24878-1 (689132), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

При монтаже противовеса из железобетонных плит с основанием 2500800 мм и удельном весе железобетона 23,55 кН/м3 для поворотного крана с противовесом составляющую Акр * кр * lв.кр. можно определить по эмпирической формуле /4/:

Акр * кр * lв.кр. = 0,045 * Gпр * lпр (3.3.2.2.)

Наветренную площадь стрелы (Астр , м) с учетом имеющихся в стреле двух плоскостей ферм, расположенных друг от друга на расстоянии, равном высоте фермы стрелы h, можно рассчитать по формуле /4/:

Астр = 1,5 * Lстр * h , (3.3.2.3.)

где Lстр - длина стрелы крана, м;

h - высота фермы, м; принимаем h = (0,05...0,10) * Lстр .

Длина стрелы крана определяется по формуле /4/:

Lстр = (L - 0,6) / cos , (3.3.2.4.)

где  - угол наклона стрелы.

Lстр = (2,5 - 0,6) / 1 = 1,9 м

Высоту фермы принимаем h = 0,05 * Lстр = 0,05 * 1,9 = 0,095 м.

Упрощая формулу 3.3.2.1. получаем /4/:

Мв.max = рв * (Агр * L + 1,5 * Lстр * h * стр * 0,6 * L) - рв * 0,045 * Gпр * lпр

Мв.max = 160 * (9 * 2,5 + 1,5*1,9*0,095*0,6*0,6*2,5) - 160 * 0,045 * 72 * 1 = = 3120,6 Н*м

Среднеквадратический момент сопротивления от ветровой нагрузки следует принимать по формуле /4/:

Мв.ск  0,7 * Мв.max (3.3.2.5.)

Мв.ск = 0,7 * 3120,6 = 2184,4 Н*м

3.4. Выбор электродвигателя.

3.4.1. Расчет необходимой мощности двигателя.

Статическая мощность двигателя определяется по формуле /4/:

Nдв = [(Мст +  * кр.пов * Е) * wкр] / (1000 *  * м), (3.4.1.1.)

где Мст - статический момент сопротивления повороту при разгоне, Н*м;

Мст = Мтр + Мв.max (3.4.1.2.)

 - коэффициент, учитывающий инерцию быстро вращающихся частей механизма ( = 1,2...1,4);

кр.пов - момент инерции медленно поворачивающихся масс крана, кг*м2; определяется по формуле /4/:

кр.пов = [103*(g*Q*L2 + Gкр * lкр2 + Gстр * lстр2 + Gпр * lпр2)] / g , (3.4.1.3.)

где Gкр - вес металлоконструкции, кН;

lкр - плечо центра тяжести металлоконструкции крана относительно оси поворота.

Е - ускорение при разгоне, с -2; определяется по формуле /4/:

Е = nкр / (9,55 * tразг) , (3.4.1.4.)

где nкр - частота вращения поворота крана (nкр = 2 об/мин);

tразг - время разгона (пуска) механизма, с; для механизма поворота определяется по формуле /4/:

tразг = (60 * []) / ( * nкр) , (3.4.1.5.)

где [] - рекомендуемый нормами Госгортехнадзора угол поворота стрелы крана с неизменяемым вылетом во время разгона, рад; для режима работы - легкий [] =  / 12.

wкр - угловая скорость вращения крана, с -1; определяется по формуле /4/:

wкр = ( * nкр) / 30 (3.4.1.6.)

 - среднепусковая кратность перегрузки двигателей с фазовым ротором типа MTF и MTH ( = 1,5...1,6);

м - КПД привода поворота; м  0,7 при наличии в механизме редуктора и пары цилиндрических зубчатых колес.

Определяем статический момент сопротивления повороту при разгоне по формуле 3.4.1.2.:

Мст = 983,8 + 3120,6 = 4104,4 Н*м

Вес металлоконструкции определяется по формуле /4/:

Gкр = Gстр + Gпод + Gпов + Gпл (3.4.1.7.)

Gкр = 2,5 + 15,68 + 7,84 + 28,2 = 54,2 кН

Плечо центра тяжести металлоконструкции крана относительно сои поворота определяется по формуле /4/:

lкр = 0,3 * L (3.4.1.8.)

lкр = 0,3 * 2,5 = 0,75 м

Определяем момент инерции медленно поворачивающихся масс крана по формуле 3.4.1.3.:

кр.пов = [103 * (9,8 * 8 * 2,52 + 54,2 * 0,752 + 2,5 * 1,52 + 72 * 12)] / 9,8 = 61032 кг*м2

Определяем время разгона (пуска) механизма по формуле 3.4.1.5.:

tразг = (60 *  / 12) / ( * 2) = (60 * 3,14 / 12) / (3,14 * 2) = 2,5 с

Определяем ускорение при разгоне по формуле 3.4.1.4.:

Е = 2 / (9,55 * 2,5) = 0,08 с -2

Определяем угловую скорость вращения крана по формуле 3.4.1.6.:

wкр = (3,14 * 2) / 30 = 0,2 с -1

Определяем мощность двигателя по формуле 3.4.1.1.:

Nдв = [(4104,4 + 1,4 * 61032 * 0,08) * 0,02] / (1000 * 1,6 * 0,7) = 1,95 кВт

Двигатель выбираем по табл. 6П. /2/ по условию Nдв  Nдв.каталога .

Выбираем двигатель MTF 011-6: N = 2 кВт; n= 800 об/мин; маховый момент ротора GDр2 = 0,085 кг*м2.

3.4.2. Проверка работы двигателя в период пуска.

Время разгона для механизма поворота определяется по формуле /5/:

где uм - общее передаточное число привода механизма поворота;

Мдв.пус.ср. - средний пусковой момент электродвигателя, Н*м;

G1D12 - сумма маховых моментов масс ротора электродвигателя и тормозной муфты, кг*м2.

Передаточное число механизма поворота определяется по формуле /4/:

uм = n1 / nкр , (3.4.2.2.)

где n1 - частота вращения электродвигателя, об/мин.

uм = 800 / 2 = 400 об/мин

Средний пусковой момент электродвигателя определяется по формуле /5/:

Мдв.пус.ср. = (1,5...1,6) * Мном = (1,5...1,6) * 9560 * Nдв / n1 (3.4.2.3.)

Мдв.пус.ср. = 1,55 * 9560 * 2 / 800 = 37 Н*м

Так как тормоз для механизма еще не выбран, можно принимать GDмуф2 = (0,2...0,4) * GDр2 .

GDмуф2 = 0,3 * 0,085 = 0,0255 кг*м2

Определяем время разгона для механизма поворота по формуле 3.4.2.1.:

Проверка удовлетворяет условиям пуска.

Касательное ускорение головки стрелы крана и груза в период разгона должно отвечать условию /4/:

а = vстр / tразг = (2 *  * L * nкр) / (60 * tразг)  [a] = (0,3...0,7) м/с2 , (3.4.2.4.)

где [а] - допускаемое значение касательного ускорения головки стрелы крана и груза в период разгона.

а = (2 * 3,14 * 2,5 * 2) / (60 * 8) = 0,1 м/с2  [a] = (0,3...0,7) м/с2

Условие выполняется.

3.5. Составление кинематической схемы.

3.5.1. Определение общего передаточного числа механизма.

Общее передаточное число привода механизма поворота (рис.3.1.2.) определяется по формуле /4/:

uм = n1 / nкр , (3.5.1.1.)

где n1 - частота вращения электродвигателя, об/мин.

nкр - частота вращения крана, об/мин.

uм = 800 / 2 = 400 об/мин

Передаточное число разбиваем на две ступени:

1-я ступень - червячный редуктор с горизонтальным червячным колесом и встроенной муфтой предельного момента;

2-я ступень - открытая зубчатая передача.

Принимаем передаточное число редуктора uред = 40; две зубчатые открытые передачи, у которых uо.п.1 = 2; uо.п.2 = 5.

uм = uред * uо.п. (3.5.1.2.)

uм = 40 * 2 * 5 = 400 об/мин

3.5.2. Расчет эквивалентных моментов на валах.

Угол поворота крана за время пуска механизма определяется по формуле /4/:

0пуск = (360 * nкр * tпуск) / 120 , (3.5.2.1.)

где nкр - частота вращения крана, об/мин;

tпуск - время пуска, с.

0пуск = (360 * 2 * 8) / 120 = 480

Время торможения крана определяется по формуле /4/:

tторм = (2 * []) / wкр = (60 * []) / ( * nкр) , (3.5.2.2.)

где [] - допускаемый угол торможения для кранов; для режима работы - легкий [] = 150 =  / 12 (/10/).

tторм = (60 * 3,14 / 12) / (3,14 * 2) = 2,5 с

Угол поворота крана при установившемся движении определяется по формуле /4/:

0уст = 1800 - (0пуск + 0торм), (3.5.2.3.)

где 1800 - угол поворота крана за время одного цикла.

0уст = 1800 - (48 + 15) = 1170

Время поворота крана при установившемся движении определяется по формуле /4/:

tуст = (60 * 0уст) / (360 * nкр) (3.5.2.4.)

tуст = (60 * 117) / (360 * 2) = 9,75 с

Полное время поворота на 1800 (цикла) определяется по формуле /4/:

Тц = tразг + tуст + tторм (3.5.2.5.)

Тц = 8 + 9,75 + 2,5 = 20,25 с

Доли времени работы передач механизма по периодам от времени цикла определяются по формулам /4/:

1 = tпуск / Тц ; 2 = tуст / Тц ; 3 = tторм / Тц ; (3.5.2.6.)

1 = 8 / 20,25 = 0,395

2 = 9,75 / 20,25 = 0,481

3 = 2,5 / 20,25 = 0,123

Момент, действующий на зубчатое колесо, неподвижно закрепленное на колонне, в период пуска определяется по формуле /4/:

Мк.пуск = Мдв.пуск.ср. * uм * м (3.5.2.7.)

Мк.пуск = 37 * 400 * 0,7 = 10360 Н*м

Момент, действующий на колесо в период установившегося движения определяется по формуле /4/:

Мк.уст = Мст = Мтр + Мв.ск (3.5.2.8.)

Мк.уст = 983,8 + 2184,4 = 3168,2 Н*м

Момент, действующий на колесо в период торможения определяется по формуле /4/:

Мк.торм = Мин + Мв.max - Мтр , (3.5.2.9.)

где Мин - момент сил инерции на оси поворота крана при торможении.

Момент сил инерции на оси поворота крана при торможении определяется по формуле /4/:

где 1 - коэффициент, учитывающий инерцию медленно вращающихся частей механизма поворота (1 = 1,1...1,2);

1 = рот + муф - момент инерции ротора двигателя и муфты, кг*м2; до подбора муфты можно принимать 1 = (1,4...2,0) * рот .

Момент инерции ротора берем из справочника /16/.

рот = 0,021 кг*м2

Момент инерции ротора двигателя и муфты будет равен:

1 = 1,7 * 0,021 = 0,0357 кг*м2

Определяем момент сил инерции на оси поворота крана при торможении по формуле 3.5.2.10.:

Определяем момент Мк.торм по формуле 3.5.2.9.:

Мк.торм = 5481 + 3120,6 - 983,8 = 7617,8 Н*м

Эквивалентный момент на зубчатом колесе с допустимой погрешностью определяется по формуле /4/:

Мк.экв = 1 * М3к.пуск + 2 * М3к.уст + 3 * М3к.торм (3.5.2.11.)

Мк.экв = 0,395*103603 + 0,481*(3168,2)3 + 0,123*(7617,8)3 = 7983,7 Н*м

Эквивалентный момент на шестерне последней открытой передачи определяется по формуле /4/:

Мш.экв = Мк.экв / (uо.п. * о.п.), (3.5.2.12.)

где о.п. - КПД открытой зубчатой передачи (о.п. = 0,95).

Мш.экв = 7983,7 / (10 * 0,95) = 840,4 Н*м

Эквивалентный момент на червяке определяется по формуле /4/:

Мч.экв = Мк.экв / (uм * м) (3.5.2.13.)

Мч.экв = 7983,7 / (400 * 0,7) = 28,5 Н*м

3.5.3. Выбор червячного редуктора.

В механизме поворота крана за расчетную рабочую нагрузку принимают эквивалентный момент на червяке (Мч.экв , Н*м).

Расчетная мощность на быстроходном валу редуктора определяется по формуле /4/:

Nрасч = Мч.экв * n1 / 9550 (3.5.3.1.)

Nрасч = 28,5 * 800 / 9550 = 2,4 кВт

Выбор необходимого типоразмера редуктора проводят по условию /4/:

К * Nрасч  Nред. табл * (n1 / nвл), (3.5.3.2.)

где nвл - частота вращения червяка, об/мин;

n1 - частота вращения ротора электродвигателя, об/мин;

К - коэффициент, принимаемый в зависимости от режима работы; при режиме работы - легкий К = 0,40 /4/.

По табл. 6. /4/ выбираем Чог-125.

Техническая характеристика: nвл = 1000 об/мин; Nред = 2,8 кВт; ред = 0,74.

Габаритные и присоединительные размеры редуктора Чог-125 показаны в табл. 7. /4/.

Проверяем по условию 3.5.3.2.:

0,4 * 2,4  2,8 * (800 / 1000)

0,96  2,24

Этот редуктор нас удовлетворяет.

3.5.4. Расчет открытой зубчатой передачи.

Расчет открытой зубчатой передачи производится по той же методике, что и при механизме подъема груза.

uо.п. = 10 - передаточное число открытой зубчатой передачи.

1) Назначаем материал: для шестерни выбираем сталь марки 35ХГСЛ (улучшение, HB1 = 220), для колеса - сталь марки 35ГЛ (улучшение, HB1 = 190).

2) Определяем модуль зацепления из условия прочности зубьев на изгиб по формуле 2.3.1. (Z1 = 20 - число зубьев шестерни).

Для этого определим сначала допускаемое напряжение на изгиб по формуле 2.3.3.

Средняя твердость НВ = (190+220) / 2 = 205.

Предел выносливости зубьев при изгибе для выбранной марки стали Flim b = 1,8 * НВ = 1,8 * 205 = 369 Мпа.

Допускаемое напряжение на изгиб будет равно:

[F] = (369 * 1 * 1) / 2 = 199,5 МПа

Определяем модуль зацепления:

По СТ СЭВ310-76 полученное значение модуля зацепления округляем до ближайшего стандартного значения по табл. 8. /4/; m = 7 мм.

3) Расчет геометрических размеров шестерни и колеса.

Делительные диаметры определяются по формулам 2.3.4.:

d1 = m * z1 = 7 * 20 = 140 мм

d2 = m * z2 = m * z1 * uо.п. = 7 * 20 * 10 = 1400 мм

Диаметры вершин зубьев определяются по формулам 2.3.5.:

dа1 = d1 + 2 * m = 140 + 2 * 7 = 157 мм

dа2 = d2 + 2 * m = 1400 + 2 * 7 = 1414 мм

Диаметры впадин зубьев определяются по формулам 2.3.6.:

df1 = d1 - 2,5 * m = 140 - 2,5 * 7 = 122,5 мм

df2 = d2 - 2,5 * m = 1400 - 2,5 * 7 = 1382,5 мм

Ширина венца колеса и шестерни определяются по формулам 2.3.7.:

b2 = bd * d1 = 0,5 * 140 = 70 мм

b1 = b2 + (2...5) = 70 + 4 = 74 мм

Межосевое расстояние определяется по формуле 2.3.8.:

аw = 0,5 * (d1 + d2) = 0,5 * (140 + 1400) = 770 мм

4) Определяем окружную скорость по формуле 2.3.9.:

v = ( * d1 * nш) / (60 * 1000) = (3,14 * 140 * 800) / (60 * 1000) = 5,9 м/с

Назначаем 8-ю степень точности изготовления.

5) Проверочный расчет на изгибочную прочность у основания зубьев шестерни выполняем по условию 2.3.10., где КFV = 1,58 по табл.2.7. /7/:

Условие на изгибную прочность выполняется.

Характеристики

Список файлов курсовой работы