Модернизация козлового крана

На торцах рамы тележки размещены рельсовые откидные захваты 11, служащие как противоугонное устройство при действии ветровых нагрузок на кран в нерабочем состоянии. Захваты представляют собой пару губок, свободно висящих на поперечной горизонтальной оси. При штормовом предупреждении или после окончания   смены   губки   опускают  вниз (как показано на рис. 58) и с помощью рукоятки и стяжного винта притягивают друг к другу. При этом нижние концы губок, имеющие пазы, прочно обжимают головку рельса, препятствуя угону крана ветром. Для работы крана губки разводят в стороны и переводят в верхнее положение, опирая их винт на выемки в щеках торца тележки.

На одной из тележек крана закреплен конечный выключатель 10 ограничителя передвижения. При наезде на путевую линейку рычаг выключателя поворачивается и размыкает цепь питания привода тележки.

Недостаток тележки заключается в том. что двигатель и редуктор крепятся к раме тележки каждый самостоятельно и поэтому при работе разбалтывается крепление редуктора, нарушается центровка соединительной муфты, ухудшается зацепление ведущей шестерни с венцом колеса и т. п.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.4. Ведущая ходовая тележка

1 - элетродвигатель, 2 - тормоз, 3 - редуктор, 4. 8 -шестерни, 5,6 колеса, 7. 9 - зубчатые венцы колес. 10 -конечный выключатель, 11 - рельсовый откидной захват, 12 - рама, 13 - кожух колеса.

Механизмы передвижения некоторых кранов имеют моноблочную конструкцию с трехопорным самоустанавливающимся креплением (рис. 1.5, а). Двумя опорами 1 и 2 являются подшипники выходного вала редуктора (промежуточного вала тележки), причем подшипник 2 зафиксирован в осевом направлении. Третьей опорой 3 служит проушина 4 редуктора. Эта опора воспринимает крутящий момент и удерживает механизм от проворачивания вокруг выходного вала 7. При неточности сборки вала 7 и редуктора 6 возможные покачивания редуктора компенсируются опорой 3, дающей две степени свободы. Моноблок привода (рис. 1.5,б) состоит из фланцевого электродвигателя 5, глобоидного редуктора 6 и тормоза, смонтированных в единый агрегат ПК-5 (МТРГУ, ТКЧг-125).

Однако трудоемкость изготовления встроенных механизмов заставила в кранах новых выпусков отказаться от их применения.

            

Рис. 1.5. Привод механизма передвижения крана:

а — трехопорное крепление, 6 —моноблок привода: I...3 — опоры, 4 —проушина редуктора, 5 —электродвигатель, б — редуктор, 7 — вал, 8 — кожух тормоза, 9 — рама крепления тормоза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 2 Проектные расчеты

2.1. Расчет механизма подъема

 грузоподъёмность   ;

 скорость подъёма     ;

  высота подъёма        ;

  режим нагружения   L2 - умеренный;

  группа классификации  механизма – М6

2.1.1. Выбор каната и  барабана

1. Грузоподъёмная сила 

,

где - ускорение свободного падения.

Получим:

2. КПД  полиспаста

        

3. Наибольшее натяжение  ветви каната, набегающего на  барабан 

,

где - число полиспастов;

       коэффициент загрузки механизма замыкания грейфера;

       кратность полиспаста;

      Для козлового  крана  , т.е. оба конца каната закреплены на барабане для строго вертикального подъёма груза выравнивания усилий на опоры

барабана.

4. Разрывное усилие каната  в целом

,

где =5.6 - минимальный коэффициент использования каната

.

5. Выбор типа каната

Для козлового крана, работающего на открытом воздухе при наличии пыли  и влаги, следует выбирать канат типа с малым количеством проволок большого диаметра

По найденному разрывному усилию принимаем значение диаметра.

.

6. Диаметр барабана

,

где - коэффициент выбора диаметра барабана

     

7. Длина барабана с  двусторонней нарезкой

,

где - коэффициент длины средней (не нарезанной) части барабана,

     - высота подъёма.

,

Принимаем   

8. Проверка размеров барабана  по условиям

,

9. Угловая скорость барабана

,

где - скорость подъёма

.

2.1.2. Выбор электродвигателя

1. Статическая мощность  электродвигателя

,

где - предварительное значение КПД (для механизма подъёма с     цилиндрическим редуктором).

,

По приложению 1 выбираем ПВ=40%  и мощности , электродвигатель серии 4MTF. Технические данные двигателей принимаем приложению 4 .

4МТF(H)225М6 (Р=37 кВт, р=6, m=420 кг, n=965 об/мин,

 l30-l1=960-140=820 мм, d11=435 мм.

где ( )- длина двигателя без посадочной части вала, мм.

2. Угловая скорость двигателя

,

2.1.3. Выбор редуктора

1. Расчет редуктора по  радиальной консольной нагрузке

,

где – действующая радиальная (консольная) нагрузка,

      Fy – допускаемая радиальная консольная нагрузка на выходном валу редуктора .

Выберем редуктор Ц2-500.

             

2. Передаточное число  редуктора

,

   Определим расчетное  передаточное число редуктора, и  округлим его до номинального  значения.

3. Грузовой момент на  барабане

,

где – число полиспастов.

4. Проверка редуктора  по грузовому моменту

Условие прочности:

,

где - допускаемый крутящий момент на валу редуктора.

2.1.4. Выбор тормоза

1. Статический момент  на входном валу редуктора  при торможении

,

где - КПД механизма, который можно принять равным КПД редуктора,

2. Тормозной момент, на  который регулируют тормоз

,

где - коэффициент запаса торможения =1.5

   Выбираем тормоз  ТКГ-300 с тормозным моментом Тmax=300Нм , масса 55 кг, L=772 мм.

2.1.5. Компоновка механизма

 

1. Условие соседства электродвигателя и барабана

,

где – суммарное межосевое расстояние редуктора,

       - габаритный размер электродвигателя,

       - размер от оси вращения барабана до наружного конца      шпильки крепления каната

2. Условие соседства тормоза  и барабана

,

где – модуль зубчатого венца; – число зубьев венца;

      – размер от оси вращения барабана до крайней точки зубчатой ступицы,

      – диаметр тормозного шкива;

      – размер от оси вращения тормозного шкива до наружной поверхности рычага тормоза.

2.2 Расчет грейфера

Грузоподъемность ; щебень ; угол внутреннего трения ; коэффициент внутреннего трения ; уголь трения о сталь ; коэффициент трения о сталь ; угол естественного откоса ; начальное сопротивление материала сдвигу ; расчетный размер куска ; коэффициент наполнения и уплотнения материала .

           Корректирующие коэффициенты: , , , , , .

2.2.1. Масса материала:

 

2.2.2. Объем грейфера:

2.2.3. Геометрические размеры при закрытом грейфере:

,

,

,

    где  - ширина челюсти;

          - длина челюсти;

          - высота челюсти до шарнира тяги;

        - коэффициент ширины челюсти;

        - коэффициент длины челюсти;

        - коэффициент высоты челюсти.

1. Хорда челюсти:

      2. Условный радиус (высота до центрального шарнира) челюсти:

3. Условная высота призмы  материала:

4. Зазор между верхней  точкой призмы и центром шарнира:

5. Полная высота закрытого  грейфера:

6. Расстояние от центрального  шарнира челюстей до верхней  кромки головки:

         7. Длина тяг, связывающих головку  грейфера с челюстью:

         Углы наклона тяг к вертикали  закрытого грейфера в плане ( ) и профиле ( ):

;                 ;

     ;

     ;        - конструктивные размеры головки грейфера;

    

8. Радиус поворота (высота) челюсти:

;

   где  - расстояние от центральной оси грейфера до центра шарнира;

         - угол наклона радиуса поворота челюсти закрытого грейфера к вертикали.

9. Расстояние между шарнирами (плечо) челюсти:

10. Радиус центра тяжести  челюсти:

11. Толщина ножа челюсти:

12. Толщина кромки челюсти:

2.2.4. Геометрические размеры при открытом грейфере:

;

;

  где  ;  - координаты центра тяжести челюсти,

        ;  - координаты центра тяжести перегружаемого материала,

       - угол между высотой и хордой челюсти у закрытого грейфера,

      - угол прямоугольного треугольника, построенного на плече Е, т.е. на прямой, соединяющей оси шарниров челюсти,

     - угол между высотой R0 и плечом Е челюсти,

     - угол между хордой М и плечом Е челюсти.

Проверка:

                               1800=1800 

;

;

.

         1. При полностью открытом грейфере  длина раскрытия:

;

   где  - полуразмах челюсти.

2. Необходимый ход траверсы  для полного раскрытия челюстей:

,

.

2.2.5. Массовые характеристики:

1. Максимально допустимая  по грузоподъемности масса грейфера:

2. Минимально допустимая  масса грейфера:

,

  где с=1.5- коэффициент жесткости.

3. Оптимальная величина  mгр находится в границах:

mгрmax>mгр>mгрmin

2.2.6. Масса грейфера:

где кр=0.8 – коэффициент, учитывающий перенос равнодействующей сил сопротивления на режущую кромку челюсти;

     кф=2 – коэффициент, учитывающий влияние формы челюстей;

    - задний угол челюсти в конечный момент зачерпывания; 

    - коэффициенты, учитывающие соответственно относительные массы головки, нижней траверсы, тяг и челюстей.

где - угол скольжения материала при зачерпывании.

1. Кратность полиспаста:

u=6 ;

;

где uп – силовая кратность замыкающего полиспаста;

      - КПД блока с подшипниками качения.

2. Удельное сопротивление  зачерпыванию:

,

где - расчетное среднее заглубление челюсти;

      Кпз =0.3 – коэффициент, учитывающий гранулометрический состав материала.

3. Сила сопротивления  зачерпывания челюстей:

 

4. Сила сопротивления  перемещению материала по челюсти  и трения по ней:

где - первоначальное заглубление челюсти;

     - действительный угол наклона закрытого грейфера;

     - коэффициент, учитывающий степень заглубления и физико-механические зачерпываемого материала.

5. Обобщенный параметр:

где - обобщенный коэффициент;

     - средний задний угол челюсти;

6. Аналитические зависимости:

                   Т1=0.295

                        Т2=0.3

                      Т3=0.1

                  А3=0.07

                     А4=0.08

                  А5=0.15

2.2.7. Зачерпывающая способность грейфера по линейной нагрузке на кромке челюсти:

 

 

1. Наибольшая нагрузка  тяги челюстей:

где - усилие на головку грейфера;

       - вес зачерпнутого материала.

        2. Нагрузка, действующая на нижнюю траверсу  грейфера:

       3. Вертикальная  составляющая реакции в шарнирах  челюсти:

      4. Горизонтальная  составляющая силы сопротивления  при зачерпывании:

    

    

    

     ;      ;    ;

     ;    ;    ;

    

      5. Вертикальная  составляющая при зачерпывании:

      6. Реакция  в шарнире:

     7. Общая сила сопротивления:

 

2.3. Расчет механизма передвижения тележки

4.3.1. Определение предварительной  массы тележки

где тг=10000кг – масса груза

1. Масса тележки с грузом:

2. Вес тележки:

3. Вес груза:

4. Вес тележки с грузом:

 

2.3.2. Выбор ходовых колес

1.Максимальная статическая  нагрузка на ходовое колесо

где z=4 – количество ходовых колес;

     Примем диаметр  ходового колеса Dxk=320мм , диаметр внутреннего отверстия подшипника d=60мм.Принимаем рельс Р24.

2. Расчет сопротивления  передвижению:

     Сила сопротивления передвижению тележки с грузом (при отсутствии уклона и ветра)

где µ=0.04 – коэффициент трения колеса по рельсу

      f=0.015 – коэффициент трения качения подшипника буксы

      кр=2 – коэффициент сопротивления реборды.

2.3.3. Выбор электродвигателя

1. Мощность электродвигателя:

где V=0.63м/с – скорость передвижения;

      η=0.9 – КПД механизма передвижения;

     Выбираем двигатель 4АС90LE6 со встроенным механическим тормозом, мощность Рэ=1.7кВт, тормозной момент ТТЭ=16Нм, частота вращения nэ=930об/мин, момент инерции Jэ=0.0073кг×м2, пусковой момент Тп=33Нм.

2. Угловая скорость:

3. Минимальный пусковой  момент:

4. Номинальный момент  электродвигателя:

 

2.3.4. Выбор редуктора

1. Угловая скорость ходового  колеса: