4     РАСЧЕТ  МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖЕНИЯ  ТЕЛЕЖКИ

 

                                            4.1 Выбор кинематической схемы 
 
 

                                         

                                

                                 Рисунок 6   – Кинематическая схема передвижения тележки. 
 

Выбранная принципиальная кинематическая схема механизма  передвижения тележки показана на рисунке 6 . Механизм имеет привод к валу ходового колеса от электродвигателя переменного тока через вертикальный цилиндрический редуктор типа ВК, широко применяемый в механизмах передвижения крановых тележек. Двухколодочный короткоходовой нормально-замкнутый электромагнитный тормоз установлен на валу двигателя .

                              4.2 Определение нагрузок на ходовые колеса

                          4.3 Выбор колес

                                4.4 Определение сопротивлений передвижению  

Сопротивление передвижению тележки с номинальным  грузом, приведенное к ободу ходового колеса, определяется по формуле 

                                        W_тр = (Q + G_т) / D_х.к · (2 μ + f d) k_р , (62) 

где    Q – вес номинального груза;

          G_т – собственный вес тележки;

          D_х.к – диаметр поверхности катания ходового колеса тележки;

           d – диаметр цапфы вала ходового колеса;

           μ – коэффициент трения качения;

           f – коэффициент трения в опоре вала колеса;

           k_р – коэффициент, учитывающий сопротивление трения реборд ходовых колес и торцов    ступиц колеса; для крановых тележек принимается по таблице 22; для нашего случая

      k_р = 2,5.

Для нашего случая G_т = 2 т 

По нормали  на ходовые колеса принимаем ходовое  колесо диаметром 250 мм. Диаметр цапфы  принимается примерно равным (0,25 – 0,30) D_х.к. Примем d = 70 мм. 

Таблица 22 – Коэффициент k_р 

                                                                

 
 

Для механизмов передвижения с машинным приводом рекомендуется  изготовлять ходовые колеса стальными  с твердостью поверхности катания  и реборд не ниже HB 285 – 300.

При плоском  рельсе μ = 0,03 см.

При установке  ходовых колес на шариковых подшипниках  f = 0,015.

Сопротивление передвижению тележки :

при работе с  номинальным грузом 

  W_тр = (Q + G_т) / D_х.к · (2 μ + f d) k_р = (5000 + 2000) / 25 · (2·0,03 + 0,015·7) · 2,5 = 250 кг  (63) 

при работе без  груза 

       W_тр.о = 250· 2000 / 5000 = 84 кг 

                                                      4.5 Выбор двигателя

                                                      4.6 Выбор передачи 

Выбор электродвигателя для механизма передвижения крановых тележек  и кранов производят по максимально допустимому пусковому моменту двигателя, при котором обеспечивается надлежащий запас сцепления ходового колеса с рельсом, исключающий возможность буксования при передвижении тележки без груза в процессе пуска.

При пуске максимально  допустимое значение ускорения тележки, при котором обеспечивается заданный запас сцепления 1,2, определяется по уравнению 

                      a_max = [n_пр / n_к (φ / 1,2 + f ·d / D_х.к) – (2 μ + f d) · k_р / D_х.к – P_в / G_т] g ; (64) 

где      n_пр – число приводных ходовых колес;

         n_к – обще число ходовых колес; в нашем случае тележка имеет четыре ходовых колеса, из них два приводных ;

         φ – коэффициент сцепления  ходового колеса с рельсом,  принимаемый для кранов, работающих  в закрытом помещении, равным 0,2;

         P_в – ветровая нагрузка на кран в рабочем состоянии; при работе в помещении P_в = 0;

         g – ускорение силы тяжести; 

         a_max = [ 2 / 4· ( 0,2 / 1,2 + 0,015 ·7 / 25) – ( 2·0,03 + 0,015 · 7) 2,5 / 25] · 9,81 = 0,675 м / сек². 

Необходимый пусковой момент электродвигателя 

                           М_пуск = М_с + 1,2 · GD²_дв · n_дв / 375 t_n + G_т D²_х.к n_дв / 375 t_n i²_o η_о .               (65) 

В этой формуле  неизвестными величинами кроме М_пуск , являются маховой момент ротора двигателя GD²_дв , число оборотов электродвигателя  n_дв , передаточное число редуктора и к. п. д. механизма. Так как нами принят в качестве передачи цилиндрический зубчатый редуктор типа ВК, то к. п. д. передачи при установке ходовых колес на подшипниках качения можно принять равным η_о = 0,9.

Определим мощность двигателя по статическому сопротивлению при перемещении тележки с номинальным грузом : 

                           N_ст = W_тр υ_т / 102 · 60 η_о = 250 · 0,3 / 102 · 60 · 0,9 =1,82 квт (66) 

В каталоге на крановые двигатели наименьшую мощность, равную 2,2 квт, имееи двигатель     МТ 11 – 6 ( 885 об / мин при ПВ = 25%). Маховый момент ротора GD²_дв = 0,17 кг·м². Кратность максимального момента 2,3. Число оборотов ходовых колес 

                                   n^‘_х.к = υ_т / π D_х.к = 0,3 / 3,14 · 0,25 = 51 об / мин (67) 

Передаточное  число редуктора 

                                                    i^’_о = n_дв / n^‘_х.к = 885 / 51 = 17,4 (68) 

По нормали  на редукторы выбираем редуктор типа ВК. Наиболее подходящим для установки  на тележке является редуктор ВК400 с передаточным числом i _о = 14,67. Этот редуктор рассчитан на передачу мощности 3,5 квт при числе оборотов ведущего вала 1000 в минуту. 

Тогда фактическое  число оборотов в минуту ходовых  колес 

                                                  n_х.к = n_дв / i _о = 885 / 14,67 = 60,5 об / мин (69) 

Фактическая скорость передвижения тележки 

                                                  υ_т = π D_х.к n_х.к = 3,14 · 0,25 · 60,5  / 60 = 0, 42 м /с (70) 

Фактическая скорость отличается от заданной на 18%, что является допустимым для крановых тележек. 
 

Требуемая при  этом мощность двигателя 

                                    N_с.треб = 250 · 0,42 / 102 · 60 · 0,9 = 2,16 квт 

что соответствует  мощности выбранного двигателя. 

                                                          4.7 Выбор тормоза 

  Чаще применяют двухколодочные тормоза с шарнирно-закрепленными на рычагах колодками и с пружинным или грузовым замыканием. Для размыкания тормоза используются электромагниты (длинноходовые и короткоходовые), электрогидравлические и электромеханические толкатели.

На рисунке 7  представлена схема колодочного  тормоза с коротко-ходовым электромагнитом. Основная пружина 1 используется для замыкания тормоза, а вспомогательная пружина 2 обеспечивает отход колодок от тормозного шкива. На каждый из рычагов действует результирующая сила F = F₀ — Fв, где F₀ — усилие основной пружины, Н; Fв — усилие вспомогательной пружины (обычно принимается в пределах 20. ..60 Н). Требуемая результирующая сила при заданных тормозном моменте Т_т и размерах тормоза определяется по формуле 

                                                                   F = Т_т / f D η · l₁ / l  

где f — коэффициент трения между колодкой и шкивом (табл. 1.38); η — КПД рычажной системы тормоза (η = 0,9.. .0,95); D — диаметр тормозного шкива, м; l , l₁ — длины плеч рычагов тормоза (см. рисунок 7), м.

Требуемое усилие основной пружины F₀ = F  +  Fв 
 
 

 

 

                         Рисунок 7 – Схема двухколодочного тормоза с пружинным замыканием и     короткоходовым электромагнитом  
 
 

Давление между  шкивом и колодкой 

                                                                p = Т_т / f D A ≤ [p]       (71) 

                                               p = 3,59 / 0,15 · 0,2 · 26516 = 0,9 ≤ [p] = 1,5 

где   Т_т – тормозной момент, развиваемый тормозом,  Н·м;

        A – площадь рабочей поверхности одной тормозной колодки, м² :

        

                                                        А = π D β / 360 · B; (72) 

 где   B – ширина колодки ( принимается на 5…10 мм меньше ширины шкива ), м;

          β – угол обхвата шкива одной  колодкой : β = 60…100°; 

         [p] – допускаемое давление, МПа (таблице 23) 

                                             А = 3,14 · 200 · 80 · 190 / 360 = 26516  м² 

Таблица 23   Допускаемое давление [p] и коэффициент трения  f в колодочных тормозах