Задание Расчет механизма подъема стационарного стрелового крана с вращающейся колонной с решением - пример
Рассчитать механизм подъема стационарного стрелового крана с вращающейся колонной по следующим данным:
кран общего назначения работает на открытой площадке,
грузоподъемность Q = 9 000 кгс;
вылет крюка А = 8 м,
высота подъема Н = 18м,
скорость подъема v = 0,25 м/с,
режим работы средний, ПВ = 25%.
Рис.1 Схема механизма подъема.
Расчет механизма подъема.
Принимаем кратность простого полиспаста и = 4 .
К. п. д. полиспаста
где ηб = 0,99 — к. п. д. блока.
Общий к. п. д. канатно-блочной системы
η0=ηп·ηб=0,985·0,99 = 0,975.
Максимальное усилие в ветви каната, наматываемого на барабан,
где z = 4 — общее количество ветвей каната, на которых висит груз.
Разрывное усилие в канате
SР = Smax ·nk= 2454·5,5 = 13 102 кгс,
где nк = 5,5 — коэффициент запаса прочности каната.
Выбираем канат ТЛК-0,6 × 31 + 1 о. с. с органическим сердечником диаметром dк — 17,5 мм с разрывным усилием SР = 15 300 кгс и с пределом прочности σв = 160 кгс/мм2 (ГОСТ 7679—69, прил. II, [1]).
Минимальный диаметр барабана (по центру наматываемого каната)
Dб≥ еdk= 18 · 17,5 = 315мм,
где е = 18 (табл. 12). Диаметр блоков
Dбл = 1,2 Dб = 315 · 1,2 = 378 мм.
Принимаем Dбл — 400 мм (по центру наматываемого каната).
Рабочая длина каната, наматываемого на барабан, при подъеме
lраб = Ни = 18 · 4 = 72 м.
Количество рабочих витков
Общее число витков
zобщ=zраб + zзап + zзакр = 58 + 1,5 + 2 = 61,5,
где zзап = 1,5 — минимальное количество запасных витков на барабане;
zзакр = 2 — количество витков на закрепление каната.
Длина барабана
lб = zобщt + 4dк = 61,5 · 20 + 4 · 17,5 = 1300 мм,
где t — шаг каната; t = dк + (2...3) мм для барабана с нарезкой
и t = dк для гладкого барабана;
4dк — запасное расстояние от последних витков каната до концов барабана.
Толщина стенки барабана согласно условию деформации сжатия
Проверяю толщину стенки на устойчивость:
где Dб' = 37,8 см — диаметр барабана по средней линии стенки;
Е = 2 · 106 кгс/см2 — модуль упругости материала стенки барабана.
По заданной грузоподъемности Р = 10 тс для среднего режима работы, ПВ = 25% (прил. VI и VII, [1]) выбираем крюк однорогий № 16 типа Б (ГОСТ 6627—74
Расчет двигателя.
Мощность двигателя при подъеме номинального груза
Выбираем электродвигатель асинхронный с фазовым ротором типа МТF 411-6, N = 27 кВт, п = 955 мин-1, ω = 99,96 рад/с, ПВ = 25%: Jp = 0,051 кгс · м · с2, Мп. мах = 65 кгс · м (прил. XXXIV, [1]).
Скорость наматывания каната на барабан
vk = vu = 0,25 · 4 = 1 м/с.
Частота вращения барабана
Передаточное число редуктора
Выбираем для среднего режима работы при частоте вращения входного вала 955 мин-1 редуктор Ц2-350-19, 88-4М с передаточным числом uр= 19,88 (прил. ХLI, [1]). Определяем фактическую скорость подъема груза
vф = 0,25 = 0,251 м/с.
Проверка двигателя по пусковому моменту. Условие правильности выбора электродвигателя:
Пусковой момент на валу двигателя
Мп = Мст + М'д + М''д = 29,5 + 5,8 + 8,54 = 43,84 кгс. м.
Статический момент
кгс·м
Динамический момент от поступательно движущихся масс (груза)
M'Д=Jпε,
где JП — момент инерции массы груза, приведенный к валу двигателя,
кгс·м·с2;
uM=ири,
е—угловое ускорение,
рад/с2.
Тогда М'д = 0,08·72,43 = 5,8 кгс·м.
Динамический момент от вращательно движущихся масс
кгс·м,
где Jв — момент инерции вращательно движущихся масс механизма,
кгс·м·с2.
Коэффициент перегрузки двигателя при пуске
Средний момент электродвигателя в период пуска
кг·
Допускаемая кратность среднепускового момента
Следовательно, выбранный двигатель МТF 411-6 удовлетворяет условиям работы.
Определение тормозного момента и выбор тормоза.
Расчетный тормозной момент
Мт = kтМст. т = 1,75·21,38 = 38,11 кгс·м,
где kТ = 1,75;
Мст. т = Мстη2м = 29,5·0,852 = 21,38 кгс·м.
Выбираем (прил. Ь) двухколодочный тормоз с электрогидротолкателем ТКТГ-300 с максимальным тормозным моментом МТ = 80 кгс·м, отрегулированный на расчетный тормозной момент.
Литература:
1. «Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин» Ф. К. Иванченко, В. С. Бондарев.
2. «Проектирование механических передач» С. А. Чернавский.