23 | 03 | 2017
Учебные материалы
Для преподавателей
Работы студентов
Справочная и техническая литература
Статьи по темам

Расчет механизма поворота стрелового крана на колоне

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)

Задание расчет механизма поворота стрелового крана на колоне с решением

Рассчитать механизм поворота стрелового крана на колоне по следующим данным:

Грузоподъемность Q=10 m

Вылет стрелы (постоянный) L=5 м

Высота подъема Н=10 м

Скорость подъема V=0,25 м/с

Режим работы - легкий ПВ=25%

1. Расчет механизма поворота крана. Верхняя опора крана воспринимает вертикальные и горизонтальные силы. После предварительной проработки принимаем вес стрелы Gc = 1 тс (mс = 101,9 кгс∙м-1∙с2), вес противовесной консоли Gк = 1,5 тс (mк = 152,9 кгс∙м-1∙с2); А = 8 м, r = 0,3 м, l1 = 3 м, h == 4 м, l2 = 3,5 м).

Вертикальное усилие, действующее на упорный подшипник верхней опоры, равно сумме весов всех вращающихся частей крана:

V=Q + Gс+Gк + Gп. (298)

Вес противовеса GП определяют из условия равенства суммы статических моментов, действующих на кран в нагруженном и разгруженном состояниях. Поскольку груз не всегда максимальный и кран большую часть времени находится в разгруженном состоянии, принимаем

М1 = -1,5 М2. (299)

Такое условие обеспечивает действие на колонну наименьшего изгибающего момента.

Сумма моментов с грузом на крюке:

М1 = QA + Gc ;

М1= 10∙8+1;

.

Сумма моментов без груза на крюке:

;

;

.

Подставим значение моментов в уравнение (299), учитывая их направление, и решим относительно GП:

81,15 — GП3,5 + (—0,35 — GП3,5)1,5 = 0.

Откуда GП = 9,21 тс.

Тогда V = 10 + 1 + 1,5 + 9,21 = 21,71 тс.

Горизонтальную реакцию Н находим из уравнения моментов для груженого крана:

тс.

Соответственно нагрузкам выбираем упорный шарикоподшипник 8218 (прил. IX) с допускаемой осевой статической нагрузкой 29 тс, внутренним диаметром 90 мм, наружным диаметром 135 мм и радиальный шарикоподшипник 321 (прил. XIII) с допускаемой радиальной нагрузкой 14,5тс, внутренним диаметром 105мм, наружным диаметром 225 мм [4].

Нижнее опорно-поворотное устройство воспринимает горизонтальное усилие Н от поворотной части крана и составляющую веса зубчатого венца.

Определяем статический момент сопротивления повороту как сумму моментов сил от трения, ветра и уклона:

;

,

где ∑Мтр— сумма моментов сил трения в верхней опоре и нижнем опорно-поворотном устройстве.

Момент сил трения в радиальном подшипнике верхней опоры

кгс∙м.

Момент сил трения в упорном подшипнике

кгс∙м.

Усилие, действующее на каждый из двух роликов,

кгс

Момент сил трения в нижнем опорно-поворотном устройстве

кгс∙м, (300)

где r = 90 мм — диаметр подшипника ролика;

f = 0,02...0,05 — коэффициент трения в подшипниках роликов;

μ = 0,03...0,07 см — коэффициент трения качения ролика по колонне;

Dр = 190мм — диаметр ролика, определяемый по наружному диаметру подшипника;

Dк = 320 мм — диаметр колонны.

Тогда ∑Мтр = 14,66 + 18,24 + 40,84 = 73,74 кгс∙м.

Момент от ветровых нагрузок

Мв = МКР+МГР.

Из предыдущих расчетов Мгр = 1200 кгс∙м.

Момент сил ветра, действующих на кран,

Мкр = Fстрqоnвсβρ1 — Fпрqоnвсβρ1 = 0,75∙8∙15∙1∙1,5∙1∙4 — 4∙0,25∙15∙1∙1,5∙1∙2 = =495 кгс∙м;

Мв = 1695 кгс∙м.

Здесь принята площадь противовесной консоли по контуру 0,25 × 4 м с учетом балласта и механизмов на ней.

Момент сил, возникающих при уклоне,

Общий статический момент

∑М = 73,74 + 1695 + 948 = 2717 кгс∙м.

Необходимая статическая мощность двигателя механизма поворота

кВт.

Выбираем асинхронный электродвигатель с фазовым ротором МТF 111-6: N = 4,1 кВт, n = 870 мин-1 (ω = 91,06 рад/с), Мп.mах = 8,7 кгс∙м, Jр = 0,0049 кгс∙м∙с2 (прил. XXXIV).

Общее передаточное число

 

Передаточные числа редуктора и зубчатой передачи

 

Проверка выбранного двигателя по условиям нагрева. Суммарный момент статического сопротивления повороту, приведенный к валу двигателя,

кгс∙м.

Номинальный момент выбранного двигателя

кгс∙м.

Коэффициент загрузки двигателя при повороте

 

По кривой Мmах = 200%, так как Мп.mах = 8,7 кгс∙м, Mн = 4,59 кгс∙м находим относительное время пуска tП. О = 1,9

Время разгона при повороте с номинальным грузом

 

где JПР — суммарный момент инерции вращающихся масс механизма поворота крана, масс груза, стрелы, консоли и противовеса, приведенный к валу двигателя;

 

кгс∙м-1∙с2.

Время разгона

c.

Среднее время рабочей операции при среднем угле поворота αп = 90° (1/4 оборота)

c.

Определяем отношение

 

По графику находим

 

Необходимая мощность

кВт

Эквивалентная мощность

кВт.

Номинальная мощность

кВт.

Следовательно, выбранный электродвигатель МТF 111-6 мощностью 4,1 кВт удовлетворяет условиям нагрева.

Проверка двигателя на пусковой момент. Условие правильности выбора электродвигателя:

,

где МП = Мст + М′′д — пусковой момент;

Мст = 3,67 кгс∙м — статический момент сопротивления вращению;

М′′д — динамический момент от сил инерции, масс механизма и вращающихся масс частей крана;

кгс∙м.

Следовательно, МП = 3,67 + 2,42 = 6,09 кгс∙м.

Тогда ; .

Определение тормозного момента и выбор тормоза.Принимаем время торможения tт = 5 с.

Необходимый тормозной момент на валу двигателя

,

где кгс∙м - моменты сил от ветра и наклона крана;

кгс∙м

 

Тогда МТ = 2,58 + 2,79 — 0,07 = 5,3 кгс∙м.

 

Литература:

1.  «Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин» Ф. К. Иванченко, В. С. Бондарев.

2.  «Проектирование механических передач» С. А. Чернавский.


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить