Расчет механизма передвижения

 

 

Расчет механизмов передвижения кранов мостового типа заключается в подборе и расчете ходовых колес, определении сопротивлений передвижению, выборе и проверке двигателей, редукторов, валов, муфт и тормозов.

Кинематические схемы привода механизмов передвижения мостовых кранов могут быть (рис. 2.10): а) с центральным приводом и тихоходным валом; б) с центральным приводом и быстроходным валом; в) раздельным приводом.

Рис. 2.10. Основные схемы привода механизмов передвижения мостовых кранов:

а — с центральным приводом и тихоходным валом; б — с центральным приводом и быстроходным валом; в — с раздельным приводом; 1 — ходовое колесо; 2 — муфта; 3 — вал промежуточный; 4 — редуктор; 5 — тормоз; 6 — электродвигатель

Табл. 2.10. Расчетные уклоны постоянного пути кранов

Тип машины	Уклон пути
Мостовые краны	0,001
Тележки мостовых кранов	0,002
Портальные краны	0,003
Тали	0,001
Козловые краны	0,003
Башенные краны	0,005

Общее сопротивление (Н) передвижению крана (тележки) от статических нагрузок

F пер = F тр + F укл + F в,

(2.39)

где F _тр — сопротивление трения; F _укл — сопротивление от уклона пути; F _в — сопротивление от ветровой нагрузки (см. параграф 1.4), F _в = F ^р [см. (1.26)].

Сопротивление трения при движении крана (тележки) по прямому рельсовому пути

F тр = k р(m + Q) g ,

(2.40)

где Q — номинальная грузоподъемность, кг (см. параграф 1.1). Остальные обозначения см. в пояснениях к формулам (1.81) и (1.82).

Сопротивление от уклона пути

F укл =(m + Q) g sin a,

(2.41)

где a — угол наклона пути; sin a = tg a — уклон пути (табл. 2.10).

Статическая мощность двигателя (кВт), необходимая для привода механизма передвижения крана (тележки)

P с = ,

(2.42)

где u _пер — номинальная скорость передвижения, м/с; h— КПД механизма (см. табл. 1.18).

Номинальная мощность двигателя должна быть равна или несколько больше статической мощности.

Выбранный двигатель проверяется по ускорению при пуске

а = u пер / t п £ а max,

(2.43)

где t _п — время пуска (разгона) механизма, с; а _max — максимально допустимое ускорение [см. (1.81)].

Если для соблюдения условия a £ а _max принимается двигатель мощностью Р_дв < Р_с, он должен быть проверен по нагреву (см. параграф 1.7).

Проверка запаса сцепления при пуске производится для случая работы крана (тележки) без груза по условию

k j = ,

(2.44)

где F _пp — суммарная нагрузка на приводные ходовые колеса (без груза), Н; — полное сопротивление передвижению без груза, Н. Остальные обозначения см. в пояснениях к формулам (1.81)…(1.82).

Суммарная нагрузка на приводные колеса, согласно рис. 2.11,

F пр = F А + F В,

F _А и F _В — см. формулы (2.52) и (2.53) при Q = 0.

Приближенно можно принимать

F пр = mgz пр/ z,

При раздельном приводе механизма передвижения мостовых кранов следует проверить запас сцепления при пуске для аварийного случая (при работе только одного привода и расположении тележки без груза у неработающего привода). При этом

k j = ,

(2.45)

где — суммарная нагрузка на приводные колеса со стороны работающего привода, Н.

Более высокий запас сцепления будет при ускорениях (замедлениях), принсдепных в табл. 1.26. При этом должны быть обеспечены соответствующие характеристики привода (мощность двигателя, скорость передвижения, число приводных колес, момент тормоза и др.).

Момент статических сопротивлений на валу тормоза механизма передвижения (Н·м) при неблагоприятном сочетании нагрузок во время торможения

Т = Т - Т - Т ,

(2.46)

где Т — момент сил трения при торможении, Н·м,

Т = ,

(2.47)

— сопротивление трения ходовых колес при торможении, Н:

= mg ,

(2.48)

Т — момент сопротивления движению от уклона пути, Н·м:

Т = mg ,

(2.49)

где — сопротивление от уклона пути при торможении:

= mg sin a,

(2.50)

Т — момент от ветровой нагрузки, Н·м:

Т = ,

(2.51)

h_т — КПД механизма передвижения при торможении; и _т — общее передаточное число между валом тормоза и ходовыми колесами.

Расчетный тормозной момент определяется по формуле (1.79).

Опорные нагрузки на ходовые колеса кранов мостового типа, согласно рис. 2.11:

F А = + m мex g + m каб g + F A1 + + F A3 ;

(2.52)

 

F В = + m мex g + m каб g + F A1 + + F A3 ;

(2.53)

 

F C = + + F A2 + F A4 + +

(2.54)

 

F D = + + F A2 + F A4 ;

(2.55)

Наибольшая нагрузка на ходовые колеса будет при L ₁ = 0 и при L ₁ = L – L ₄.

Опорные нагрузки на ходовые колеса тележки мостового крана, согласно рис. 2.11:

F А1 = (m т + Q) g -(F + F ) ;	(2.56)
F А2 = (m т + Q) g +(F + F ) ;	(2.57)
F А3 = (m т + Q) g -(F + F ) ;	(2.58)
F А4 = (m т + Q) g +(F + F ) ;	(2.59)

В формулах (2.52)...(2.59): Q — номинальная грузоподъемность крана, кг; m _м, m _т, m _тp, m _мех, m _каб — масса соответственно моста, тележки, тролеев на мосту, привода механизма передвижения, кабины с аппаратурой, кг; — ветровая нагрузка на кран в рабочем состоянии, воспринимаемая конструкцией крана (см. параграф 1.3), Н: — горизонтальная инерционная нагрузка на кран от его веса, Н; F — ветровая нагрузка на кран в рабочем состоянии, воспринимаемая грузом, Н; F — горизонтальная инерционная нагрузка на кран от груза, Н; , — ордината точки приложения нагрузки соответственно и относительно головки подкранового рельса, м; — ордината оси барабана относительно подтележечного рельса, м.

Рис. 2.11. Расчетная схема для определения опорных нагрузок ходовых колес моста и тележки мостового крана

Опорные нагрузки на ходовые колеса рельсоповоротных кранов переменны и зависят не только от действующих нагрузок, но и от положения поворотной части крана относительно его неповоротной части.

Согласно рис. 2.12, опорные нагрузки:

F А = + F в + М - М ;	(2.60)
F В = + F в - М - М ;	(2.61)
F С = + F в + М + М ;	(2.62)
F D = + F в - М + М ;	(2.63)

где m _н — масса неповоротной части, кг; F _B — вертикальная составляющая равнодействующей всех сил, действующих на поворотную часть, Н; х ₀ — расстояние от силы F _B, до центра симметрии неповоротной части, м; a — угол между радиусом R и продольной осью крана, град; М — сумма моментов сил F _B и F _Г, действующих на неповоротную часть, Н·м; M = F _B R + F _Г H; R — расстояние от точки приложения силы F _B до оси вращения крана, м; F _Г— горизонтальная составляющая равнодействующей всех сил, действующих на поворотную часть, Н; L, l, Н — см. рис. 2.12.

Угол a, при котором данные опорные нагрузки будут наибольшими, определится после приравнивания нулю производной соответствующей нагрузки.

	При неровностях рельсового пути и жесткой раме неповоротной части возможно опирание крана только в трех точках (опора В теряет контакт с рельсом — см. рис. 2.12). Такие условия характерны для башенных кранов. При этом   F А = - М ; (2.64)   F C = F B + М ; (2.65)
Рис. 2.12. Схема для определения опорных нагрузок ходовых колес стреловых кранов
F D = - М .	(2.66)

Максимальная нагрузка па наиболее нагруженную опору

F = F B + М ,

(2.67)

где b — см. рис. 2.12.

Допустимые нагрузки на колеса приведены в табл. III.2.2. Расчет ходовых колес на контактную прочность см. параграф 2.4 и РТМ 24.090.28—77.

Примерная последовательность расчета механизма передвижения крана (тележки):

1) определяется масса крана (тележки) [см. параграф 1.2];

2) определяется общее сопротивление передвижению крана (тележки) [см. (2.39)];

3) определяется общая статическая мощность для привода механизма по (2.42);

4) составляется кинематическая схема механизма и выбирается двигатель (см. параграф III.3). В случае раздельного привода механизма (см. параграф 2.2) статическая мощность каждого двигателя (с учетом возможного неравномерного распределения нагрузки на каждый из них) принимается равной (0,5...0,6) Р _с;

5) определяется частота вращения ходовых колес:

n к= ;

 

6) определяется требуемое передаточное число привода согласно (2.36);

7) определяется расчетная мощность редуктора [см. (1.101) или (1.102)] и выбирается редуктор (см. параграф Ш.4);

8) определяются расчетные моменты соединительных муфт [см. (1.103)] и выбираются муфты по табл. III.5.1...111.5.9;

9) определяется фактическая скорость передвижения и проверяется соответствие ее данным табл. 1.2;

10) определяется максимально допустимое ускорение при пуске [см. (1.81)] по условию сцепления колес с рельсами;

11) определяется наименьшее допускаемое время пуска согласно (2.43).

12) проверяется двигатель на время пуска и на нагрев (см. параграф 1.7). Полученное время пуска должно соответствовать данным табл. 1.19;

13) проверяется запас сцепления ходовых колес с рельсами при пуске [см. (2.44) и (2.45)];

14) определяется максимальное допустимое замедление по (1.82) и проверяется его соответствие данным табл. 1.26; принимается меньшее значение;

15) определяется время торможения согласно (2.43) при а_{т ах} = а ;

16) определяется момент статических сопротивлений на тормозном валу при торможении без груза по (2.46);

17) определяется момент сил инерции при торможении без груза по (1.62);

18) по (1.79) определяется расчетный тормозной момент на валу тормоза при торможении без груза и выбирается тормоз по табл. Ш.5.11...III.5.14.

Определение тормозного момента для торможения крана (тележки) с грузом, при попутном ветре и при уклоне пути в сторону движения производится с учетом этих факторов. Во избежание резкого торможения при отсутствии последних может применяться двухступенчатое торможение. Подробнее см. [1] и РТМ 24.090.28—77;

19) определяется минимальная длина пути торможения S по табл. 1.26;

20) определяется фактическая длина пути торможения S _ф согласно (1.75) и проверяется условие S _ф ³ S;

21) производится расчет на прочность отдельных элементов механизма (ходовых колес и др.).