Механизм привода передвижения крана грузоподъемностью 32т

Электроаппаратура управления приводами размещается  в шкафах установленных на мосту  крана. Здесь же располагаются ящики  резисторов. Для проведения операций обслуживания механизмов и электрооборудования предусмотрен выход на мост из кабины через люк. Питание электродвигателей осуществляется по цеховым троллеям. Для подвода электроэнергии применяют токосъемы скользящего типа, прикрепленные к металлоконструкции крана. Привод ходовых колес осуществляется от электродвигателя через редуктор и трансмиссионный вал.

Мостовой кран весьма удобен для использования, так  как благодаря перемещению по крановым путям, располагаемым в  верхней части цеха, он не занимает полезной площади. Мостовые двухбалочные краны применяются для подъема и перемещения груза в помещениях, производственных цехах, складах или под навесом при температуре окружающей среды в пределах от -20°С до +40°С, либо от -40°С до +40°С.

Мостовые двухбалочные краны в зависимости от назначения и характера выполняемой работы могут комплектоваться различными грузозахватными органами: крюками, грейферами, электромагнитами, траверсами и специальными захватами.

Рисунок 2.1 Кинематическая схема механизма передвижения крана.

Рисунок 2.2 Мостовой кран грузоподъемностью 32 тонны

2.2 Расчет  нагрузок на механизм передвижения  крана

Определение статического сопротивления движению:

 

m_кр=0.96Q+0.84L=0.96*32+0.84*22=30,738 т.  (2.1)

 

P_ст.мах=(m_гр..+m_кр)*g*k_н/4=(32000+30738)*9,81*1,1/4=169кН  (2.2)

 

P_ст.min= m_кр*g*0.9/4=30738*9.81*0.9/4=67,84 кН     (2.3)

 

Выбор колеса

Выбираем колесо К2РП-500 и К2РН-500

D=500мм, d=80мм, d_ц=100мм, B=100мм.

Выбор подтележечного рельса

Выбираем КР70 ГОСТ 4121-76 b=70мм.

 

m_т=8750(кг)—масса тележки;

f_п=0,015—коэффициент трения в подшипниках колес;

μ=0,04—коэффициент трения качения;

k_р=2,5—коэффициент учитывающий трение реборд о рельсы;

d_ц=100 (мм)—диаметр цапфы;

D_к=500 (мм)—диаметр колеса.

Подставляя  все значения в формулу  получаем:        

Сопротивление создаваемое уклоном:

 

W_у=(Q +m_кр)g∙i       (2.4)

 

i=0,001—расчетный уклон пути.

Подставляя  все значения в формулу получаем:

 

W_у=(32000+30738)∙9,81∙0,001=615,46 (Н).    (2.4)

 

Сопротивление создаваемое силами инерции.

 

W_ин=δ∙m_кр∙а                                                                    (2.5)

 

δ=1,25—коэффициент учитывающий инерцию вращающихся частей механизма;

а—ускорение при  разгоне;

 

a=(0,5..1)[a]            (2.6)

 

[a]=0,2 (м/с²)—допускаемое ускорение при разгоне.

 

а=1∙[a]=0,2 (м/с²)   (2.6)

 

Подставляя  все значения в формулу  получаем:

 

W_ин=1,25∙30738∙0,2=7684,5 (Н)    (2.4)

 

Сопротивление создаваемое силами трения

 

W_ТР.=( G_гр.+G_кр)*(2μ+f*d_ц)*к_доп/D=(313920+301540)*(2*0.5+ +0.015*100)*/500=3,077 кН    (2.7)

 

Сопротивление создаваемое раскачиванием груза  на гибкой подвеске

 

W_гиб.=(m_гр +m_п)*а=(313920+6740)*0,002=641,32Н   (2.8)

 

Полное сопротивление  передвижению крана.

 

Wт=W_у+ W_ин+ W_ТР+ W_гиб =615,46 +7684,5 +3077+641,32= =12018,28(Н).(2.9)

 

2.3 Контроль  состояния и оценка надежности  элементов привода по критериям прочности

2.3.1 Расчет ходовых  колес.

Местные напряжения при линейном контакте:

E_пр=2,1∙10⁵ (МПа)—приведенный модуль упругости.

В—рабочая ширина рельса;

B=b - 2r ; r=6 ;

b- полная ширина рельса; b=70мм.

B=70 – 2∙6= 58 мм.

R_к=250 (мм)—радиус колеса;

[σ]_см=850 (МПа)—допускаемое напряжение на смятие.

 

 

Рисунок 2.3 Колесо крановое К2РП-500 и К2РН-500по ГОСТ 3569-74.

 

2.3.2 Выбор двигателя.

Статическая мощность двигателя:

 

N_ст=Wт∙v_т/ψ∙η_{0           (2.10)}

 

v_т=2,5 (м/с)—скорость передвижения крана;

η₀=0,85 –КПД механизма передвижения крана.

Подставляя  все значения в формулу получаем:

 

N_ст=12018,28∙2,5/1,6∙0,85=22,1 (кВт).     (2.10)

 

Так как должно быть установлено два двигателя  и два редуктора, то с учётом неравномерности  нагрузки на каждый из приводов приходится

 

N=0.6N_ном=0,6*22,1=13,255 кВт      (2.11)

 

Выбираем два  электродвигателя МТКF 312-6.  Рис. 2.4

Некоторые технические  характеристики двигателя:

Мощность на валу ------------------------------------ 15кВт

Масса ------------------------------------------------------ 195 кг

Частота вращения вала -------------------------------- 930 об/мин

Момент инерции----------------------------------------0,3кг*м²

Рисунок 2.4 Габаритный чертеж двигателя MTKF 012-6.

 

 

2.3.3 Выбор редуктора.

Передаточное  отношение редуктора:

 

u_ред=n_дв/n_{кол               (2.12)}

 

n_дв=930(об/мин)—частота вращения вала двигателя.

n_кол—частота вращения колеса.(1/мин)

 

n_кол= v_кр/π∙D_{к       (2.13)}

 

Подставляя  все значения в формулу получаем:

n_кол=2,5∙60/3,14∙0,50=95,54 (об/мин)    (2.13)

Подставляя  все значения в формулу получаем:

u_ред=930/95,54=9,73     (2.12)

 

Т_дв.max=N_дв/w_дв=15000/(3,14*930/30)=154,1 Нм   (2.14)

 

T_ред.=Т_дв.max*U_p*n_р.=154,1*9,73*0,94=1410 Нм   (2.15)

 

Выбираем два  редуктора Ц2-250-10.

 

 

2.3.4 Выбор муфты.

Момент на муфте:

Для тихоходного  вала:

 

M=W_т∙ k_з ∙ D_к /2    (2.16)

 

k_з= k₁* k₂ =1,2∙ 1,2=1,44    ( коэффициент запаса прочности)

 

Подставляя  все значения в формулу получаем:

 

M=12018,28∙1,44∙0,50/2=4326,6 (Нм).    (2.16)

 

Выбираем муфту  зубчатую

Номинальный крутящий момент муфты М_М=6300(Нм).

Момент инерции----------------------------------------0,25 Н*м²

Для быстроходного  вала:

 

M=W_т ∙ (D_к /2 i_r∙ η₀ )∙ k_{з       (2.17)}

 

M=12018,28∙0,5/(2∙9,73∙0,85)∙1,44=523,1(Н).     (2.18)

 

Выбираем муфту  втулочно пальцевую МУВП-60, Рис.2.5 с диаметром тормозного шкива D_шк=275(мм).  

Момент инерции----------------------------------------1,5кгс*м²

 

Рисунок 2.5 Габаритный чертеж упругой втулочно-пальцевой муфты с тормозным шкивом по ОСТ 24.848.03-79 и ОСТ 24.848.04-79.

2.3.5 Выбор тормоза.

 

W_y0=α*G_кр=0.001*30,738 *9.81=301,54Н,   (2.19)

 

W_ин.0=δ*m_кр*a=1.25*30,738*0.05=1,92кН,    (2.20)

 

W_тр.0= G_кр*(2*μ+f*d_ц)/k_трол/D= =30,738*9.81(2*0.5+0.015*100)*1/500=     =1,5 кН,     (2.21)

 

T_y0=W_yo*r_k*n_k-T/u_мех=301,54*0,25*0,92/10=6,935Нм,   (2.22)

 

T_ин0=W_ин0*r_k*n_k-T/u_мех=1920*0,25*0,92/10=44,16Нм,  (2.23)

 

T_тр0= W_тр0*r_k/ u_мех* n_k-T=1500*0,25/10*0,92=40,76Нм,  (2.24)

 

T_тр.мех=k_зап*(T_y0 +T_ин0 -T_тр0)= 6,935+44,16-40,76= 10,33Нм.   (2.25)

 

Выбираем тормоз ТКГ 160-У2-50-380-40 Ост24.290.08.-82 

Ттн=89 Нм D_тш=160 мм, В_к=70мм, Р_шт=157Н, h_шт.мах=25мм, L_уст=200мм, m_тор=25кг.

 

 

2.4 Контроль  и оценка технического состояния  двигателя по критерию несущей  способности

Наибольшее  время разгона механизма:

 

t_{р. факт}=(ω_дв∙I_мех.р.)/(Т_п.ср.-Т_{ст. р.})   (2.26)

 

ω_дв—угловая скорость двигателя МТКH132L6.

 

ω_дв=π∙n_дв/30 =3,14∙930/30=97,34 (с^-1)   (2.27)

 

I_мех.р.—приведенный к валу двигателя момент инерции всех движущихся частей механизма.

 

I_мех.р.=I_вр+I_{пост.р.       (2.28)}

 

I_вр—момент инерции при разгоне всех вращающихся частей механизма, приведенный к валу двигателя.

 

I_вр=γ∙I_{1           (2.29)}

 

I₁—момент инерции вращающихся масс расположенных на первом валу.

 γ=1,2—коэффициент учета инерции вращающихся частей механизма расположенных на втором, третьем и последующих валах механизма.

 

I₁=I_дв+I_{м         (2.30)}

 

I_дв=0,3 (кг∙м²)—момент инерции ротора двигателя МТКH132L6.

I_м=0,25 (кг∙м²)—момент инерции муфты с тормозным шкивом.

Подставляя  все значения в формулу получаем:

 

I₁=0,3+0,25=0,55 (кг∙м²).     (2.30)

 

Подставляя  все значения в формулу получаем:

 

I_вр=1,2∙0,55=0,66 (кг∙м²).     (2.29)

 

I_пост.р.—момент инерции при разгоне поступательно движущихся частей механизма.

 

I_пост.р.=(m_пост∙r²_к)/(U²_мех∙η_мех)       (2.31)

 

m_пост—масса поступательно движущихся частей механизма.

 

m_пост= m_кр=30738 (кг)—масса крана

 

Подставляя все значения в формулу получаем:

U_мех=16 –общее передаточное число механизма.

η_мех=0,86 –общее КПД механизма.

r_б=0,25 (м)—радиус колеса механизма передвижения крана.

Подставляя  все значения в формулу получаем:

 

I_пост.р.=(30738 ∙0,25²)/(9,73²∙0,86)=23,6 (кг∙м²).    (2.31)

 

Подставляя  все значения в формулу  получаем:

 

I_мех.р.= 0,66+23,6=24,25 (кг∙м²).     (2.28)

 

Т_п.ср.—среднепусковой момент двигателя.

 

Т_п.ср.=Т_{дв. н}∙ψ_{п.ср        (2.32)}

 

Т_{дв. н}—номинальный момент двигателя.

 

Т_{дв. н}=N_дв/ω_дв=13255/97,34=136,17 (Нм)   (2.33)

 

ψ_п.ср=2,6—кратность среднепускового момента двигателя.

 

Подставляя  все значения в формулу  получаем:

 

Т_п.ср.=136,17∙2,6=354 (Нм).    (2.32)

 

Т_{ст. р.}—момент статических сопротивлений при разгоне приведенный к валу двигателя

 

Т_{ст. р.}=(W_ст∙r_б)/( U_мех∙η_мех)      (2.34)

 

W_ст=W_тр+W_{у           (2.35)}

 

W_тр=3077  (Н) –статические сопротивления трения.

 

W_у=615,46 (Н) –сопротивления создаваемые уклоном пути.

 

Подставляя  все значения в формулу  получаем:

 

W_ст=3077+615,46=3692,46 (Н).   (2.35)

 

r_к=0,25 (м)—радиус колеса

 

Подставляя  все значения в формулу получаем:

 

Т_{ст. р.}=( 3692,46 ∙0,25)/(9,73∙0,86)=110,3 (Нм).    (2.34)

 

Подставляя  все значения в формулу получаем:

 

t_{р. факт}=(97,34∙24,25)/( 354-110,3)=9,7(с).    (2.26)

 

Ускорение передвижения тележки:

 

a=v_к/ t_{р. факт}=2,5/9,7=0,25 (м/с²)      (2.36)

 

Полученное  значение ускорения а=0,25 (м/с²) превышает допустимое значение [a]=0,2 (м/с²), но т.к. движение тележки обеспечивается приводным барабаном, а не приводными колесами, то двигатель обеспечивающий данное ускорение разгона менять нецелесообразно, т.к. сцепление колес с рельсами не играет никакого значения (допустимое значение [a]=0,2 (м/с²) получено для кранов с приводными тележками).

 

2.5  Контроль и оценка технического  состояния тормоза

Наибольшее время торможения механизма:

 

t_{т. факт}=(ω_дв∙I_мех.т.)/(Т_тр.мех.+Т_ст.т)   (2.37)

 

I_мех.т.= I_вр+I_{пост.т         (2.38)}

 

I_пост.т.—момент инерции при торможении поступательно движущихся частей механизма.

 

I_пост.т.=(m_пост.∙r²_б∙ η_мех)/U²_{мех          (2.39)}

 

Подставляя все значения в формулу получаем:

 

I_пост.т.=( 30738∙0,25²∙0,86)/9,73²=17,45 (кг∙м²)     (2.39)

 

I_вр=0,66 (кг∙м²)—момент инерции при торможении всех вращающихся частей механизма, приведенный к валу двигателя.

Подставляя  все значения в формулу получаем:

 

I_мех.т.=0,66+17,45=18,11 (кг∙м²).   (2.38)

 

Т_{ст. т.}=(W_ст.т.∙r_к)/( U_мех∙η_мех)    (2.40)

 

W_ст.т.=W_тр.т.-W_{у        (2.41)}

 

W_тр.т.= W_тр/k_p=3077/2,5=1230,8 (Н)     (2.42)

 

k_р=2,5—коэффициент учитывающий трение реборд о рельсы.

W_у=615,46 (Н) –сопротивления создаваемые уклоном пути.

Подставляя  все значения в формулу получаем:

 

W_ст.т.=1230,8-615,46=615,34 (Н).   (2.41)

 

Подставляя  все значения в формулу  получаем:

 

Т_{ст. т.}=(615,34∙0,25)/(9,73∙0,86)=18,38 (Нм).    (2.40)

 

Т_тр.мех.= М_Т=89 (Нм)—расчетный тормозной момент.

 

Подставляя  все значения в формулу получаем:

 

t_{т. факт}=(97,34∙18,11)/(89+18,38)=16,41 (с).     (2.37)

 

Выбранный ранее  тормоз обеспечивает быстрое торможение механизма

 

2.6 Выбор  смазочных материалов и системы  смазывания подшипниковых узлов привода