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

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

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

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.

2.6 Выбор тормоза

Тормоз установлен на валу двигателя. В качестве тормозного шкива использована полумуфта, соединяющая двигатель и редуктор ( рис. 2, поз. 8).

Расчетный тормозной момент:

Мтр= КтМст.т,

где Кт - коэффициент запаса торможения, для группы режимов работы 3К - Кт= 1, 5 [1, табл.18].

Мст.т - статический момент на валу двигателя при торможении:

,

тогда Мтр= 1, 5. 100,3=150,5Нм.

Выбираем тормоз колодочный с приводом от электрогидравлического толкателя типа ТКГ-200 с тормозным моментом Мт= 300 Нм. Тормоз настраивается на требуемую величину тормозного момента Мтр= 150,5 Нм, основные размеры приведены на рис. 11.

Время торможения механизма подъема при подъеме груза:

.

Время торможения при опускании груза:

.

Рис. 11 - Эскиз тормоза ТКГ- 200

Таблица 6 - Размеры и характеристика тормоза ТКГ- 200

3. Расчет механизма передвижения тележки

3.1 Выбор кинематической схемы, размеров ходовых колес и типа рельса

Механизм передвижения тележки выполнен по схеме, показанной на рис. 12.

Рис. 12 - Кинематическая схема механизма передвижения тележки

Вращающий момент от электродвигателя 1 через редуктор 2 и зубчатые муфты ведомого вала 3 и передается к приводным колесам 4, которые перемещаются по рельсам 5. На одной из полумуфт установлен колодочный тормоз 6.

При грузоподъемности Q= 6 т принимаем диаметр колес тележки Dк=250 мм [1, табл.25].

Колеса имеют реборды, предотвращающие сход тележки с рельсов. Профиль колес - цилиндрический, ширина дорожки качения В= 100 мм [1, прил. LП].

Диаметр цапф ходовых колес d= 60 мм. В качестве ходового пути принимаем крановые рельсы типы КР70 со скругленной головкой. Ширина головки рельса b= 30мм. Условие свободного передвижения Д=100-70=30мм соблюдается.

Рельсы закреплены на главных балках моста и имеют ограничители- упоры перемещения хода тележки.

3.2 Определение сопротивления передвижению

Сопротивление передвижению тележки с номинальным грузом при установившемся режиме работы определяется по формуле:

,

где Кр - коэффициент сопротивления от трения реборд колес о рельсы: Кр=2,0 [1, табл.28],

f - коэффициент трения в подшипниках колеса для сферических роликоподшипников f=0,020 [1, табл.26],

d - диаметр цапфы подшипников; d =60мм;

Gт - вес крановой тележки; Gт= 25000 Н [1, рис.42];

м - коэффициент трения качения колеса по рельсу: м=0,4 мм [1, табл.27];

Wук - сопротивление от уклона пути:

Wук=(Q+Gт)б,

где - б - расчетный уклон подтележечного пути б=0,002- для тележки крана.

Wук= (58860+25000)0,002=168 Н.

Wв - сопротивление от ветровой нагрузки, Н; Wв=0, т. к. кран работает в помещении цеха.

Wст=