Механизм поворота крана

 

Выбор и расчет колонны.

вес тали: 4,9 кН

Вес поворотной части крана Т_лов=m_уд*Q*L

m_уд – удельная металлоёмкость =0,25Т/(Тм)

 

Т_лов=0,25*2,5*6=3,75

С_лов=3,75*9,8=36,75 кН

М₄=(G_T+G)(G_пов-G_т)*1,8=176,4+57,33=233,73

 

Диаметр колонны

 

 

В качестве материала для колонны выбираем сталь 20, для которой [G]=40

 

 

принимаем D_к=0,5м

Выбор и расчет зубчатой передачи.

Принимаем модуль з.п.т.=5, число зубьев ведущей шестерни z=8,тогда диаметр делительной окружности D=40*22.75=910мм

число зубьев венца:182

Межцентровое расстояние R_н =1/2(D_B +D_m)=475мм

Расчет механизма поворота.

Определим действующие нагрузки и реакции в опорах:

1. Вертикальная реакция:

 

V=Q+G =4000кг =4т

 

Расчетная нагрузка на подшипник:

 

Q_p=k*V=1.4*5000=7000кг

 

где к- коэф. безопасности

По расчетной нагрузке(ГОСТ 6874,75)выбираем упорный шарикоподшипник 8216 с допускаемой статической грузоподъемностью Q=7990кг, внутренним диаметром d=40мм, наружным диаметром D=125мм.

2. Горизонтальная реакция:

Горизонтальную реакцию H определяем из равенства суммы моментов всех действующих сил относительно точки В.

 

 

H= QA+GC

 

Расчетная нагрузка на подшипник:

По расчетной нагрузке на подшипник выбираем однорядный подшипник статической грузоподъемностью 11,1 т внутренним диаметром d=95мм, наружным диаметром D=200мм, высотой В=45мм.

3. Общий статический момент:

Общий статический момент сопротивлению равен сумме моментов сил действующих на кран:

 

 

где: -сумма моментов сил трения в подшипниках опор,

 

=М_тр(d1)+M_тр(d2)+ M_тр(d3)

 

Момент сил трения в верхнем подшипнике

 

М_тр(d1)=Нf*d1/2=7500*0.015*0.1475/2=8.3 кг*м

 

где: f=0.015...0.02- приведенный коэф. трения шарикоподшипника.

d1=0.1475м- средний диаметр подшипника

Момент сил трения в упорном подшипнике:

 

M_тр(d3) = Vf*d3/2=5000*0,015*0,054/2=2,025кг*м

 

Момент сил трения в нижнем радиальном подшипнике:

 

т.к. d1=d2, то М_тр(d2)=Нf*d2/2=8,3кг*м

 

Момент сил, возникающих от наклона крана:

 

М_у(QF+G_c)*sin a=(2.5*6+2.5*1.5)0.02=0.375м

 

где а- угол наклона, принимаем а=1

Общий статический момент:

 

=8,3+8,3+2,025+375=393,6 кг*м

4. Момент сил инерции, при пуске привода:

 

где: I_в- суммарный момент инерции масс груза, крана, механизма поворота, приведенной к оси вращения крана.

 

I_в=δ(I_тр+I_кр)= 1,2(9172,8+573,3)=11695кг*м*с²

I_тр= m_гр* А²=254,8*6²=9172,8 кг*м*с²

I_кр= m_кр* ε²= 254,8*1,5²=573,3 кг*м*с²

m_кр=G_кр/s =2500/9,81=254,8 кг*с*м*с²

 

ω_к - угловая скорость поворота

 

ω_к= π*n_кр/30= 3,14*1/30=0,105 рад/с

 

Расчетная мощность двигателя

 

 

где ψ_ср=1,5....1,8- средний коэф. перегрузки асинхронных двигателей с фазным ротором принимаем 1,65

По каталогу выбираем электродвигатель МТF 112-6 мощностью N=1,7 кВт при ПВ= 25%, n=910 мин^-1, М_{и мах}=4кг*с*м, I_р= 0,00216 кг*с*м*с²=0,021кг*м²

Общее передаточное число механизма поворота:

 

V_об=n/n_кр=910/1 =910

Принимаем передаточное число зубчатой передачи V_в=20, тогда передаточное число червячного редуктора

 

 

Выбираем стандартный редуктор РУУ- 160-40 и уточняем V_в

 

V_в=910/40=22.75

 

Проверку выбранного двигателя по условиям нагрева выполняем с использованием метода номинального режима работы.

Суммарный момент статического сопротивления повороту приведенный к валу двигателя:

 

 

Номинальный момент выбранного двигателя:

 

 

Коэф. загрузки двигателя при установившемся режиме:

 

 

При α=0,28 находим относительное время пуска t=1,2. Определяем время разгона привода при повороте крана с номинальным грузом:

 

где: Inp- суммарный момент инерции вращающихся масс механизма поворота крана, массы груза и массы вращающейся части крана, приведённый к валу двигателя

 

 

где:

 

I_мех - момент инерции вращающихся масс механизма поворота крана

 

 

I_гр- момент инерции массы груза, приведённой к валу двигателя

 

 

I _кр = момент инерции массы вращающейся части крана, приведенной к валу двигателя.

 

 

Тогда:

 

Время разгона привода:

 

 

Ускорение конца стрелы при пуске:

 

 

Время рабочей операции при среднем угле поворота а = 90° (1/4 оборота)

 

 

Определяем отношение

 

 

Находим

 

 

Необходимая мощность:

 

 

Эквивалентная мощность:

 

Номинальная мощность:

 

 

Следовательно, выбранный электродвигатель MTF 112-6

удовлетворяет условиям нагрева.

При перегрузке двигатель должен удовлетворять условию нагрева:

 

 

где:

М_л и М_н - пусковой и номинальный моменты двигателя.

Пусковой момент:

 

 

где:

М'_ст - суммарный статический момент сопротивления вращению

М_д динамический момент от вращательно движущихся масс механизма и крана

М_д - динамический момент от вращательно движущейся массы груза

 

 

тогда

Коэффициент перегрузки двигателя при пуске

 

 

Определение максимальной нагрузки в упругих связях механизма

поворота.

Максимальный момент в упругой связи в период пуска:

 

 

где:

 - статический момент сопротивления повороту, приведённый к валу двигателя.

 

 

Коэффициент динамичности:

 

 

Определение тормозного момента и выбор тормоза. Принимаем время торможения t_r = 6с,

Линейное замедление конца стрелы: а = ε_т-А = 0,021-6 = 0,105м/с²

 

Тормозной момент:

 

 

Тогда

 

 

Выбираем двух колодочный тормоз ТКТ - 200/100 с тормозным моментом Мт = 4 кгс-м, который обеспечивает торможение крана за более короткое время. Следовательно, его нужно отрегулировать на нужный тормозной момент.