Вибір кінематичної схеми механізму підйому

На рис.1.7 зображено поширені схеми лебідок, що використовуються, насамперед, для підіймання вантажів.

Схема 1.7,а – типова для серійних лебідок. Застосування спеціальної зубчастої муфти 5, вмонтованої у барабан, а також редуктора з вихідним валом у вигляді зубчастої напівмуфти й підсиленим підшипником дозволяє позбавитись від однієї з підшипникових опор барабана і зменшити габаритні розміри. В разі відсутності такого спеціального редуктора лебідки комп-лектують за схемою 1.7,в. Схема 1.7,б є типовою для лебідок візків мостових кранів зі здвоєним поліспастом. Наявність у цій схемі двох зубчастих муфт і проміжного валу істотно знижує вимоги до співвісності при монтажі. У лебідках із малою швидкістю навивання каната використовують або два послідовно встановлених редуктори (схема 1.7,д), або редуктор та відкриту зубчасту передачу (схема 1.7,д). У лебідках для технологічного устаткування (бетоноукладачів, укладачів цегли) при невеликій вантажопідіймальності й висоті підіймання можливе застосування схем із консольним закріпленням барабана на валі редуктора, наприклад, черв’ячного, як зображено на схемі 1.7,е.

Під час виконання індивідуального завдання треба навести вибрану кінематичну схему з експлікацією вузлів.

1 – електродвигуни типів МТF, МТН (кранові з класом ізоляції F або Н, з фазним ротором та ступінчастим регулюванням швидкості), МТКF, МТКН (кранові з короткозамкненим ротором), АИР, 4АМН (асинхронні трьохфазні з короткозамкненим ротором); 2 – муфта зубчаста або пружна втулково-пальцева з гальмівним шківом; 3 – гальмо колодкове нормально замкнене з пружинним замиканням ТКТ (з коротко ходовим електромагнітним штовхачем), ТКГ, ТТ (з електрогідравлічним штовхачем); 4, 14 – редуктори горизонтальні циліндричні Ц2У, 1Ц2У, 1Ц2Н, 2Ц2, Ц2У-КМ, Ц2-МРЗ (двоступінчасті), Ц3У, 1Ц3У, 1Ц3Н, 2Ц3Н (трьохступінчасті), РК (двоступінчастий спеціальний крановий), ГК (трьохступінчасті кранові з шестернею на тихохідному валі для відкритої зубчастої передачі); 5 – муфта зубчаста спеціальна, вмонтована в барабан; 6 – барабан для навивання однієї гілки каната; 7 – муфта зубчаста з проміжним валом типу МЗП; 8 – барабан для навивання двох гілок каната (для здвоєного поліспаста); 9 – муфта зубчаста типу МЗ або кулачкова або ланцюгова; 10 – підшипниковий вузол барабана; 11,12 – шестерня і зубчасте колесо; 13 – барабан із зубчастим колесом; 15 – редуктор черв’ячний; 16 – барабан, консольно закріплений на валі редуктора.

Рисунок 1.7 - Схеми лебідок

Вибір електродвигуна і редуктора. Визначення фактичної швидкості підіймання вантажу

Вибір двигуна

Електродвигун вибирають за потужністю та тривалістю вмикання ТВ (відносною тривалістю вмикань), відсотків.

Статична потужність, кВт, необхідна для підіймання номінального вантажу:

N_СТ = G_в×V / h_м, (1.15)

де h_м – ККД механізму підіймання:

h_м = h_п ×h_б ×h_р

(h_б » 0,9...0,96 – ККД барабана, h_р – ККД редуктора, при двохступінчастому редукторі h_р = 0,97² » 0,94).

Виходячи із специфіки роботи механізму підіймання, особливо кранового, двигун, звичайно, вибирають таким чином, щоб його номінальна потужність була на 10-30% меншою за статичну. Заниження потужності двигуна можливе, коли механізм працює у повторно-короткочасному режимі, а переважна більшість вантажів, що підіймаються, менша за номінальний. Під час вибору двигуна такої дещо заниженої потужності доцільна його перевірка на нагрівання за середньоквадратичною потужністю. Якщо лебідку проектують для використання, в основному, за номінальної вантажопідйомності (скиповий підйомник, кантувальник та інше технологічне обладнання), то припустиме заниження потужності не повинне становити більше, ніж 10%.

Двигун вибирають за таблицями дод.В. Обираючи тип двигуна, треба мати на увазі як зручність роботи з вантажем у разі використання двигуна з фазним ротором (МТF, МТН), так і в декілька разів вищу його ціну у порівняно з короткозамкненими. Двигун МТН дорожчий, ніж МТF, бо має більш ефективну ізоляцію. Кранові двигуни суттєво дорожчі, ніж двигуни єдиної серії, але допускають роботу з великою кількістю вмикань і мають високу здатність до перевантаження.

Під час вибору частоти обертання двигуна треба мати на увазі, що по мірі зменшення частоти обертання розміри, маса та ціна двигунів зростають; за малої швидкості підіймання іноді доцільне встановлення двигуна з низькою частотою обертання, щоб уникнути проблем під час вибору редуктора.

Виконуючи індивідуальне завдання, треба навести такі дані про двигун: тип, ТВ (процентів), номінальну потужність N_дв(кВт), номінальну частоту обертання n_дв(об/хв), момент інерції ротора J_P(кг×м²), діаметр вала d_В(мм). Під час вибору двигунів типу 4А, 4АС додатково наводять кратності пускового (К_пуск) і максимального (К_max) моментів.

Приклад. Для лебідки, яку планується використовувати для монтажу обладнання, виберемо схему, аналогічно приведеній на рис.7.1,в. У складі такої лебідки доцільно задіяти крановий двигун типу МТF, який має фазний ротор, що дає можливість ступінчастого регулювання кутової швидкості, забезпечуючи зручність виконання монтажних робіт.

Для визначення статичної потужності розрахуємо ККД механізму підіймання, прийнявши ККД барабана h_б » 0,94; ККД редуктора h_р=0,94: h_м=0,91×0,94×0,94=0,8. Необхідна статична потужність за (1.15): N_СТ = =100×0,1/ 0,8= 12,5 кВт. З урахуванням можливого заниження потужності на 30% можна вибирати двигун з потужністю, починаючи з 12,5×0,7 ≈ 9 кВт. За табл. В.3додатка Вможна вибрати електродвигун МТF 211-6, але, враховуючи відносно малу швидкість підіймання, доцільніше вибирати двигун із більш низькою частотою обертання – МТF 311-8, який має:

- номінальну потужність, кВт, N_дв, при ТВ=15% - 10,5;

- частоту обертання номінальну, n_дв , об/хв - 665;

- момент інерції ротора, J_р, кг×м² - 0,28;

- діаметр вала, мм -. 50

Вибір редуктора

Редуктор,згідно з РТМ2-056-80, вибирають за передаточним числом u_р.п та моментом кручення на тихохідному валі М_ТИХ. Необхідно також, щоб діючі радіальні навантаження на швидкохідний і тихохідний вали не перевищували припустимих.

Потрібне передаточне число механізму підіймання u_м.пдорівнює потрібному передаточному числу редуктора u_р.п,якщо в приводі встановлено один редуктор (рис.1.7,а,б,в,е) і немає додаткової зубчастої передачі:

u_м.п = u_р.п =w_дв /w_б.п , (1.16)

w_дв–кутова швидкість двигуна, с^-1:

w_дв = p×n_дв / 30 » 0,1×n_дв ; (1.17)

w_б.п – потрібна кутова швидкість барабана, с^-1 :

w_б.п = V_к.п / . (1.18)

Потрібна швидкість каната, який навивається на барабан, м/с:

V_к.п =V×і_п . (1.19)

Радіус барабана, виміряний по середній лінії навитого каната, м:

R= D_б.сер. /2000.

Якщо привід має два редуктори (рис.1.7,д), то u_м.п = u_р.п1× u_р.п2 (u_р.п1, u_р.п2 –потрібні передаточні числа редукторів); якщо редуктор і відкриту зубчасту передачу (рис.1.7,г), то u_м.п = u_р.п× u_п (u_п =4¸8 – передаточне число зубчастої передачі).

Найбільший статичний момент на тихохідному (вихідному) валі редуктора, кН×м:

М_ТИХ = G_в× R /( i_п × u_п × h_п ×h_б ), (1.20)

(u_п = 1 за відсутності відкритої зубчастої передачі).

Радіальне навантаження на швидкохідний вал редуктора відсутнє на всіх схемах, наведених на рис.1.7. Радіальне навантаження Р_кт на тихохідний вал редуктора на схемах (рис.1.7,в,д) теж відсутнє. Для схеми, зображеної на рис.1.7,а, в разі навивання на барабан однієї гілки каната, без великої похибки можна приймати Р_кт≈S_max /2. Для схеми, зображеної на рис.1.7,б, під час навивання на барабан двох гілок каната, Р_кт≈S_max, так само як і для схеми (рис.1.7,е) з консольним кріпленням барабана до валу редуктора.

Редуктори слід вибирати за таблицями додатка Д: циліндричні горизонтальні двоступінчасті редуктори – за табл. Д.1; трьохступінчасті - за табл. Д.7; черв’ячні – за табл. Д.17.

Проектуючи лебідки, вибирають варіант зборки 11 або 22 (вхідний і вихідний вали розміщені з одного боку редуктора). Умовні графічні зображення варіантів зборки редукторів за ГОСТ 20373-80 наведені після табл.Д.1.

Доцільно вибирати найбільш розповсюджений, надійний, довговічний відносно дешевий циліндричний двоступінчастий горизонтальний редуктор з евольвентним зубчастим зачепленням типу Ц2 МРЗ (табл.Д.1) або більш потужний картерний редуктор, наприклад, Ц2У–315КМ, Ц2У–400КМ, 1Ц2Н-560К. Під час вибору цих редукторів слід брати до уваги величину ТВ, %. Якщо потрібно мати велике передаточне число, то можна вибирати дорожчі й менш розповсюджені редуктори трьохступінчасті (табл.Д.7).

Під час вибору передаточного числа редуктора треба мати на увазі, що його зменшення призводить до збільшення швидкості та затрачуваної на підіймання потужності. Тому в разі істотного заниження потужності двигуна (на 15–30%) порівняно із статичною доцільно вибирати редуктор із найближчим більшим передаточним числом, а якщо менше за 15%, то з найближчим меншим. Необхідно зафіксувати параметри вибраного редуктора за формою, наведеною у прикладі, поданому нижче.

Під час вибору найбільш розповсюджених схем на рис.1.7,а,б,в має бути зроблена спеціальна перевірка щодо можливості компонування редуктора з ви-браним раніше барабаном. Сумарна міжосьова відстань вхідного та вихідного

ступенів редуктора повинна суттєво перебільшувати суму зовнішнього радіуса барабана (за болтами кріплення каната) і відповідного габариту гальма. Таку перевірку слід робити згідно з методикою, наведеною в [3]. Розміри редукторів, потрібні для компонування лебідки, наведені у додатку Д: двоступінчастих – у табл. Д.2 – Д.6; трьохступінчастих – у табл. Д.8 – Д.10; черв’ячних – у табл. Д.18 та Д.19.

Приклад. На вибранійкінематичній схемі лебідки (рис.7.1,в) передбачений один горизонтальний циліндричний двоступінчастий редуктор типу Ц2 без

зубчастої передачі, тому потрібне передаточне число механізму u_м.п дорівнює потрібному передаточному числу редуктора u_р.п. Знаходимо: за (1.17) кутову швидкість двигуна w_дв=3.14× 665/30 » 70 с^-1; за (1.19) потрібну швидкість каната V_к.п=0,1×3 = 0,3 м/с; радіус барабана за середньою лінією навитого каната R= 338/2000 » 0,17 м; потрібну кутову швидкість барабана w_б.п= 0,3 /0,17=1,76 с^-1; за (1.16) – потрібне передаточне число редуктора

u_м.п = u_р.п =70 /1,76=39,7.

Найбільший статичний момент на тихохідному (вихідному) валі редуктора за (1.20) М_ТИХ = 100× 0,17/( 3 ×1× 0,91× 0,94)=6,62 кН×м. Для прийнятої схеми радіальне навантаження на швидкохідний вал відсутнє; радіальне навантаження на тихохідний вал редуктора – Р_кт≈36,6/2 ≈19 кН. Вибираємо циліндричний двохступінчастий горизонтальний редуктор за табл.Д.1. За крутним моментом на вихідному валі підходить редуктор Ц2-350МПЗ, який при ТВ=15% забезпечує М_ТИХф=7 кН×м>М_ТИХ = 6,62 кН×м. Цей редуктор під- ходить і за радіальним навантаженням на тихохідний вал (Р_ктф =20,1 кН>19 кН). З ряду передаточних чисел редукторів цього типу (від 6,3 до 50) вибираємо найближче більше (u_р.ф=40>u_р.п=39,7), оскільки заниження потужності під час вибору двигуна було досить значним (N_дв= 10,5 кВт при N_СТ =12,5 кВт, тобто на 16%). Результати вибору редук-тора зручно подавати в вигляді таблиці (табл.1.10).

Таблиця 1.10 - Результати вибору редуктора

Розшифровка умовного позначення редуктора: циліндричний (Ц), двохступінчастий (2), горизонтальний, із сумою міжосьових відстаней швидкохідної (аw_б )і тихохідної ( аw_т)ступіней 350 мм, зубчастими парами евольвентного зачеплення, номінальним передаточним числом 40, варіантом зборки 11, кліматичним виконанням У, категорією розміщення 3.

Поиск по сайту: