§4. Выбор основных элементов механизма подъема.

 

Исходные данные для расчета:

F_Q– грузоподъемная сила, Н;

G_зах– вес грузозахватного устройства, Н;

v - скорость вертикального перемещения груза, м/мин;

H– высота подъема груза, м;

m, a, t – параметры полиспаста;

группа режима работы механизма подъема (1М, … ,6М);

t_S – время работы механизма подъема за весь срок службы ГПМ, ч;

- коэффициент эквивалентности (при известных  t_S  и группе режима работы);

ПВ - относительная продолжительность включения.

 

 

1. Электродвигатель.

Статическая мощность электродвигателя - мощность при подъеме номинального груза с установившейся скоростью, кВт:

 ,

где - КПД всего механизма подъема.

Здесь h_м – КПД муфты;

n – число муфт в механизме;

h_ред – КПД редуктора;

h_б – КПД канатного барабана;

h_п – КПД полиспаста.

В предварительных расчетах можно принимать для механизмов с зубчатым редуктором h @ 0,9, для механизмов с червячным глобоидным редуктором -h @ 0,7.

По каталогу выбирают двигатель с номинальной мощностью P_н ³ P_ст  в соответствии с ПВ.

Для механизма подъема время пуска обычно не определяют по следующим причинам.

1.  Вертикальное ускорение не может вызвать раскачивание груза.

2. Распределение избыточного момента Т_изб между звеньями кинематической цепи таково (рис.6.20), что через редуктор проходит около 5%  Т_изб.

Рис.6.20.

 Поэтому не возникает больших динамических перегрузок элементов редуктора и полиспаста.

3. Время разгона механизма близко к времени разгона электродвигателя и составляет не более одной секунды. Время пуска мало по сравнению с продолжительностью цикла и потому практически не влияет на производительность.

2.      Редуктор.

Тип редуктора.

При группах режима работы 5М и 6М применяют редукторы с цилиндрическими зубчатыми колесами.

При группах режима работы 1М , … , 4М допускают зубчатые коническо-цилиндрические и червячные глобоидные редукторы.

Предварительная частота вращения канатного барабана (ниже предварительные значения помечены штрихами)

.

 

Предварительное передаточное отношение редуктора

,

где - номинальная частота вращения вала электродвигателя.

           i’_ред  округляют до ближайшего стандартного значения в меньшую сторону, если двигатель недогружен, и в большую сторону, если двигатель загружен полностью.

Передаточное отношение редуктора должно удовлетворять условию .

Для цилиндрических двухступенчатых

и коническо–цилиндрических редукторов - = 40,

для червячных глобоидных редукторов - = 63,

для червячных редукторов - = 80,

для планетарных двухступенчатых редукторов - = 125,

для цилиндрических трехступенчатых редукторов - = 200,

для волновых редукторов - =315.

Фактическая скорость вертикального перемещения груза

не должна отличаться от заданной более, чем на 10%. В противном случае изменяют  i_ред  или (что нежелательно) D_б.

По каталогу выбирают редуктор с номинальным вращающим моментом на тихоходном валу 

,

где - эквивалентный момент;

       – коэффициент долговечности, учитывающий одновременно переменность нагрузки и число циклов нагружения N_S;

T_max – наибольший вращающий момент на тихоходном валу редуктора при нормально протекающем технологическом процессе (т.е. при работе без перегрузок).

Для зубчатых редукторов

,

где - коэффициент эквивалентности;

N_S - число циклов нагружений за весь срок службы зубьев зубчатого колеса, лимитирующего нагрузку (обычно тихоходной шестерни);

- число циклов перемены контактных напряжений, соответствующее перелому кривой усталости (базовое число циклов), для материала зубчатого колеса, лимитирующего нагрузку.

        

  Для тихоходной шестерни

,

где  ;

iТ – передаточное отношение тихоходной ступени редуктора.

Для волновых редукторов  ;

для планетарных редукторов  ;

для  остальных зубчатых редукторов  .

Для червячных и червячных глобоидных редукторов

.

При этом для червячных глобоидных ред укторов  ;

для червячных редукторов .

Для этих редукторов коэффициент долговечности может быть больше единицы.

.

Если канатный барабан установлен консольно на тихоходном валу редуктора, т.е. муфты нет, то в последней формуле h_м = 1.

Выбранный редуктор проверяют на способность воспринимать тихоходным валом максимальную силу натяжения каната F_max.

Для механизмов подъема талей редуктор проектируют.

3.      Тормоз.

Тип тормоза.

При группах режима работы 1М, 2М, 3М - ТКТ, ТКП, ТКГ; при группах режима работы 4М, 5М, 6М – ТКП, ТКГ.

В талях дополнительно устанавливают грузоупорный тормоз.

       

 

 Необходимый момент тормоза

TТ = k_Т × T_гр,

где k_Т – коэффициент запаса торможения (табл. 6.1);

       T_гр – грузовой момент - момент от веса груза и грузозахватного устройства на тормозном шкиве (диске).

         Таблица 6.1. Коэффициенты запаса торможения k_Т .

 

Если в механизме установлено два тормоза, то k_Т = 1,25 для каждого из них. Если один из двух тормозов - грузоупорный, то для последнего k_Т= 1,1.

Если в механизме два привода, то в каждом приводе устанавливают тормоз с k_Т = 1,25.

Если в механизме два привода, и в каждом приводе установлено два тормоза, то k_Т = 1,1 для всех тормозов.

,

где h_обр – обратный КПД (КПД при обратном движении, т.е. движении под действием груза при отключенном электродвигателе) механизма между тормозным шкивом (диском) и грузозахватным устройством.

 

Для механизмов с зубчатым редуктором (с учетом того, что фактические потери могут быть меньше расчетных)

h_обр = 0,5 × (1 + h),

где h - прямой КПД механизма между тормозным шкивом (диском) и грузозахватным устройством.

      

 

 

Для механизмов с червячным или червячным глобоидным редуктором

,

где h_ч – прямой КПД червячного или червячного глобоидного редуктора.

По моменту T_Т  подбирают или проектируют тормоз.

Для механизма подъема время торможения обычно не определяют по тем же причинам, что и время пуска.

Если в механизме использован электродвигатель со встроенным тормозом, то дополнительный тормоз не нужен. Встроенный тормоз электродвигателя регулируют на момент ТТ.

4.Муфты.

4.1 Муфта между электродвигателем и редуктором.

Рекомендуют зубчатые муфты. Применяют и упругие муфты, но только такие, которые могут передавать вращающий момент при разрушении упругих элементов. При использовании упругих муфт редукторную полумуфту выполняют заодно с тормозным шкивом (рис. 6.21). При этом упругие элементы муфты разгружены от действия грузового момента T_гр.

 

 

 

                                            Рис.6.21.

    1-вал электродвигателя; 2-входной (быстроходный) вал редуктора; 3-обод тормозного шкива.

Если тормоз установлен на втором конце вала электродвигателя или применен электродвигатель со встроенным тормозом, то применяют только зубчатые муфты.

           По каталогу выбирают муфту с номинальным моментом

                                 .

 

4.2  Муфта между редуктором и канатным барабаном.

Рассматриваем случай, когда канатный барабан установлен на двух опорах (рис.6.2).

1. Если тихоходный вал редуктора выполнен с зубчатой полумуфтой (рис.6.2, схемы 2, … , 6 и  рис.6.3), то муфту не рассчитывают.

2. Если тихоходный вал редуктора соединен с валом канатного барабана обычной зубчатой муфтой (рис.6.2, схема1), то по каталогу выбирают муфту с номинальным моментом

.