logo
Кран мостовой электрический с балками коробчатого сечения

2.4 Расчет крепления каната к барабану

Принимаем конструкцию крепления каната к стенке барабана с помощью прижимной планки, имеющей трапецеидальные канавки. Канат удерживается от перемещения силой трения, возникающей от зажатия его между планкой и барабаном двумя шпильками (рис.6).Начиная от планки, предусматривают дополнительные витки, способствующие уменьшению усилия в точке закрепления каната.

Натяжение каната перед прижимной планкой:

где e=2,72 - основание натурального логарифма; f - коэффициент трения между канатом и барабаном f=0,15; б - угол обхвата канатом барабана: б=4р.

Рис. 6 - Схема закрепления каната к барабану

Sкр= .

Усилие растяжения в каждой шпильке:

где f1 - приведенный коэффициент трения между планкой и барабаном; при угле заклинивания в канавке 2в=80є

б1 - угол обхвата барабана канатом при переходе от одной канавки к другой;

N=

Суммарное напряжение в шпильке при затяжке крепления с учетом растягивающих и изгибающих усилий:

,

где n- коэффициент запаса надежности крепления; n=1,8;

d1 - внутренний диаметр шпилек М12; изготовленных из стали Ст.5; d1 =10,1 мм;

Рu - усилие, изгибающее шпильки:

Рu= 2 f1N= 2.0,233.1672=779 Н.

z=2 - количество шпилек;

l - плечо действия силы Pu; l =22мм;

ус= . [ур] - допускаемое напряжение растяжения для шпилек; [ур]= 120 МПа.

Поскольку ус<[ур], прочность крепления обеспечивается при установке двух планок и двух шпилек с резьбой М12.

Для предотвращения самоотвинчивания гаек крепления планок они стопорятся отгибными шайбами. Шайбы отгибаются на боковую грань каждой гайки.

2.5 Выбор электродвигателя и редуктора

Проверка двигателя на нагрев и время пуска

Мощность двигателя механизма подъема при установившемся режиме работы и подъеме номинального груза:

где зм - к.п.д. механизма подъема; зм =0,85 [1, рис.34 ];

Vгр - скорость подъема груза; Vгр= 0, 2 м/с.

Так как кран работает не только с номинальными грузами, но и с грузами меньше номинальных, то берем ближайший двигатель меньшей мощности с последующей проверкой двигателя по нагреву по среднеквадратичной мощности.

Предварительно принимаем двигатель типа МТН-311-6- переменного тока, напряжением 380 V, мощностью N = 13 кВт, c частотой вращения вала nдв= 925 об/мин; при ПВ 15 %- группа режимов работы 3К. [3, табл.II.1.13] (рис.7). Максимальный момент двигателя Mmax=314 Нм. Момент инерции ротора Iр= 0, 225кгм2.

Угловая скорость вала двигателя:

Номинальный момент двигателя:

Отношение .

Рис. 7 - Эскиз электродвигателя МТН-311-6

Таблица 3 - Размеры двигателя, МТН 311-10, мм

L

L1

L2

L3

l

B1

B2

B3

C

C2

H

h

h1

823

380

60

301

110

330

73

140

140

160

451

195

25

Передаточное число редуктора:

Редуктор механизма подъема выбираем, исходя из расчетной мощности, числа оборотов двигателя, передаточного числа и режима работы. Кроме этого, редуктор должен обеспечивать размещение электродвигателя и барабана.

Принимаем предварительно для механизма подъема крана редуктор типа Ц2-400-32,42-4М с передаточным числом iр=32,42 и мощностью на быстроходном валу Nр=60кВт. [1, прил. ХХ XIX] (рис8,табл.4).

Рис. 8 - Эскиз редуктора Ц2-400-32,42-4М

Таблица 4 - Основные размеры редуктора Ц2-400-32,42-4М, мм

Ас

Аб

Ат

А1

А2

А3

М

А5

В

В1

В2

Н0

L

L2

400

150

250

150

250

500

320

360

380

256

380

265

805

325

Допустимая величина предельного момента, передаваемая редуктором:

Мпред=шМр= 1,6 ?9750= 1,25.9750.77/945=993Нм

где ш - значение кратности пускового момента. Для группы режимов работы 3К

ш= 1,25 [1, табл.14].

Фактическое число оборотов барабана:

;

Действительная скорость подъема груза:

, что допустимо.

Статический момент на валу двигателя при подъеме номинального груза:

Усилие в канате, свиваемом с барабана:

Статический момент на валу двигателя при опускании номинального груза:

Время пуска привода при подъеме и опускании груза:

где Iпр - приведенный момент инерции движущихся масс;

,

где д - коэффициент учета вращающихся масс привода; д=1,2;

Iр.м - момент инерции ротора двигателя и муфты:

Iр.м = Iр + Iм = 0,225+0,0763=0,302 кгм2.

m - масса поднимаемого груза m= 6,0 т= 600 кг;

iм - передаточное число механизма: iм = iр·i=32,42.2=64,84

R - радиус барабана; R=0,13м

Iпр= кгм2

Щ - угловая скорость двигателя; щ= 98,8 рад/с

Мп.ср - средний момент двигателя при пуске:

Поскольку Мп.ср меньше Мпред. для редуктора, то выбранный редуктор подходит для механизма подъема крана.

Время пуска при подъеме и опускании груза Q:

;

;

Ускорение при пуске поднимаемого номинального груза:

а=

Вес груза, усилия в канате, навиваемом на барабан и свиваемом с барабана, статические моменты при подъеме и опускании груза, моменты инерции, время пуска при подъеме и опускании груза приведены в табл.5 в соответствии с графиком нагрузки механизма подъема груза для группы режимов работы 3К (рис.9). [3, прил.4].

Рис. 9 - График нагрузки механизма подъема груза крана для группы режимов работы 3 К

Среднеквадратичный момент, эквивалентный по нагреву действительному переменному моменту, возникающему от заданной нагрузки электродвигателя механизма подъема в течение цикла:

;

где - общее время установившегося движения; t==

в - коэффициент, учитывающий время охлаждения двигателя; для принятой марки электродвигателя в=0,85;

t0 - время пауз: t0=0 [1, стр.78].

Принимаем, что в течение цикла происходит 10 подъемов и опусканий груза в соответствии с графиком нагрузки механизма подъема (рис.10)

Таблица 5 - Результаты расчета механизма подъема

Показатели расчета

Груз

Q

0,195Q

0,05Q

Вес груза, Н

Усилие в канате, навиваемом на барабан, Н

КПД механизма подъема

Усилие в канате, свиваемом с барабана, Н

Статический момент при подъеме груза Мп, Нм

Статический момент при опускании груза Моп, Нм

Приведенный момент инерции при подъеме и опускании груза Iпр, кгм2

Время пуска при подъеме груза, с

Время пуска при опускании груза, с

Ускорение при пуске поднимаемого груза, aп, м/с2

Ускорение при пуске опускаемого груза, aоп, м/с2

58860

14939

0,85

14480

140,9

98,7

0,364

0,38

0,105

0,51

1,85

11448

3040

0,65

3805

24,4

33,4

0,362

0,17

0,13

1,14

1,5

2943

746

0,62

724

7,1

4,39

0,36

0,15

0,15

1,3

1,3

Рис. 10 - График нагрузки электродвигателя в течение цикла

Мэ=

Эквивалентная мощность по нагреву при ПВ= 15 %:

.

Принятый двигатель МТН-311-6 мощностью N= 13 кВт подходит по нагреву для механизма подъема груза крана при группе режимов работы 3К.