Vпод– скорость подъема груза, м/с;
η – КПД механизма в целом (от крюка до двигателя), принимаем согласно
[1, c. 23, табл. 1.18] для подшипников качения η = 0,85.
Номинальную мощность двигателя необходимо принимать равной или несколько меньшей статической мощности на 30…35%.
Двигатель выбираем с учетом ПВ, а также с учетом конфигурации механизма подъема, т.е. встраиваемого или наружного исполнения двигателя.
Принимаем двигатель с короткозамкнутым ротором серии MTКF 312-8
– мощность Pэл = 15 кВт;
– частота вращения nэл = 675 мин-1;
– момент инерции ротора Ip = 0,387 кг · м2;
– максимальный крутящий момент Т = 510 Н∙м
1.8 Определение передаточного числа привода
Частота вращения барабана определяется по формуле:
где Vпод– скорость подъема груза, м/с;
Un– кратность полиспаста;
Dб– диаметр барабана, м.
Требуемое передаточное число привода определяем по формуле:
1.9 Выбор редуктора
Выбираем редуктор цилиндрический трехступенчатый типа ЦЗУ-350:
-передаточное число
-номинальный крутящий момент на тихоходном валу М = 4000 Н∙м.
1.10 Выбор муфты быстроходного вала
Момент статических сопротивлений на валу двигателя, с общим КПД всего механизма, согласно [1, c. 23]:
где z– число простых полиспастов в системе;
Uр– фактическое передаточное число привода;
η – КПД механизма в целом, η = 0,85.
Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле:
где k1– коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;
k2– коэффициент, учитывающий режим работы механизма.
Тогда согласно [1, c. 42, табл. 1.35] для механизмов подъёма: k1 = 1,3; k2 = 1,2 – лёгкий режим.
Принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту:
– номинальный крутящий момент Tном. = 500 Н·м;
– наружный диаметр муфты D = 170 мм;
– момент инерции
Момент статических сопротивлений на валу барабана, с КПД барабана, согласно [1, c. 23]:
где ηб– КПД барабана (ηб = 0,95…0,96).
1.11 Выбор муфты тихоходного вала
В механизме используется встроенная в барабан муфта.
1.12 Определение пусковых характеристик механизма
Фактическая частота вращения барабана определяется по формуле:
где nэл.– частота вращения электродвигателя, мин-1;
Uр– фактическое передаточное число привода.
Фактическая скорость подъёма груза определяется по формуле:
где Dб– диаметр барабана, м;
Un– кратность полиспаста.
Время пуска при подъёме груза определяется по формуле:
где δ– коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма, за исключением ротора двигателя и тормозного шкива, установленного на быстроходном валу: δ= 1,1…1,25;
I–момент инерции ротора двигателя и тормозного шкива установленного на быстроходном валу:
Ip–момент инерции ротора двигателя, кг · м2;
Iш–момент инерции тормозного шкива, согласно [1, с. 25]:
m–масса шкива, принимаем m = 100 кг;
D – диаметр тормозного шкива (см. рис. 4): D = 0,3 м;
Tср.п.– средний пусковой момент двигателя, определяем по формуле:
ψmax– максимальная кратность пускового момента двигателя;
ψmin– минимальная кратность пускового момента двигателя (
);Tс– момент статических сопротивлений на валу двигателя, Н·м;
Q– номинальная грузоподъемность крана, кг;
V– фактическая скорость подъёма груза, м/с;
η – КПД механизма в целом, η = 0,85.
Ускорение при пуске определяется по формуле:
Таблица 1 – Проверка полученных значений пусковых характеристик на соответствие рекомендуемым значениям для механизма подъёма
Параметр | Скорость подъёма | Время пуска | Ускорение при пуске |
Обозначение | V | tп | a |
Расчетное значение | 0,018 м/с | 1,76 с | 0,01 м/с2 |
Допускаемое значение | ±10% от заданной | 1…2 с | для массовых грузов < 0,6 м/с2 |
Вывод | соответствует | соответствует | соответствует |
1.13 Выбор тормоза
Момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма определяется по формуле:
где Fб– усилие в канате, H;
z– число простых полиспастов в системе;
Dб– диаметр барабана, м;
η – КПД механизма в целом, η = 0,85;
Uр– фактическое передаточное число привода.
Необходимый по нормам Ростехнадзора момент, развиваемый тормозом, определяется по формуле:
где KТ– коэффициент запаса торможения, принимаем KТ = 1,5 - для среднего режима работы механизма.
Выбираем тормоз ТКГ – 300:
- тормозной момент Т = 800 Н∙м;
- диаметр тормозного шкива D=300 мм;
- масса тормоза 100 кг;
1.14 Определение тормозных характеристик механизма
Время торможения при опускании груза определяется по формуле:
где TТ – необходимый момент развиваемый тормозом (см. п. 1.13), Н·м;
TсТ– момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма (см. п. 1.13), Н·м.
Замедление при торможении определяется по формуле:
Таблица 2 – Проверка полученных значений тормозных характеристик на соответствие рекомендуемым значениям для механизма подъёма
Параметр | Время торможения | Замедление при торможении |
Обозначение | tT | aT |
Расчетное значение | 0,938 с | 0,02 м/с2 |
Допускаемое значение | для массовых грузов < 0,6 м/с2 | |
Вывод | соответствует | соответствует |
1.15 Проверка двигателя на нагрев
Во избежание перегрева двигателя, необходимо чтобы развиваемая им среднеквадратическая мощность удовлетворяла условию:
Средняя квадратичная мощность электродвигателя определяется по формуле:
где Tср– средний квадратичный момент преодолеваемый электродвигателем, Н·м;
nэл.– частота вращения электродвигателя, мин-1.
где ∑tп– общее время пуска при подъёме и опускании груза, с;
tу – время установившегося движения, с;