15597 - Модернизация мостового крана с увеличением грузоподъемности с 30/5 т на 50/12,5 т

п.= 36,0 кН - вес крюковой подвески механизма главного подъема; Gпp = 9,0 кН - вес одного приводного узла механизма передвижения крана; jК = 0,1 м/с2- среднее ускорение крана при разгоне.В соответствии с результатами компановки тележки статические давления, на колеса составляют:от номинального собственного веса: Дт =15,68 кН;от веса номинального груза: ДQ =60,92 кНсуммарные статические: Дт = 76,6 кН.Вес кабины управления принимаем равным GK=15 кН.В качестве материала для основных несущих элементов принимаем малоуглеродистую сталь ВСтЗсп5 по ГОСТ 380-71*.Расчетные сопротивления основного металла R(МПа) равны:при растяжении, сжатии, изгибе - R = 210; при срезе – Rсp= 130;при смятии торцевой поверхности – R т.см. = 320.Расчетные сопротивления сварных соединений (МПа) принимаем:для заводских стыковых швов при работе на растяжение и сжатие - RCB= 210;при работе на срез -RCBср = 130;для угловых швов при работе на срез RCBу ср = 150. (1 стр.130)Расчет пролетной балкиРасчет пролетной балки в среднем сеченииНеобходимую высоту балки в среднем сечении определяем из условия :мм.Принимаем Н = 1100 мм. Для обеспечения достаточной жесткости при кручении ширина балки по осям вертикальных листов выбирается из условий :мм;мм;Принимаем В = 450 мм.δ = 8 мм;Рисунок . Сечение пролетной балки в средней части пролета.Тогда геометрические характеристики сечения:м4м3;м4;м3;м2;Вертикальной плоскости:Реакции в опорах балки:Изгибающие моменты в сечении балки:Н·м;Н·м;Н·м;Рисунок Схема нагружения и эпюра изгибающего момента пролетной балки в вертикальной плоскости.В горизонтальной плоскости:При jК = 0,1 м/с2, т.е. при jК/g =0,0399 горизонтальные инерциальные нагрузки будут равны:В горизонтальной плоскости:кН; кН; кН; кН; кН;кН;Реакции в опорах балки:Изгибающие моменты в сечении балки:Н·м;Н·м;Н·м;Рисунок Схема нагружения и эпюра изгибающего момента пролетной балки в горизонтальной плоскости.Проверку производим по условию: МПа; σ ≤ [σ]Прочность средней части балки при общем изгибе в двух плоскостях обеспечена.Опорная часть пролетной балкиОсновные размеры определились при компановки опорного узла. Принятое поперечное сечение:Рисунок Сечение пролетной балки в опорной части пролета.Геометрические характеристики сеченая:м3;м3;м2;Ребра жесткостиФактическая гибкость стенки пролетной балки в ее средней части:;137,5 < < 200, т. е. стенка может укрепляться только поперечными основными ребрами жесткости. Диафрагмы будем выполнять из, листового проката; в больших диафрагмах выполним вырезы в средней части.Ширину выступающей части ребра определяем по условию:мм; толщина ребра должна быть не менее мм. Принимаем: bp= 0,09 м; δp= 0,008 м;Момент инерции ребра относительно плоскости стенки: м4;Проверку прочности ребра по условиям работы его верхней кромки на сжатие:м4 – момент инерции полки;Jpc = 654,6 см4 = 6,546·10-6 м4 - момент инерции рельса;м;где z – расчетная зона распределения давления колеса по ребру;Jpc = 654,6 см4 = 6,546·10-6 м4 - момент инерции рельса;Jп - момент инерции полки;МПа;где Д – давление колеса тележки;Spc – длинна линии контакта рельса и пояса над ребром;σ ≤ [σ]Следовательно, прочность верхней кромки диафрагмы обеспечена.Шаг реберИз условия прочности рельса:м;где a1- шаг ребер;Wx.min – наименьший момент сопротивления рельса при изгибе;Д – давление колеса тележки.Учитывая, что пояс балки достаточно тонкий, для обеспечения его прочности при действии местных напряжений от давления колес тележки принимаем конструктивно шаг больших диафрагм в среднейчасти балки a1= 3 м. В концевых частях балки ребра ставим в соответствии с необходимостью приварки фундаментов под привод механизма передвижения крана. Расчет концевой балкиОсновные размеры торцевой балки определились при компановки опорного узла. Расчетная длина балки равно Lб.к = 6 м. Поперечное сечение:Рисунок. Сечение торцевой балки.Геометрические характеристики сечения:м4;м3;м4;м3;м2;Проверку прочности балки в опасном сечении - узле сопряжения с пролетной балкой.где P1,P2 – реакции от действия пролетных балок.P1=186480 Н;P2=197200 Н;Изгибающий момент в вертикальной плоскости:Н·м;Н·м;Рисунок . Схема нагружения и эпюра изгибающего момента торцевой балки. МПа; σ ≤ [σ]Прочность концевой балки обеспечена.Расчет механизма передвижения мостаИмеются два мотор-редуктора – правый и левый. Колёса установлены на выходных валах мотор-редукторов. Приводные и холостые колеса присоединены шарнирно к крану, образуя механизм передвижения крана. Полное сопротивление передвижению крана складывается из сопротивления от трения при движении и сопротивления от уклона пути. Кран перемещается по двутавровой балке в своей области работы. Расчет можно произвести по расстоянию между двумя соседними опорами подкрановых путей. Из конструктивных соображений это расстояние примем равным 13 м. Допустимый местный уклон (отношение стрелы прогиба к расстоянию между двумя опорами) α = 0,0030º.Сопротивление движению от трения:,где Gкр – вес крана, кг;Dk – диаметр ходового колеса, Dk=500 мм;d – диаметр цапфы, d = 10 см [11, стр.112]; = 0,04 см [1, стр.112];f – коэффициент трения в шарикоподшипниках опоры, f= 0,015;[1, стр.104];кТ – коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления от трения рёбер и торцов ступиц ходовых колёс, кТ= 2,5;Q– грузоподъёмность крана, Q= 50000 кг; кНСопротивление движению от уклона пути:,где α - допустимый местный уклон; α = 0,0030 º[5]; кНПолное статическое сопротивление передвижению тележки крана:, кНСтатическая мощность для перемещения тележки с грузом:,где vT – скорость передвижения крана, vT=1,25 м/с;ηм – КПД передачи при полной нагрузке, ηм = 0,85; кВтЧисло оборотов ходового колеса и выходного вала мотор-редуктора:,где VT – скорость передвижения крана, VT=1,6 м/с;Dk – диаметр ходового колеса, Dk =50 см;об/минВыбираем мотор редуктор TK-108 с частотой вращения выходного вала редуктора 65 об/мин, мощностью двигателя 22 кВт, передаточным отношением редуктора 22,62, номинальным крутящим моментом на выходном валу 3240 Нм, двигатель AIS180L4. Тогда расхождение в скорости передвижения крана будет составлять:,где - техническое число оборотов выходного вала мотор-редуктора;[2]Техническая скорость движения крана:,где Dk – диаметр ходового колеса, Dk = 0,5 м;n – число оборотов выходного вала мотор-редуктора, n = 65 об/мин;Рисунок Мотор-редуктор ТК-108Статический момент при нагруженной тележке:,где ηм – КПД передачи при полной нагрузке, ηм = 0,75[11];W - полное статическое сопротивление передвижению, W =20,57 кН; НмМомент электродвигателя при пуске:,где МН - номинальный момент двигателя, МН = 3240 НмМаксимальный момент электродвигателя при пуске принимается равным наибольшему значению, указанному в каталоге с учётом падения напряжения в сети до 10 %:, НмСредний момент электродвигателя при пуске:, НмПриведённый момент инерции тележки механизма передвижения с грузом:,,где Iш–момент инерции шестерни, закреплённой на валу электродвигателя, Iш = 0,00005 кгмс2; кгмс2(mкр+mQ) = 156000 кг;δ = 1,2[11, стр.114];Rk – радиус ходового колеса тележки, м;ηм – КПД передачи при полной нагрузке, ηм = 0,75;кгмс2Время пуска двигателя:,где ω – угловая скорость вала электродвигателя, ω = 150,72 с-1; сПуть крана с грузом за время её разгона:,где vТ - фактическая скорость движения крана, vT = 1,25 м/с; мСила сопротивления передвижению крана без груза:где Gкр– вес крана, Gкр = 560 кН; кНМомент сопротивления передвижению крана без груза:,где iP – передаточное число редуктора, iP = 22,62;Dk – диаметр ходового колеса, Dk = 0,5 м;ηм – КПД передачи при полной нагрузке, ηм = 0,75 [5]; кНм = 424 НмПриведённый момент инерции механизма передвижения без груза:,где mт – масса крана, mт =96000 кг; кгмс2Время пуска электродвигателя при недогруженном кране:,где МП.СР- средний момент электродвигателя при пуске, МП.СР=5316,84;ω – угловая скорость вала электродвигателя, ω = 150,72 с-1; сПуть крана без груза за время его разгона:,где vТ - фактическая скорость движения тележки, vT = 1,7 м/с; мСреднее ускорение при пуске механизма передвижения с грузом а и без груза ах соответственно:; ;где vТ - фактическая скорость движения крана, vT = 1,25 м/с; м /с2; м /с2;Коэффициент запаса сцепления нагруженного крана:,где GСЦ – суммарное давление двух приводных колёс на рельсы (сцепной вес) крана с грузом, GСЦ =36500 кг; -коэффициент сцепления колеса с рельсом для механизмов, работающих в закрытых помещениях, = 0,2;nk – общее число колёс, nk = 8;nx – число неприводных колёс, nх = 6;f – коэффициент трения в шарикоподшипниках опоры, f = 0,015;Q– грузоподъёмность крана, Q= 50000 кг;Gкр – вес крана, Gкр = 56000 кг;g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;d – диаметр цапфы, d = 10 см;Dk – диаметр ходового колеса, Dk = 50 см;k=2,13 >[k]=1,7 [11] Условие выполняется. Расчет тормозного усилия мотор-редуктораРасчетный тормозной момент равен:Мт. = Мин. - Мс.гдеМин. - момент сил инерции поступательно и вращательно движущихся масс, приведенный к валу двигателя, Н·м.где aТ-замедление при торможении (aТ=0,3 м/с2),kин -коэффициент неучтенных инерционных масс (kин=1,1).Н·мМс – момент сил сопротивления, приведенный к валу двигателя, Н·м:Wст. - статическое сопротивление движению крана (Wст. = 28800 Н) =374,49 Н·м.Мт. = 532,49 – 374,49 = 158 Н·м.Мотор-редуктор ТК 108 имеет тормозной момент 250 Н·м при выключенном двигателе. Проверяем на отсутствие “юза” при торможении крана без груза. В этом случае момент от тормоза, приведенный к валу колес будет равен:Мтк=Мт·iр/η0Мтк=170·22,62/0,85=1732 Н·мДвижение “юзом” не возникнет, если выполняется условие:Мсц≥МткМсц=2000 Н·м > Мтк=1732 Н·мСписок литературы1. Курсовое проектирование грузоподъемных машин С.А. Казак.- М.: Высш. шк.1989.-319с