Расчет механизма поворота

Определение момента сил сопротивления повороту

Максимальный грузовой момент, действующий на кран:

M_гр^max=g∙Q∙L_max=9,81∙16∙32=5021 кНм

Момент от силы тяжести, создаваемый массой поворотной части, относительно нижней опоры колонны:

M_mпч=g∙m_пч∙l_пч=9,81∙220∙1,4=3021 кНм

Где:

l_пч – расстояние от центра тяжести поворотной части до оси вращения, м;

m_пч – масса поворотной части, т (из аналога).

Реакция опоры:

H=(M_гр^max+M_mпч)/h=(5021+3021)/5,85=1375 кН

Где,

h – расстояние между опорами колонны, м.

Суммарная нагрузка на передние колеса:

∑P=H/cosб=1375/cos0,15=1375 кН

Коэффициент сопротивления движению:

f_0=(м∙d/D_к +(2∙k)/D_к )∙c=(0,02∙100/500+(2∙0,6)/500)∙2,5=0,016

Где,

м – коэффициент трения в цапфах колес (м=0,02);

d – диаметр цапфы, мм (d=100 мм, из аналога);

D_к – диаметр колес, мм (D_к=500 мм, из аналога);

k – коэффициент трения качения (k=0,6);

c – коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления в ступицах конических колес (с=2,5, для подшипников скольжения).

Сопротивление трения в верхней опоре

W_m^в=∑P∙f_0=1375∙0,016=21,995 кН

Момент сил трения в верхней опоре

M_m^в=W_m^в∙D_р/2=21,995∙3,7/2=40,69 кНм

Где,

D_р – диаметр кругового рельса, м (из аналога).

Сила тяжести поворотной части крана с грузом и грузозахватным устройством:

V=g∙(m_пч+Q)=9,81∙(220+16)=2314 кН

Момент сил трения в нижней опоре (пяте):

M_m^н=H∙м∙d_ср1/2+V∙м∙d_ср2/2=1375∙0,02∙(0,265 )/2+2314∙0,02

∙0,540/2=16,141 кНм

Где,

d_ср1 – средний диаметр радиального подшипника, м (d_ср1=0,265 м, из аналога);

d_ср2 – средний диаметр упорного подшипника, м (d_ср2=0,540 м из аналога).

Момент сил трения:

M_m=M_m^в+M_m^н=40,69+16,141 =56,831 кНм

Момент от поворотной нагрузки на поворотную часть крана:

M_в1=p_1∙(A_н1∙L_max+A_н2∙r_х+A_н3∙r_c-A_(н4∙) r_мо-A_н5∙r_пр ) 〖∙10〗^(-3)==150∙(14∙32+10,5∙22,6-30∙8,5-39,5∙1,3-4,8∙3,6)∙〖10〗^(-3)==130,751 кНм

Где,

p_1 – распределенная ветровая нагрузка на единицу площади, Па (p_1=150 Па);

L_max – расстояния от центра парусности груза, м (L_max=32 м);

r_х – расстояния от центра парусности хобота, м (r_х=22,6 м);

r_c – расстояния от центра парусности стрелы, м (r_c=8,5 м);

r_мо – расстояния от центра парусности машинного отделения, м (r_c=1,3 м);

r_пр – расстояния от центра парусности противовеса, м (r_пр=3,6 м).

Горизонтальная сила в результате отклонения грузовых канатов от вертикали:

F_б1=g∙Q∙tgб_1=9,81∙16∙0,035=5,479 кН

Где,

б_1 – угол отклонения грузовых канатов от вертикали (б_1=2°).

Момент, вызванный отклонением грузовых канатов от вертикали:

M_б1=F_б1∙L_max=5,479∙32=175,344 кНм

Момент сил сопротивления повороту:

M=M_m+M_в1+M_б1+M_и=56,831+130,751+175,344+0=362,925 кНм

Момент от крена M_и при отклонении оси поворота от вертикали у портальных кранов сравнительно не велик, и им можно пренебречь.

Определение потребной мощности электродвигателя

КПД механизма:

з=з_р∙з_оп=0,94∙0,95=0,893

Где,

з_р – КПД редуктора (для редуктора Ц2 з_р=0,94);

з_оп – КПД открытой зубчатой передачи (з_оп=0,95).

Среднеквадратичное значение момента от ветровой нагрузки на поворотную часть крана:

M_в1^ск=0,7∙M_в1=0,7∙130,751=91,525 кНм

Потребная мощность электродвигателя:

N=(M_m+M_в1^ск+M_б1+M_и^ск)/(9,55∙з)∙n_кр=((56,831+92,995+175,344+0))/(9,55∙0,893)∙1,55=58,833 кВт

По N_рас и по 〖ПВ〗_к подбираем двигатель серии МТН 612 – 8 с параметрами (по 8, стр. 220):

Скорость вращения ротора: n_д=575 об/мин;

КПД двигателя: з_д=0,902;

Максимальный вращающий момент: M_(д_max)=3200 Нм;

Момент инерции ротора двигателя: I_р=5,2 кг∙м^2;

Масса двигателя: m_дв=1070 кг;

Мощность: N_н=60 кВт;

Кратность среднего пускового момента: л_п=1,6;