Мостовой кран

   D_бл > d_k e   следовательно , условие проверки  выполняется . 

  Основные  размеры «Установки верхних блоков».

 Конструкцию  узла  верхних  блоков принимаем  по  типу  конструкции, разработанной  ПО «Сибтяжмаш». По формулам  определяем  D_бл = d_k * e = 15*30 = 450 мм . В первом  приближении D_бл.о = D_бл - d_k = 450 – 15 = 435 мм . Значение D_бл.max. не должно быть меньше чем D_бл.max. = D_бл.о + 2 * h₂ = 435 + 2*5 = 445 мм . По ОСТ 24.191 05-72  находим ближайшее значение D_бл.max  = 450 мм . Окончательно D_бл.max  = 450 мм ; D_бл.о = D_бл.max - 2 * h₂ = 450-2*5 = 440мм ; D_бл = D_бл.о + d_k = 445мм.

 Определяем  остальные размеры  L_{в.бл .} = 1,15 * D_бл.о = 1,15*440 = 506 мм ; примем  L_{в.бл .}=  510 мм ; B_в.бл.= 1,3 D_бл.о = 1,3*440 = 572мм, примем B_в.бл = 575мм; Н_в.бл. = 1,25 * D_бл.о  = 550 мм ; h_в.бл. = 0,6 * D_бл.о = 265мм .Расстояние между осями крайних блоков определим по формуле : L_o = В_нар - b_c  = 422 – 92 = 330 мм . Кроме того, значение L_o должно быть в пределах L_o = (0,6-0.7) L_в.бл = (0,6...0,7) * 510 = 306 – 357мм. Расстояния между осями болтов  крепления назначаем конструктивно : с₁ = 310 мм ; с₂ = 420 м .

 Основные  размеры уравнительного балансира .

 Значение  h_min.ур.б.=3 D_бл.о = 3*440 = 1320мм . Тогда  по  формуле : В_вн < A_ур < В_вн + 2h_min.ур.б. tg[ Y] =>  238 < A_ур <238 + 2*1320*tg 6^o  =>  238 < A_ур < 515 мм.

 Примем  A_ур = 380 мм . Используя соотношения , определим :

 L_ур.б = ( 1,2 …1,3 ) A_ур = 470 мм ;

 В_ур.б.= ( 0,6…0,7 ) A_ур = 250 мм ;

 Н_ур.б = ( 0,45…0,55 ) A_ур = 190 мм ; 

 L_оп.ур.б = ( 0,65…0,75 ) A_ур = 270 мм ;

 h_ур.б = ( 0,25…0,35 ) A_ур = 115 мм . 

  Основные  размеры «Установки  барабана ».

  Примем  диаметр  барабана  меньше, чем  диаметр  блока, на 15% . Вычислим: 0,85 d_k e = 0,85* 15*30 = 382,5 мм. Примем D_б = 385 мм. По формуле L_к.р. = H*u_п = 10*4 = 40 м. По формуле z_p = L_к.р.:( p D_б ) = 40 / (3,142 * 0,385) = 33 - число рабочих витков; Учитывая  то, что навивку будем производить в три слоя    z_p1 = z_p/3 = 33/3 = 11 .

 Принимая  Z_непр = l,5 и Z_кр = 3 , a  также t = 18 мм, по формуле определяем длину одного нарезного участка: l_н = 18*(33 + 1,5+3) = 675 мм. Значение h_min.б. = 3 D_б = 3*385 = 1155 мм . Длину гладкого среднего участка определим по соотношению :  В_нар < l_o < В_нар + 2h_min.б. tg [ Y] => 422 мм < l_o <  422 мм + 2*1155 (tg 6°) мм, или

422 мм < l_o < 664 мм. Примем  l_o = 500 мм.

Длина  гладкого  концевого  участка  равна l_k = (4...5) d_k = (4...5) 15 =  60... 75 мм. Примем l_k = 70 мм . Длина барабана будет равна L_б = 2 l_н + l_o +2 l_к = 2*675 + 500 + 2*70= 1990 мм . Данное значение L_б довольно велико. Оно превышает диаметр барабана в 5,2 раза. Это приведет к увеличению ширины тележки, ее колеи, а, следовательно, и  длины концевых балок моста. Кроме того, в стенке барабана будут действовать большие напряжения изгиба. С целью уменьшения длины барабана примем минимальное значение длины l_o , равное 800 мм , диаметр барабана увеличим до значения D_б = 422 мм. Произведя аналогичный расчет,  получим L_б = 1912 мм  при l_н = 675 мм. Теперь длина барабана превышает диаметр в 4,9 раза, что вполне приемлемо.

Определим другие размеры установки барабана, используя  ориентировочные соотношения. При  этом  принимаем  средние  или  близкие к ним значения  в соответствующих  диапазонах. Получим: D_max = 462 мм; d = 45мм; d₁ = 35 мм; B_оп = 150 мм; B_осн.оп  = 150 мм; L_б = 1912 мм ; L_осн.оп.  = 500 мм ; с₁ =100 мм ; с₂ = 450мм ; h = 100мм ; L_уст.б  = 2302 мм . 

  Выбор двигателя.

 Предварительное значение КПД, механизма примем равным  h_пр = 0,85. По формуле  N_ст.max = Gv/ h_пр = 159,818 * 0,1 / 0,85 = 18,8 кВт . Выбираем серию МТК, отличающуюся высоким классом нагревостойкости  изоляции .

   С учетом  коэффициента  использования   мощности  N_дв = k N_ст.max = (0,7...0,8) * 18,8 = 13,16... 15,04 кВт. Выбираем  двигатель типа МТК 42-8 ГОСТ 185-70 , имеющий параметры: N = 19,5 кВт; n_д= 667 об/мин;     J_р.дв.= 2,6 кг м²; d_в.дв. = 65 мм; m_дв = 332 кг.

 Выбор  передачи. 

 Частота вращения барабана равна:

 n_б = vu_п/p D_б = 0,1*60*4/3,142*0,385 = 19,85 об/мин .

 Требуемое передаточное число редуктора:

   u_р.тр.= n_дв/ n_б u_от = 667/19,85* 4 = 8,4

 Определим расчетный эквивалентный момент на тихоходном валу редуктора. Принимаем класс нагружения механизма В1. Ему при заданной группе режима работы 5М соответствует класс использования А6 (1.2 табл.). По таблице находим значение коэффициента нагружения  k = 0,25 . Значение коэффициента k_Q вычисляем   по   формуле  k_Q = ( k)^1/3 = 0,63 . По табличным значениям находим t_маш = 12500 ч. Частота вращения тихоходного вала  редуктора должна быть равна u_т = n_б u_от = 79,4 об/мин . Число циклов  нагружения  на  тихоходном  валу  редуктора Z_т = 60 n_т t_маш = 60 * 79,4 *12500 = 59550000 . Передаточное  число тихоходной  ступени редуктора предполагаем  близким к значению u_т = 5 . => Z_р = 59,55 *10⁶ *5 = 297,75 *10⁶ .  Z_о = 295000000 => k₁ = 1,003 . 

  По  формуле  вычислим значение k_д = 0,63*1,003 = 0,63. Значения к.п.д , опор барабана  и открытой  передачи примем равными : h_б = 0,99 ;  h_от = 0,97 . Расчетный крутящий момент на тихоходном валу редуктора при подъеме номинального груза в период установившегося движения

  Т_р = S_max z_к.б. r_б / h_б h_от u_от = 114871,25*2*0,45/0,99*0,97*4 = 26915 Н м .

  По  формуле  Т_Р.э. = k_д T_р = 0,64 * 26915 = 17225 H м.

  Для обеспечения выбранной кинематической схемы удобно использовать редуктор типа Ц2У, имеющий шестерню на конце тихоходного вала. Однако в нормали ПО «Сибтяжмаш» на редукторы данного типа не приводится номинальных крутящих моментов на тихоходных валах. Определим расчетом данный момент. Предварительно выберем редуктор типоразмера Ц2У-100, имеющий передаточное число u_р = 10 . Разница между u_р.тр и u_р составляет 3,9% , что допустимо . Частота вращения  быстроходного  вала n_быстр = 540 об/мин. К.п.д. данного редуктора , по расчетам завода-изготовителя , равен h_р = 0,97 . Допускаемая угловая скорость быстроходного  вала  редуктора  равна w _быстр = pn_быстр /30 = 3,142*540/30 = 56,556 рад/с . Номинальный крутящий момент на быстроходном валу равен  Т_быстр = N_р / w _быстр = 250 * 10³/ 56,556 = 4438 Н м . Номинальный крутящий момент на тихоходном валу :  Т_р.н. = Т_быстр u_р h_р = 4438*10*0,94 = 41717,2  Н м , т. е. значительно больше расчетного эквивалентного момента,. Следовательно, редуктор Ц2У-100 соответствует требованиям прочности и кинематике механизма. Редуктор имеет параметры, кроме выше найденных : a_wc = 90 мм ; d_{в.быстр.} = 20 мм ; b_ш = 4 мм ; m_р = 35 кг . Схема сборки редуктора соответствует выбранной кинематической  схеме .

  Определим  фактическую скорость подъема груза  и  фактический  к.п.д. механизма . Передаточное число механизма равное u_мех = u_р u_от u_п = 10*4*8 = 320 . Угловая скорость вала двигателя равна w _дв = pn_дв / 30 = 3,142*667/30 = 70  рад/с. По формуле V_под = 70*0,45/611,2 = 0,045 м/с. Данная скорость отличается от заданной на 2,3 % , что  допустимо . К.п.д.  муфты  на быстроходном  валу  примем  равным  h _м.б = 0,99 . К.п.д. всего механизма равен h _мех = h _п h _б h _от h _р h _м.б = 0,90*0,99*0,97*0,94*0.99 = 0,83 . Данное значение мало отличается от значения h _пр = 0,85, принятого выше . Поэтому перерасчет мощности не делаем .

  Выбор соединительной муфты.

  Для соединения валов двигателя и редуктора выбираем тип муфты – зубчатая  с промежуточным валом. Такая муфта хорошо компенсирует возможные неточности монтажа и может  передавать  большие  крутящие  моменты . Диаметры концов : d_{в.быстр} =120 мм , d_в.дв = 100 мм . По таблице выбираем  типоразмер  муфта 2-16000-100-2-120-2У2 ГОСТ 5006 – 83 . Данная муфта имеет  параметры: Т_м.н = 16000 Н м ;   J_м = 1,15 кг м² ;  d_{лев мах}= d_{пр мах} = 120 мм   m_M = 62,5 кг . Расточки  в полумуфтах  выполняют по  заказу . 

  Выбор тормоза.

  По  табличным  значениям  находим  k_т = 1,5 . Определим максимальное  значение  к.п.д. механизма h^’ на  участке  кинематической  цепи  от  крюка  до  тормоза. Оно будет  отличаться  от значения  h _мех  отсутствием сомножителя h _м.б , а также величиной h^’_р . В качестве h_р  возьмем  максимально возможное значение  к.п.д.  для  двухступенчатого   цилиндрического редуктора по табл. h^’_р  =  0,97 . Тогда h^’ = h _п h _б h _от h^’ _р = 0,90*0,99*0,97*0,97 = 0,85 . По формуле T_ст.т = G r_б h^’ / u_мех = 1654146,69 *0,45*0,85 / 611,2 = 1035 Н м . Расчетный тормозной момент находим по формуле :  Т_тр = k_т T_ст.т = 1,5 1035 = 1552,5 Н м . Данному значению тормозного момента не соответствует  типоразмера тормозов для ПВ = 15 % , поэтому  выбираем типоразмер с  большим  значением тормозного  момента  : тормоз ТКП-500 конструкции ПО «Сибтяжмаш» с номинальным тормозным моментом 2200 Н м . Тормоз  требует выпрямляющего устройства , но зато его надежность не зависит от такого фактора , как качество уплотнений в электрогидравлическом толкателе, в который заливается рабочая жидкость. Данный фактор является определяющим для механизма главного подъема – самого  ответственного механизма в проектируемом кране. Поэтому выбираем тормоз конструкции ПО «Сибтяжмаш» с параметрами : T_т.м = 2200 Н м ; ПВ = 15 %  ; Р_эл = 12945 Н ; L_уст = 222 мм ; m_тор = 400 кг ; D_т.ш = 500 мм ; В_к = 200 мм ; h _як = 4 мм ;