма передвижения G2 = 30 т.

Последующий расчет производим для наиболее нагруженной балки со стороны механизма передвижения. Нагрузка от собственной массы и массы механизма передвижения, приходящаяся на 1 м этой балки, таким образом, будет равна :

gв = (G1 + G2 ) / L = (30000 + 42000) / 25,5 = 2323,5 кгс/м.

Ранее принятая масса тележки Gт = 40000 кг. Балка также будет нагружена крутящим моментом из-за внецентренного приложения нагрузки от массы механизма передвижения моста, в данном случае этой нагрузкой можно пренебречь.

Для определения динамического коэффициента предварительно определяем массы моста и поднимаемого груза :

mм = ( 0,5Gм + Gт ) / g = ( 0,5*150000 + 42000 ) / 981 = 119,3 кгс*с2 / см;

mг = Q / g = 160000 / 981 = 163,1 кгс*с2 / см;

Скорость подъема груза :

V = 4,67 см /с.

Статический прогиб балки от массы поднимаемого груза приближенно определяем из условия ( P = Q ) :

yст = Q L3 / 2*48 E Jx = 160000*25503 / 2*48*2,1*106*4382750,5 = 3 см.

Коэффициент жесткости моста :

см = Q / yст = 160000 / 3 = 53333,3 кгс / см.

Статическое удлинение канатов при подъеме номинального груза Q =160000 кгс :

ст = Q H / i f Eк = 160000*3200 / 8*5,3856*1*106 = 11,8 см.

• где i – кратность полиспаста, f – площадь поперечного сечения каната см2, Ек – модуль упругости каната, Н – высота подъема груза.

Динамический коэффициент по формуле :

д = 1 + а v = 1,058,

• где  - поправочный коэффициент, равный 1,5.

v – скорость поднимаемого груза ( см / с ).

а – величина, учитывающая вид нагрузки.

Для случая подъема груза :

a = [ 1 / ( yст + ст ) ] * [ ( mг + mм ) / см ]0,5 = 0,0049

Для случая экстренного торможения :

а = 1 / ( g ( yст + ст ) )0,5 = 0,00829

за расчетную принимаем а = 0,00829.

Нагрузки на колеса тележки :

Pmin/c = Pmin*д + Gт/4 = 54000*1,058 + 42000/4 = 67632 кгс;

Pmax/d = 286000*1,058 + 42000/4 = 313088 кгс;

Максимальная нагрузка на балку действует со стороны тележки, где установлен двигатель, редуктор, тормоз ( а - расстояние от равнодействующей до наиболее нагруженной колесной установки тележки ).

Нагрузка на опору А от массы тележки с грузом в этом случае :

RA = Pmax/d( L + a ) / 2L + Pmin/c[ L – ( 2Lo – a )] / 2L = 313088 ( 25,5 + 2,0 ) / 51 + 67632[ 25,5 – ( 2*4,0 – 2,0 )] / 51 = 168821 + 25859 = 194680 кгс.

Изгибающий момент в рассматриваемом сечении от подвижной нагрузки

Ми1 = RA ( L – a ) / 2 = 194680 ( 25,5 – 2,0 ) / 2 = 2676850 кгс*см.

Нагрузка на опору А от массы балки и механизма передвижения

RA1 = gв*L / 2 = 2323,5*25,5 / 2 = 29624,5 кгс.

Изгибающий момент от этой нагрузки

Ми11 = ( RA1 ( L – a ) / 2 ) – ( gв ( L – a )2 /8*100) = (29624,5( 25,5 – 2,0 ) / 2) – (2323,5( 25,5 – 2 )2 / 800) = 348087 – 1603 = 346484 кгс*см.

Суммарный изгибающий момент :

Ми = Ми1 + Ми11 = 3023334 кгс*см.

Напряжения в рассчитываемом сечении :

и = ( Ми / Wx ) * kзап = ( 3023334 / 5156,1 )*1,7 = 996,81 кгс / см2.

[ и ] и => 1700 996,81 – выполняется ( 1700 кгс /см2 – для крановых конструкций легкого и среднего режимов работы ).

Для обеспечения устойчивости стенок балки между ними установлены поперечнные листы ( диафрагмы ). Принятое наибольшее расстояние между диафрагмами 3000 мм. Наименьшее расстояние между ребрами 1000 мм.

Напряжения смятия торца диафрагмы при толщине  = 2,0 мм.

см = Pmax/d / bo*313088 / 104 * 2,0 = 1505,3 кгс/см2

- где bo = b2 + 22,0 = 104 мм – ширина площадки диафрагмы, воспринимающей нагрузку на колесо тележки, b2 – ширина подошвы рельса.

Допустимо [ см ] = 1,5 [p = 1,5 *1700 = 2550 кгс/см2.

13 Расчет механизма передвижения моста

Выбор двигателя.

Исходя из задания скорость передвижения крана Vкр = 65 м/мин = 1,083 м/с, масса моста с механизмом передвижения равна Gм = 157000 кг, ранее принятая масса тележки Gт = 42000 кг.

Общая масса крана :

Gо = Gт + Gм = 42000 + 157000 = 199000 кг.

По табличным значениям определяем диаметры ходовых колес Dк = 1000 мм ( Тип К2Р ГОСТ 3569 – 74 ), диаметром цапф d = 200 мм.

Усилие необходимое для передвижения крана с грузом по формуле :

Py = [2( Q + Go ) / Dк] * [ f +  *( d/ 2)] * kp = [2(160000 + 199000)/ 100] * *[0,07 + 0,015 *(20/2)]*1,5 = 7180*0,33 = 2369 кгс.

где f и  - коэффициенты трения качения и трения в цапфах, принятые по таблицам. kp – коэффициент, учитывающий дополнительные потери в ребордах колес, токосъемниках и т. п.

Двигатель выбираем исходя из заданного времени пуска tп, принятого равным 6 с – для механизмов передвижения кранов. Дополнительные усилия от сил инерции при этом времени по формуле, при tн = tп и G = =Q + Go :

Ри = (Q + Go)*v / 60*g*tп = ( 160000 + 199000 )*65 / 60*9,81*6 = 6607 кгс.

Усилие необходимое для передвижения моста при пуске, по формуле :

Р1 = Ру + ( 1,11,3 ) Ри = 2369 + 1,2*6607 = 10297,4 кгс.

Коэффициент 1,2 учитывает влияние вращающихся масс ( ротор двигателя, тормозная муфта и т. п. ), непосредственно не вводимых в расчет.

Необходимая пусковая мощность двигателя по формуле, при Р = Р1 :

Nп = P1 v / 6120 о = 10297,4*65 / 6120*0,85 = 128,6 кВт,

где о – к.п.д. механизма, принимаемый по таблицам, в зависимости от вида механизма.

Необходимая мощность двигателя при среднем коэффициенте пусковой перегрузке ср = 1,5 по формуле :

Nк = Nп / ср = 128,6 / 1,5 = 85,7 кВт.

Мощность двигателя при установившемся движении :

Nу = Ру *v / 6120 = 2369*65 / 6120*0,85 = 29,6 кВт.

Как видно из сравнений мощностей Nк и Nу, двигатель должен быть выбран из условий пуска по мощности Nк = 85,7 кВт.

Исходя из заданных данных : Режим работы – легкий ( ПВ = 15 % ), выбираем двигатель типа МТН 613 – 10 мощностью Nд = 90 кВт с частотой вращения nд = 570 об/мин. Маховый момент ротора двигателя GDp2 = 25,0 кгс*м2; предельный момент Мпр = 420,0 кгс*м.

Номинальный момент двигателя :

Мн = 975 Nд / nд = 975*90 / 570 = 153 кгс*м.

14 Выбор передачи