Розрахунок вантажопідйомного крану

Размещено на http://www.allbest.ru

ЗМІСТ

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБ'ЄКТІВ ПРОЕКТУВАННЯ

1.1 Загальна класифікація вантажопідйомних кранів

1.2 Режими роботи та електрообладнання кранових механізмів

1.3 Вимоги до електроприводу кранових механізмів

1.4 Будова мостових цехових кранів

2. РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПІДЙОМУ

2.1 Вибір підйомного канату

2.2 Вибір барабану

2.3 Вибір електроприводу

2.3.1 Вибір двигуна

2.3.2 Вибір редуктора

2.3.3 Вибір з'єднувальної муфти

2.3.4 Перевірка двигуна за фактичними швидкості підйому, часу та

прискорення при пуску

2.3.5 Перевірка двигуна за нагріванням

2.4 Вибір гальмівних пристроїв

3. РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПЕРЕСУВАННЯ МОСТА

3.1 Визначення опору руху

3.2 Вибір електроприводу

3.2.1 Вибір двигуна

3.2.2 Вибір редуктора1

3.2.3 Вибір з'єднувальної муфти

3.2.4 Розрахунок фактичних значень швидкості, часу пуску та прискорення

3.2.5 Перевірка двигуна за нагріванням

3.3 Перевірка запасу зчеплення

3.4 Вибір гальмівних пристроїв

4. РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПЕРЕСУВАННЯ ВІЗКА

4.1 Визначення опору руху

4.2 Вибір електроприводу

4.2.1 Вибір двигуна

4.2.2 Перевірка двигуна методом еквівалентного ККД

5. ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ДВИГУНІВ КРАНОВИХ МЕХАНІЗМІВ

6. СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ ДВИГУНОМ МЕХАНІЗМУ ПІДЙОМУ

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

Размещено на http://www.allbest.ru

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБ'ЄКТІВ ПРОЕКТУВАННЯ

1.1 Загальна класифікація вантажопідйомних кранів

Кранами називаються вантажопідйомні пристрої, що служать для вертикального і горизонтального переміщення вантажів на невеликі відстані. Найпоширеніші крани умовно можна поділити на мостові, стрілові, консольні, кабельні, крани-штабелери та електричні візки, а також спеціальні крани.

Мостові крани поділяються на цехові, козлові та мостові перевантажувачі. Цехові використовуються для виконання різноманітних технологічних і монтажних операцій; козлові - для виконання складських та монтажних операцій; мостові перевантажувачі застосовуються на вугільних складах. вантажопідйомний кран механізм електрообладнання

До стрілових кранів відносяться портальні, баштові та самохідні (автомобільні, залізнодорожні, плавучі). Стрілові крани застосовуються на будівництві адміністративних та житлових будівель, в портах, на суднобудівельних заводах, а також там, де не потрібна систематична робота крану.

Кабельні крани застосовуються на будівельних майданчиках, де потрібно транспортувати вантажі через перепони, наприклад, ріки, ями і т.д.

Крани-штабелери мають вилковий вантажозахватний пристрій і призначені для виконання завантажувально-розвантажувальних і транспортних робіт на складах.

До спеціальних кранів відносяться металургійні (ливарні) крани.

1.2 Режими роботи та електрообладнання кранових механізмів

Кранові механізми працюють в різноманітних умовах від легких, наприклад в механічних цехах, до досить важких - в ливарних та металургійних цехах. Характерним також є те, що механізми кранів працюють в повторно-короткочасному режимі, коли відносно нетривалі періоди роботи, пов'язані з переміщенням вантажів, чергуються з невеликими паузами на завантаження чи розвантаження та закріплення вантажу. Для механізмів типових кранів характерні наступні режими роботи:

I - легкий (Л) з ТВ=15%;

II - середній (С) з ТВ=25%;

III - тяжкий (Т) з ТВ=40%;

IV - досить тяжкий (ДТ) з ТВ=60%.

При більш складних умовах, ніж ДТ, коли відносна тривалість ввімкнення механізму може досягати 100%, режим роботи називають особливо тяжким (ОТ).

Окрім важких умов роботи електрообладнання мостових кранів зазвичай знаходиться в умовах вібрацій, високої вологості повітря , різких коливань температури та запиленості приміщень. В зв'язку з цим на кранах використовується спеціальне електрообладнання з підвищеною надійністю, пристосоване до умов роботи кранів.

До основного кранового обладнання належать:

– електродвигуни;

– силові, магнітні та командні контролери;

– пускорегулювальні резистори;

– гальмівні електромагніти;

– кінцеві вимикачі та ін.

Робоча напруга живлячої мережі кранів не повинна перевищувати 500 В (220 або 380 В змінного струму і 220 або 440 В постійного). Для захисту від струмів КЗ і перевантажень на кранах передбачають струмовий захист за допомогою реле максимального струму або автоматичних вимикачів. Для захисту кіл керування: використовують плавкі запобіжники. Тепловий захист як правило не передбачається, оскільки в повторно-короткочасному режимі він може приводити до хибних відключень.

Обов'язковою є наявність кінцевих вимикачів для автоматичної зупинки механізмів при підході їх до крайніх положень. Для безпеки обслуговування електрообладнання люк кабіни також має кінцевий вимикач, що знімає напругу при відкриванні люка.

Механізми кранів також оснащені електромагнітами, які автоматично розгальмовують механізм при ввімкненні та загальмовують при вимкненні двигуна.

Металоконструкції кранів і всі металічні частини електрообладнання, які можуть опинитись під напругою через пошкодження ізоляції, повинні бути заземлені. З'єднання з контуром заземлення здійснюється через підкрановий шлях.

Гальмівні пристрої призначені для фіксації положення механізму при відключеному двигуні, наприклад, для утримання вантажу в підвішеному стані, а також для скорочення вибігу при зупинці механізму.

Кінцеві вимикачі служать для попередження переходу механізмами гранично допустимих положень, а також блокування відчинення люків та дверей кабіни. Такий захист виконується за допомогою важельних кінцевих вимикачів поворотного типу, які є простими та надійними.

Для механізмів пересування найчастіше використовуються вимикачі з самоповерненням у вихідне положення. Для обмеження верхнього положення гаку застосовують вимикачі з вантажним приводом. Якщо необхідно обмежити і верхнє і нижнє положення вантажозахватного пристрою, встановлюють обертові кінцеві вимикачі, з'єднані з одним з валів механізму підйому.

В схемах керування крановими електроприводами застосовують такі типи кінцевих вимикачів: КУ-701, КУ-706 - важельні з само поверненням (для механізмів пересування); КУ-703 - з само поверненням під дією вантажу (для механізмів підйому).

Резистори в кранових механізмах застосовуються для пуску, регулювання кутової швидкості та гальмування двигунів, для кіл керування та для гальмівних і підйомних електромагнітів.

Стандартні ящики резисторів виконують з литими чавунними (серії ЯС), стрічковими фехралевими (серії КФ) або дротовими константовими (серії НС) елементами, що мають однаковий тривало допустимий струм для всіх секцій ящика. З комбінацій таких ящиків або ввімкнення різних секцій паралельно або послідовно можна підібрати необхідні сполучення ступенів опору.

1.3 Вимоги до електроприводу кранових механізмів

До електроприводу кранових механізмів ставляться такі вимоги:

1. Регулювання кутової швидкості двигуна в порівняно широких межах (від 4:1 до 10:1 і більше), оскільки важкі вантажі доцільно перемішувати з меншою швидкістю, а порожній гак чи візок - з більшою швидкістю для забезпечення більшої продуктивності крана. Зменшення швидкості також необхідне для здійснення точної зупинки вантажів з метою обмеження ударів при їх посадці.

2. Забезпечення необхідної жорсткості механічних характеристик привода (щоб низькі швидкості не залежали від вантажу).

3. Обмеження прискорень до допустимих меж при мінімальній тривалості перехідних процесів (забезпечує вишу продуктивність, попереджує буксування коліс).

4. Реверсування електропривода.

Привод з асинхронними двигунами з короткозамкненим ротором застосовується для механізмів кранів невеликої потужності (менше 10-15 кВт), що працюють в легкому режимі.

Найбільш поширені на кранах асинхронні двигуни з фазним ротором і ступінчатим регулюванням кутової швидкості шляхом зміни опору в колі ротора. Такий привод достатньо простий, надійний, допускає велике число включень за годину і застосовується при великій і середній потужностях. Але цей привод не забезпечує необхідну жорсткість регулювання характеристик, він є неекономічним внаслідок значних втрат в пускорегулювальних резисторах.

Якщо до електропривода висуваються підвищені вимоги щодо регулювання швидкості, то застосовують двигуни постійного струму. Для механізмів підйому приводи на постійному струмі використовуються з двигунами послідовного збудження, що допускають велике навантаження по моменту і мають м'яку природну характеристику, що дозволяє підіймати і опускати легкі вантажі з підвищеною швидкістю.

Двигуни паралельного збудження застосовують в тих випадках, коли необхідно мати достатньо жорсткі механічні характеристики при низьких кутових швидкостях.

1.4 Будова мостових цехових кранів

У цехах промислових підприємств найбільшого поширення набули мостові крани, за допомогою яких здійснюється підйом та опускання важких заготовок, деталей і вузлів машин, а також переміщення їх вздовж і поперек цеху.

Вид мостового крану в основному визначається специфікою цеху і його технологією, але більшість вузлів кранового обладнання виконуються однотипними. Тому розглянемо конструктивне виконання мостових кранів на прикладі мостового опорного крану загального призначення (рисунок 1.1).



Рисунок 1.1 - Загальний вигляд мостового опорного крану загального призначення

В основу конструкції крана покладено міст з двома головними балками 25, перекинутими через прольот цеху, і кінцевими балками 2 і 13, на яких встановлені ходові колеса 15. Колеса перемішуються по рейках 16 підкранового шляху, закріплених на балках опорних конструкцій 1 у верхній частині цеху. Привод ходових коліс здійснюється від електродвигуна 19 через редуктор 14 і трансмісійний вал 18.

Вздовж моста прокладено рейки 20, якими на колесах 12, що приводяться в рух електродвигуном 9 через редуктор 10, переміщується візок 5 з підйомною лебідкою. На барабан 6 лебідки намотуються підйомні канати 24 з підвішеним до них на блоках 22 гаком 23 для захвату вантажів. Барабан приводиться в рух електродвигуном 7 через редуктор 8.

Керування роботою механізмів крану здійснюється з кабіни 27 оператора, в якій встановлено командоконтроллери 26. Електроапаратура керування приводами розмішується в шафах 4, встановлених на мосту крана. Також тут розміщені резистори 21. Для проведення операцій обслуговування механізмів та електрообладнання передбачено вихід на міст з кабіни через люк 3.

Електроенергія до крана підводиться за допомогою ковзаючих струмозйомників від головних троллеїв 17, прокладених вздовж підкранового шляху. Для живлення електрообладнання, розміщеного на візку 5, служать допоміжні троллеї 11, прокладені вздовж моста.

Для розрахунків будемо використовувати методику [1].



2. РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПІДЙОМУ

2.1. Вибір підйомного канату

ККД поліспасту:

;

де - ККД одного блока (дод.1, табл.1.1); - кратність поліспастів (дод.1, табл. 1.2)

Зусилля в канаті, що набігає на барабан при підйомі вантажу:

,

де - вантажопідйомність крану, т; - маса вантажозахватного пристрою, т; - кількість поліспастів (дод.1, табл. 1.2); - прискорення вільного падіння, м/c².

Розрахункове розривне зусилля канату:

,

де - коефіцієнт запасу міцності канату (дод.1, табл.1.3).

За значенням з додатку1 таблиць 1.5 та 1.7 попередньо вибираємо канат.

Фактичний коефіцієнт запасу міцності канату:



Перевірку канату за запасом міцності здійснимо за умовою:

?;

Результати вибору та перевірки підйомного крану зведемо в таблицю 2.1

Таблиця 2.1- Вибір підйомного канату.

Кількість поліспастів	z	2
Кратність поліспасту		2
ККД блоку		0,98
ККД поліспасту		0,99
Зусилля в канаті, що набігає на барабан		3971
Нормативний коефіцієнт запасу міцності		5
Розрахункове розривне зусилля		19855
Діаметр вибраного канату		8,3
Розривне зусилля вибраного канату		34800
Фактичний коефіцієнт запасу міцності		8,75

2.2 Вибір барабану

Допустимий діаметр барабану:

,мм;

де - коефіцієнт, який залежить від типу машини, привода механізму і режиму роботи механізму (дод.1, табл. 1.4).

Попередньо вибираємо барабан та гакову підвіску(дод.1, табл.1.8) .

Довжина канату, що навивається на барабан з одного поліспасту:

м;

де - число запасних витків на барабані до місця кріплення; - число витків канату, що знаходяться під затискаючим пристроєм, Н- висота підйома вантажу.

Робоча довжина барабану для навивання канату з одного поліспасту:

,м;

де - крок витка (дод.1, табл. 1.9), мм; -число шарів; - коефіцієнт нещільності навивання().

Повна довжина барабану:

, м;

де - довжина ненарізної частини барабану(), м.

Фактичний діаметр барабану:

Мінімальна товщина стінки литого чавунного барабану:

, м.



Приймаємо м.

Допустиме напруження стискання матеріалу вибраного барабану:

МПа.

Фактичне напруження стискання в матеріалі барабану:

МПа.

Перевірка за напруженням стискання вибраного барабану:

< ;

Результати вибору та перевірки барабану лебідки зведемо в таблицю 2.2.

Таблиця 2.2- Вибір барабану лебідки

Коефіцієнт, що залежить від типу машини, приводу механізму та режиму роботи механізму		20
Допустимий діаметр барабану		200
Діаметр вибраного барабану		200
Тип ґакової підвіски	-	І
Вантажопідйомність ґакової підвіски		5
Діаметр блоків ґакової підвіски		320
Відстань між блоками ґакової підвіски		200
Довжина канату, що навивається на барабан з одного поліспасту	м;	26,83
Крок витка		10
Робоча довжина барабану для навивання канату з одного поліспасту	м;	0,41
Повна довжина барабану	м;	1,02
Фактичний діаметр барабану		191,7
Мінімальна товщина стінки литого чавунного барабану		0,0118
Допустиме напруження стискання литого чавунного барабану	,МПА	130
Фактичне напруження стискання литого чавунного барабану	,МПА	33,65

2.3 Вибір електроприводу

2.3.1 Вибір двигуна

Статична потужність двигуна механізму підйому вантажу:

кВт.

Вибираємо двигун (дод.2, табл. 2.5) з фазним ротором серії MTF .

Частота обертання барабану:

,об/хв.

Передаточне число механізму:

.

Номінальний момент на валу двигуна:

,H•м.

Середній пусковий момент двигуна:

H•м;

де та - відповідно максимальна та мінімальна кратність пускового моменту.

Результати вибору та визначення параметрів двигуна механізму підйому зведемо в таблицю 2.3.

Таблиця 2.3- Вибір двигуна механізму підйому

Статична потужність		6,62
Тип двигуна	-	MTF 211-6
Потужність двигуна		9
Частота обертання двигуна		915
Момент інерції двигуна		0,115
Максимальний момент двигуна		195
Мінімальна кратність пускового моменту		1,1
Максимальна кратність пускового моменту		1,9
Частота обертання барабану		63,79
Загальне передаточне число привода механізму	u	14,32
Номінальний момент на валу двигуна		93,93
Середній пусковий момент двигуна		140,9

2.3.2 Вибір редуктора

Розрахункова потужність на валу редуктора:

кВт;



де -коефіцієнт, що враховує умови роботи редуктора (дод.2, табл. 2.6).

Вибираємо циліндричний, двоступеневий редуктор,горизонтальний, крановий (дод.2, табл. 2.7) .

Результати вибору редуктора зведемо в таблицю 2.4.

Таблиця 2.4- Вибір редуктора механізму підйому

Коефіцієнт, що враховує умови роботи редуктора		1,25
Розрахункова потужність редуктора		8,275
Типорозмір редуктора	-	Ц2-300
Потужність редуктора		9,9
Передаточне число редуктора		50

2.3.3 Вибір з'єднувальної муфти

Момент статичних опорів:

,H•м;

де - ККД барабану(дод.1, табл. 1.10); - ККД приводу барабану.

Номінальний момент, що передається муфтою:

.

Розрахунковий момент з'єднувальної муфти:

,H•м;

де - коефіцієнт, що враховує ступінь відповідальності механізму(дод.2, табл.2.8); - коефіцієнт, що враховує режим роботи механізму(дод.2, табл.2.8).

Вибираємо з'єднувальну муфту (дод.2, табл.2.9) .

Момент інерції вибраної муфти:

,кг•м².

Момент інерції ротора двигуна і муфти:

кг•м².

Результати вибору муфти зведемо в таблицю 2.5.

Таблиця 2.5- Вибір роз'єднувальної муфти механізму підйому

Момент статичного опору на валу двигуна в період пуску		17
Номінальний момент, що передається муфтою		17
Коефіцієнт, що враховує ступінь відповідальності механізму		1,3
Коефіцієнт, що враховує режим роботи механізму		1,1
Розрахунковий момент з'єднувальної муфти		24,31
Діаметр шківа вибраної муфти		90
Момент вибраної муфти		31,5
Момент інерції вибраної муфти		0,013
Момент інерції ротора двигуна і муфти		0,128

2.3.4 Перевірка двигуна за фактичними швидкості підйому, часу та прискорення при пуску

Фактична частота обертання барабану:

,об/хв.

Фактична швидкість підйому:

м/с.

Відхилення фактичної швидкості від найближчої стандартної:

%;

де - найближче стандартне значення номінальної швидкості (дод.2, табл.2.10), м/с.

Перевірка за відхиленням фактичної швидкості від найближчої стандартної:

?%;

Фактичний час пуску при підйомі:

де - коефіцієнт, що враховує вплив обертових мас приводу.

Перевірка за фактичним часом пуску при підйомі:

? ;

де - допустимий час пуску (дод.2, табл.2.12).

Фактичне прискорення при пуску:

, м/с².

Таблиця 2.6 - Перевірка двигуна механізму підйому за фактичними значеннями швидкості підйому, часу та прискорення при пуску

Фактична частота обертання барабану	,об/хв	18,3
Фактична швидкість підйому вантажу	м/с	0,092
Найближче значення із ряду стандартних швидкостей		0,1
Відхилення фактичної швидкості підйому від найближчої стандартної	,%	8,7
Допустиме відхилення фактичної швидкості підйому від найближчої стандартної	,%	10
Коефіцієнт, що враховує вплив обертових мас приводу механізму		1,2
Фактичний час пуску при підйомі вантажу	,с	0,127
Орієнтовний час пуску	,с	2
Фактичне прискорення при пуску	, м/с2	0,72
Найбільше допустиме прискорення механізму підйому	, м/с2	0,8

2.3.5 Перевірка двигуна за нагріванням

Оскільки графік дійсного завантаження механізму не заданий, скористаємося усередненим графіком використання механізму по вантажопідйомності([2],рис. 1.8,а), побудованим на основі досвіду експлуатації крану. Згідно графіку, за час циклу механізм працюватиме з номінальним вантажем кг - 4 раз, з вантажем кг - 3 раз, з вантажем кг - 3 рази. Тобто ; ; ;.

Визначимо моменти, що розвиваються двигуном і час його пуску при підйомі і опусканні вантажу в різні періоди роботи механізму.

Оскільки механізм працює з навантаженням, відмінним від номінального, в таблиці введемо поправку на значення ККД згідно з рисунком 2.9. Для різних значень вантажопідйомності визначають натяг канату на барабані, момент при підйомі вантажу, час пуску при підйомі, а також натяг канату на барабані при опусканні вантажу.

Натяг канату біля барабану при підйомі вантажу:

, Н.

Момент при підйомі вантажу:

, Н•м.

Час пуску при підйомі:

Натяг канату біля барабану при опусканні вантажу:

, Н.

Момент при опусканні вантажу:



, Н•м.

Час пуску при опусканні:

Результати розрахунків зведемо в таблицю 2.7.

Таблиця 2.7 - Розрахунок моментів та часу пуску підйому та опускання при різних значеннях вантажопідйомності

Назва показника	Познач.	Одиниці вимір.	Результати розрахунку при масі вантажу, кг
			1630	163	81,5
ККД		-	0,76	0,4	0,3
Натяг канату біля барабану при підйомі вантажу		Н	3971	999,39	666,26
Момент при підйомі вантажу		Н•м	17	4,23	2,86
Час пуску при підйомі		с	0,127	0,126	0,125
Натяг канату біля барабану при опусканні вантажу		Н	3038,16	159,9	59,96
Момент при опусканні вантажу		Н•м	10,4	0,55	0,21
Час пуску при опусканні		с	0,104	0,11	0,11

Середня висота підйому вантажу:

,м.

Час руху з встановленою швидкістю:



,с.

Сумарний час пуску при підйомі та опусканні вантажу за цикл роботи механізму:

Загальний час ввімкнення двигуна за один цикл:

с.

Середньоквадратичний момент двигуна:

Н•м.

Середньоквадратична потужність двигуна:

,кВт.

Перевірка електродвигуна за нагріванням виконується за умовою:

;

Результати перевірки двигуна за нагріванням зведемо в таблицю 2.7.



Таблиця 2.8 - Перевірка двигуна механізму підйому за нагрівання

Середня висота підйому вантажу		9,6
Час руху з встановленою швидкістю		104,3
Сумарний час пуску при підйомі та опусканні вантажу за цикл роботи механізму		2,16
Загальний час ввімкнення двигуна за один цикл		2088,16
Середньоквадратичний момент двигуна		11,24
Середньоквадратична потужність електродвигуна		1,08

Перевірка електродвигуна за нагріванням виконується

2.4 Вибір гальмівних пристроїв

Гальмівний момент:

,Н•м;

де - ККД приводу від валу барабану до гальмівного валу.

Необхідний гальмівний момент:

,Н•м;

де - коефіцієнт запасу гальмування(дод.1, табл.1.11).

Час гальмування при опусканні:



Шлях гальмування механізму підйому вантажу:

,м

де - коефіцієнт, що визначається з додатку 1, таблиці 1.12.

Максимальний час гальмування:

с.

При цьому повинна виконуватись умова:

;

Сповільнення при гальмуванні:

,м/с².

Результати вибору та перевірки гальмівних пристроїв зведемо в таблицю 2.9.

Таблиця 2.9 - Вибір гальмівних пристроїв механізму підйому

Гальмівний момент	,Н•м;	6,99
Коефіцієнт запасу гальмування		1,5
Тип гальмівного пристрою	-	ТКГ-160
Діаметр гальмівного шківа
Необхідний гальмівний момент	,Н•м	150
Час гальмування при опусканні вантажу	,с	0,31
Шлях гальмування механізму підйому вантажу	s,м	0,046
Максимальний час гальмування		1
Сповільнення при гальмування	,м/с2	0,092

Перевірки за часом гальмування та за максимальним допустимим сповільненням виконуються.



3. РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПЕРЕСУВАННЯ МОСТА

3.1 Визначення опору руху

Орієнтовна маса мостового крану:

,т;

де - довжина крану, м.

Діаметр валу (осі) ходового колеса:

,м;

де - визначимо діаметр ходових коліс (дод.2, табл.2.1), м.

Опір тертя при русі крану по прямому рейковому шляху:

,Н;

де - коефіцієнт тертя в підшипниках опор валу ходових коліс; - коефіцієнт тертя кочення ходових коліс по рейках (дод.2, табл.2.2.)

Опір від нахилу шляху:

,Н;

де - кут нахилу шляху (дод.2, табл.2.3).

Загальний опір руху крану:

,Н;

де - опір від вітрового навантаження, Н.

Результати розрахунку зведемо в таблицю 3.1.

Таблиця 3.1- Визначення опору крану

Маса крану	,т	11,618
Діаметр ходових коліс	,мм	500
Коефіцієнт тертя коліс по рейках		0,0005
Коефіцієнт тертя в підшипниках		0,02
Діаметр валу колеса	,мм	100
Коефіцієнт, що враховує додаткові опори від тертя ходових коліс		2,5
Опір тертя	,Н	1945
Кут нахилу шляху	,град.	0,001
Опір від нахилу шляху	,Н	2,26
Опір руху моста	,Н	1947,26

3.2 Вибір електроприводу

3.2.1 Вибір двигуна

Статична потужність двигуна механізму пересування моста:

,кВт.

Вибираємо двигун (дод.2, табл. 2.5.

Номінальний момент на валу двигуна:

,H•м.



Частота обертання ходових коліс:

,об/хв.

Передаточне число механізму:

.

Середній пусковий момент двигуна:

,H•м;

Результати вибору двигуна зведемо в таблицю 3.2

Таблиця 3.2 - Вибір двигуна механізму пересування моста

Статична потужність		2,74
Тип двигуна	-	MTF 011-6
Потужність двигуна		3,1
Частота обертання двигуна		785
Момент інерції двигуна		0,029
Номінальний момент на валу двигуна		57
Мінімальна кратність пускового моменту		1,25
Максимальна кратність пускового моменту		2,5
Частота обертання ходових коліс		12,23
Загальне передаточне число привода механізму	u	64,19
Середній пусковий момент двигуна		70,68



3.2.2 Вибір редуктора

Приймаємо до встановлення в приводі проектованого механізму пересування два однакових редуктори, на кожен з яких припадає потужність:

,кВт.

Розрахункова потужність на валу редуктора:

,кВт;

де -коефіцієнт, що враховує умови роботи редуктора (дод.2, табл. 2.6).

Вибираємо редуктор (дод.2, табл. 2.7.

Результати вибору редуктора зведемо в таблицю 3.3.

Таблиця 3.3- Вибір редуктора механізму підйому

Статична потужність, що припадає на кожен редуктор	,кВт	1,37
Коефіцієнт, що враховує умови роботи редуктора		1,25
Розрахункова потужність редуктора		1,713
Типорозмір редуктора	-	ВК-475
Потужність редуктора		1,8
Передаточне число редуктора		109,61

3.2.3 Вибір з'єднувальної муфти

Номінальний момент, що передається муфтою, рівний моменту статичних опорів на валу двигуна:

,H•м;

Розрахунковий момент з'єднувальної муфти:

,H•м;

Вибираємо пружну втулочно-пальцеву з'єднувальну муфту (дод.2, табл.2.9). Момент інерції вибраної муфти:

,кг•м².

Для трансмісійного валу передбачаємо також проміжні муфти з боку ходових коліс. Кількість муфт на швидкохідному валу позначимо .

Результати вибору муфти зведемо в таблицю 3.4.

Таблиця 3.4- Вибір роз'єднувальної муфти механізму пересування моста

Номінальний момент, що передається муфтою		34,28
Коефіцієнт, що враховує ступінь відповідальності механізму		1,2
Коефіцієнт, що враховує режим роботи механізму		1,1
Розрахунковий момент з'єднувальної муфти		45,25
Розрахунковий момент однієї з'єднувальної муфти		22,63
Діаметр шківа вибраної муфти		90
Момент вибраної муфти		31,5
Момент інерції вибраної муфти		0,0013
Маса вибраної муфти		1,6

3.2.4 Розрахунок фактичних значень швидкості, часу пуску та прискорення

Фактична швидкість пересування моста:



,м/с.

Відхилення фактичної швидкості від найближчої стандартної:

%;

де - найближче стандартне значення номінальної швидкості (дод.2, табл.2.10), м/с.

Перевірка за відхиленням фактичної швидкості від найближчої стандартної:

?%;

Приймаємо загальне число ходових коліс, кількість приводних коліс, коефіцієнт зчеплення ходових коліс з рейками, коефіцієнт запасу зчеплення та коефіцієнт, що враховує додаткові опори від тертя ходових коліс, згідно з [1], п.2.6.

Максимально допустиме прискорення моста за умовою зчеплення коліс з рейками:

,м/с².

де - число ходових коліс, - число приводних коліс, - коефіцієнт зчеплення з рейками при роботі в приміщенні, - коефіцієнт запасу зчеплення (дод.2, табл. 2.11), - коефіцієнт, що враховує додаткові опори від тертя ходових коліс.

Найменший допустимий час пуску:

,с.

Таблиця 3.5 - Розрахунок фактичних значень швидкості підйому, часу пуску та прискорення

Фактична швидкість пересування моста	м/с	0,586
Найближче значення із ряду стандартних швидкостей		0,63
Відхилення фактичної швидкості підйому від найближчої стандартної	,%	6,9
Допустиме відхилення фактичної швидкості підйому від найближчої стандартної	,%	10
Число ходових коліс		4
Число приводних коліс		2
Коефіцієнт зчеплення ходових коліс з рейками		0,15
Коефіціент запасу зчеплення		1,2
Коефіцієнт, що враховує додаткові опори від тертя ходових коліс		2,5
Найбільше допустиме прискорення механізму пересування моста	, м/с2	0,49
Найменший допустимий час пуску	,с	1,196

Повний опір руху без вантажу:

Момент статичних опорів на валу двигуна для механізму пересування моста без вантажу:



,Н•м.

Момент інерції всіх муфт швидкохідного валу:

, кг•м².

Момент інерції ротора двигуна і муфт:

,кг•м².

Фактичний час пуску механізму без вантажу:

,с.

Таблиця 3.6 - Перевірка часу пуску механізму пересування моста без вантажу

Повний опір руху без вантажу		854,8
Момент статичних опорів на валу двигуна для механізму пересування моста без вантажу	,Н•м.	4,69
Момент інерції всіх муфт швидкісного валу	, кг•м2	0,0078
Момент інерції ротора		0,0,0368
Коефіцієнт, що враховує вплив обертових мас приводу механізму		1,2
Фактичний час пуску механізму без вантажу	,с	3,1
Найбільш допустимий час пуску	,с	8



3.2.5 Перевірка двигуна за нагріванням

Оскільки графік дійсного завантаження механізму не заданий, скористаємося усередненим графіком використання механізму по вантажопідйомності(рис. 2.8,в), побудованим на основі досвіду експлуатації крану. Згідно графіку, за час циклу механізм працюватиме з номінальним вантажем кг - 1 раз, з вантажем кг - 5 разів, з вантажем кг - 1 раз, з вантажем кг - 3 рази. Тобто ; ; ; .

Визначимо моменти, що розвиваються двигуном і час його пуску при підйомі і опусканні вантажу в різні періоди роботи механізму. Результати розрахунків зведемо в таблицю 2.1.

Оскільки механізм працює з навантаженням, відмінним від номінального, в таблиці введемо поправку на значення ККД згідно з рисунком 2.9. Для різних значень вантажопідйомності визначають натяг канату на барабані, момент при підйомі вантажу, час пуску при підйомі, а також натяг канату на барабані при опусканні вантажу.

Маса мостового крану:

, т.

Опір тертя при русі крану по прямому рейковому шляху:

, Н.

Опір від нахилу шляху:

, Н.



Загальний опір руху крану:

, Н.

Момент статичних опорів на валу двигуна:

, Н•м;

Час пуску механізму в різні періоди роботи з різним навантаженням:

, с.

Результати розрахунків зведемо в таблицю 3.7.

Таблиця 3.7 - Розрахунок моментів та часу пуску при різних значеннях вантажопідйомності

Назва показника	Познач.	Одиниці вимір.	Результати розрахунку при масі вантажу, кг
			1630	1141	978
ККД		-	0,71	0,7	0,69
Опір руху крану		Н	858,76	824,14	812,6
Момент статичних опорів		Н•м	2,76	2,69	2,68
Час пуску при механізму		с	1,98	1,93	1,92

Час руху з встановленою швидкістю:



Сумарний час пуску:

Загальний час ввімкнення двигуна за один цикл:

Середньоквадратичний момент двигуна:

Середньоквадратична потужність двигуна:

,кВт.

Перевірка електродвигуна за нагріванням виконується за умовою:

;

Результати перевірки двигуна за нагріванням зведемо в таблицю 3.8.

Таблиця 3.8 - Перевірка двигуна механізму пересування за нагрівання

Час руху з встановленою швидкістю		40,96
Сумарний час пуску за цикл роботи механізму		19,47
Загальний час ввімкнення двигуна за один цикл		838,67
Середньоквадратичний момент двигуна		10,94
Середньоквадратична потужність електродвигуна		0,9

Отже, перевірка електродвигуна за нагріванням виконується.

3.3 Перевірка запасу зчеплення

Фактичне прискорення руху моста без вантажу при пуску:

,м/с².

Сумарне навантаження на приводні колеса:

,Н.

Фактичний коефіцієнт запасу зчеплення при пуску здійснюється для випадку роботи крану без вантажу:

.

Перевірка запасу зчеплення здійснюється за умовою:

.



Таблиця 3.9 - Перевірка запасу зчеплення

Фактичне прискорення крану без вантажу при пуску	,м/с2	0,189
Сумарне навантаження на приводні колеса	,Н	49000
Фактичний коефіцієнт запасу зчеплення при пуску здійснюється для випадку роботи крану без вантажу		8,78

3.4 Вибір гальмівних пристроїв

Максимальне допустиме сповільнення крану при гальмуванні:

,м/с².

Час гальмування:

,с.

Опір тертя ходових коліс при гальмуванні крану без вантажу:

Момент статичних опорів на гальмівному валу при гальмуванні крану:

,H•м.

Момент сил інерції при гальмуванні крану без вантажу:

,H•м.

Розрахунковий гальмівний момент на валу гальмівного пристрою:

,H•м.

Вибираємо гальмівний пристрій ( дод.2, табл.2.14.)

Мінімальна довжина шляху гальмування:

,м.

Фактична довжина шляху гальмування:

,м.

Таблиця 3.10- Вибір гальмівних пристроїв

Максимальне допустиме сповільнення крану при гальмуванні	,м/с2	0,652
Час гальмування	,с	0,9
Опір тертя ходових коліс при гальмуванні крану без вантажу		587,9
Момент статичних опорів на гальмівному валу при гальмуванні крану	,H•м	0,95
Момент сил інерції при гальмуванні крану без вантажу	,H•м	36,95
Розрахунковий гальмівний момент на валу гальмівного пристрою	,H•м	36
Тип гальмівного пристрою	-	КТГ-160
Момент гальмівного пристрою	,H•м	100
Розрахунковий коефіцієнт	С	1,5
Мінімальна довжина шляху гальмування	,м	0,229
Фактична довжина шляху гальмування	,м	0,264



4. РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПЕРЕСУВАННЯ ВІЗКА

4.1 Визначення опору руху

Діаметр валу (осі) ходового колеса:

,м;

де - визначимо діаметр ходових коліс (дод.2, табл.2.1), м.

Опір тертя при русі крану по прямому рейковому шляху:

де ; - коефіцієнт тертя в підшипниках опор валу ходових коліс; - коефіцієнт тертя кочення ходових коліс по рейках (дод.2, табл.2.2).

Опір від нахилу шляху:

,Н;

де - кут нахилу шляху (дод.2, табл.2.3).

Загальний опір руху крану:

,Н;

де - опір від вітрового навантаження, Н.



Таблиця 4.1- Визначення опору руху крану

Діаметр ходових коліс	,м	0,25
Коефіцієнт тертя коліс по рейках		0,0003
Коефіцієнт тертя в підшипниках	f	0,02
Діаметр валу колеса		0,05
Коефіцієнт, що враховує додаткові опори від тертя ходових коліс		2
Опір тертя	,Н	204,68
Кут нахилу шляху	, град	0,002
Опір від нахилу шляху	,Н	0,56
Опір руху візка	,Н	205,24

4.2 Вибір електроприводу

4.2.1 Вибір двигуна

Статична потужність механізму пересування візка:

,кВт.

Необхідна потужність двигуна:

, кВт;

де кВт - тепловий коефіцієнт (дод.2, табл.2.16)

Вибираємо двигун (дод.2, табл. 2.5):



Таблиця 4.2 - Вибір двигуна механізму пересування візка

Статична потужність	Рс, кВт	2,25
Тепловий коефіцієнт	т	1,3
Необхідна потужність	, кВт	1,73
Тип двигуна	--	MTF 011-6
Потужність двигуна	, кВт ДВ 7	2
Частота обертання двигуна	, хв1. дв 7	800
Момент інерції двигуна	, кг* м2 дв 7	0,021
Номінальний момент на валу двигуна	, Нм дв	40
Тривалість ввімкнення двигуна	ТВ ,% дв 7	15

4.2.2 Перевірка двигуна методом еквівалентного ККД

Здійснимо перевірку вибраного двигуна за тепловим режимом.

Мінімально допустима потужність двигуна:

кВт,

де - еквівалентний коефіцієнт (дод.2, табл.2.17); - коефіцієнт запасу (дод.2, табл.2.17); - базовий еквівалентний ККД при русі двигуна з встановленою швидкістю, коли число його ввімкнень за одиницю часу (дод.2, табл.2.16); - поправочний коефіцієнт, що враховує відхилення фактичних значень напруги від номінального; - поправочний коефіцієнт, який необхідно вводити в розрахунок у випадках неспівпадання тривалості ввімкнення при регулюванні частоти обертання (дод.2, табл.2.17) із значенням базової тривалості ввімкнення при регулюванні

;

- коефіцієнт, що враховує співвідношення між постійними та змінними втратами залежно від конструкції, системи вентиляції та режимів роботи двигуна і визначається за графіками (рис. 2.10); - коефіцієнт, що визначає ступінь впливу динамічних втрат на нагрівання електродвигуна (дод.2, табл.2.16); - узагальнений еквівалентний ККД при повному використанні двигуна, що визначається згідно з графіками (рис.2.11) залежно від типу електроприводу та еквівалентного числа ввімкнень:

,

де - число ввімкнень кранового механізму в одиницю часу (дод.2, табл.2.17).

Таблиця 4.3 - Перевірка двигуна за тепловим режимом

Еквівалентний коефіцієнт		0,6
Коефіцієнт запасу		1
Базовий еквівалентний ККД		0,81
Коефіцієнт, що враховує відхилення напруги		1
Базова тривалість ввімкнення при регулюванні частоти обертання		0,05
Тривалість ввімкнення при регулюванні частоти обертання		0,075
Коефіцієнт регулювання	Kр р	0,97
Коефіцієнт втрат		1,05
Динамічний коефіцієнт		1,25
Число ввімкнень кранового механізму	Z	150
Еквівалентне число ввімкнень	Z'	653,57
Узагальнений еквівалентний ККД		0,68
Мінімальна допустима потужність двигуна	кВт доп 7	1,66

Максимально можливий момент статичного навантаження, приведений до валу двигуна:

,Н•м.

Динамічний момент за умовою забезпечення необхідного прискорення:

, Н•м.

Перевірка двигуна за можливістю забезпечення необхідного пускового моменту здійснюється за умовою:

,

де - коефіцієнт запасу по моменту.



Таблиця 4.4 - Перевірка двигуна за можливістю забезпечення необхідного пускового моменту

Коефіцієнт запасу по моменту		1,15
Максимально можливий момент статичного навантаження	, Нм ст.шах 7	26,86
Динамічний момент	, Нм	0,81
Допустимий пусковий момент	, Нм доп 7	31,82

Умова виконується, отже двигун вибрано правильно.

5. ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ДВИГУНІВ КРАНОВИХ МЕХАНІЗМІВ

Електроенергію до кранів підводять від загальної мережі змінного струму чи від перетворювальних установок постійного струму. Оскільки механізми крану разом з електрообладнанням перемішуються відносно джерела живлення, струмопровід до них здійснюється за допомогою контактних проводів - тролеїв - чи гнучким кабелем. Тролейний струмопровід виконується жорсткими тролеями з профільованої сталі у вигляді кутників, двотаврів, рейок чи швелерів. Гнучкий кабель застосовується лише в особливих випадках: коли недопустиме встановлення тролеїв (вибухонебезпечні приміщення та ін.); коли тролеї не можуть бути розміщені; коли підйомно-транспортні механізми застосовуються рідко (короткочасний режим роботи). Тролеї монту...