/
Текст
<а
I
ВНИИПТМАШ
РАСЧЕТЫ
КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
И ИХ ДЕТАЛЕЙ
ИЗДАНИЕ 4-е .ПЕРЕРАБОТАННОЕ
И ДОПОЛНЕННОЕ
под общей редакцией РАЛалаянца
том 2
МОСКВА 1993
вниигггмлш
»
РАСЧЕТЫ
КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
И ИХ ДЕТАЛЕЙ
ИЗДАНИЕ 4-е .ПЕРЕРАБОТАННОЕ
И ДОПОЛНЕННОЕ
под общей редакцией РАЛалаянца
том 2
МОСКВА 1993
УДК 621.873.07.001.24
РАСЧЕТЫ КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ И ИХ ДЕТАЛЕЙ. ВНИИПТМАШ: В
2-х томах. Т.2. - Издание 4-е, переработанное и дополненное (ротапринтное). М. 1993.
163 с., ил.
Во второй том включены третья и четвертая части книги.
В третьей части изложены методики расчетов деталей крановых механизмов (крюков,
канатов, барабанов, подшипников, зубчатых передач, ходовых колес и т.д.). Описание
методик сопровождается примерами расчетов.
В четвертую часть включены расчеты электрооборудования кранов.
Книга предназначена для инженерно-технических работников.
Лицензия ЛР N .065801 от 17.02.93 г.
Подписано в печать 15.12.1993 г.
Формат 60*90/ 16.Бум.офс. Гарнитура Таймс.
Усл.печ.л.1О,25.Тираж 500. Заказ 9848
Оригинал-макет подготовлен к печати в
ТОО Фирма "Линия"
119619,Москва, Боровской пр., 6, кв.36.
Типография АО "Виешторгиздат"
127570 Москва.Илимская.7.
© ВНИИПТМАШ, 1993
ЧАСТЬ 3. ДЕТАЛИ КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
ГЛАВА 19. КРЮКИ
В грузоподъемных кранах применяют
кованые, штампованные и пластинчатые
однорогие и двурогие крюки.
Согласно требованиям Госгортехнад-
зора [1 ] кованые и штампованные крюки
изготавливают в соответствии с
ГОСТ 2105-75 “Крюки кованые и штам-
пованные. Технические условия". Их ти-
пы, конструкция и размеры принимают по
ГОСТ 6627-74 "Крюки однорогие. Заготов-
ки. Типы. Конструкция и размеры", ГОСТ
6628-73 “Крюки двурогие. Заготовки. Ти-
пы. Конструкция и размеры" и ГОСТ
12840-80 “Замки предохранительные для
однорогих крюков. Типы и размеры".
Пластинчатые крюки выбирают по ГОСТ
6619-75 “Крюки пластинчатые однорогие
и двурогие", в котором установлены их
315 т и для кранов общего назначения с
машинным приводом механизмов — дву-
рогие грузоподъемностью от 80 до 320 т
при группах режима работы 1М — 4М и
от 63 до 250 т — при группах 5М и 6М.
При выборе стандартизованных крю-
ков по заданной грузоподъемности провер-
ка их прочности ие требуется. Расчеты
выполняют при проектировании специаль-
ных исполнений крюков, отличающихся от
стандартизованных по форме, размерам
или грузоподъемности. Рассчитывают кри-
волинейные и хвостовые части крюков
[2-4].
На криволинейной части однорогих
кованых и штампованных крюков расчет-
ными являются сечения А-А и Б-Б
(рис. 19.1, а).
типы, основные па-
раметры и размеры,
а также требования
к изготовлению.
Однорогие кова-
ные и штампован-
ные крюки по ГОСТ
6627-74 имеют гру-
зоподьмносгь от 0,4
до 20 т для механиз-
мов с ручным при-
водом, от 0,32 до
100 т — для меха-
низмов с машинным
приводом при груп-
пах режима работы
1М — 4М и от 0,25
до 80 т — при
группах 5М и 6М.
Двурогие крюки по
ГОСТ 6628-73 изго-
Рис.19.1. Кованые и штампованные крюки: а — однорогие;
б — двурогие
товляют грузоподъ-
емностью от 8 до 20 т для механизмов с
ручным приводом, от 6,3 (при группах
режима работы 1М — 4М) и 5 (при группах
5М и 6М) до 100 т — для механизмов с
машинным приводом.
Пластинчатые крюки по ГОСТ 6619-75
изготовляют для литейных кранов —
однорогие грузоподъемностью от 40 до
Суммарное нормальное напряжение от
изгиба и среза в сечении А-А определяют
для случая приложения нагрузки к двум
стропам, каждый из которых расположен
под углом 45* к вертикали. Оно равио
^сум = З^ср стт/пг >
3
Рис.19.2. Зависимости для определения значе-
ний коэффициента К формы сечения и кривиз-
ны оси кованых и штампованных крюков
где а — наибольшее нормальное напря-
жение в крайнем внутреннем волокне,
Н/мм2, тср — напряжение среза,
Н/мм2, стт — предел текучести мате-
риала при растяжении, Н/мм2, ят —
коэффициент запаса прочности.
Напряжения
а = <7ф 1/KFD (19.2)
и тср = G^/lF , (19.3)
где <7ф — наибольший вес груза, (соот-
ветствует грузоподъемности крюка), Н,
Таблица 19.1
Допускаемые значения П-, и [<г]р
Характеристика механизма rip не менее Мр, не более Н/мм1
Тип привода Группа режима ра- боты по ГОСТ 25835-83 при сечениях А-А и Б-Б
одинаковых разных
Ручной 1М 1,05 1.3 30
Машинный 1М-4М 1.2 1.4 70
5М, 6М 1.5 1,75 50
F — площадь сечения А-А , мм2,
D — диаметр зева, мм, li— расстоя-
ние от крайнего внутреннего волок-
на до центра тяжести сечеиия А-А
(т. О), мм, К — коэффициент, учи-
тывающий форму сечения и кривиз-
ну оси крюка.
Расстояние
l1»h(b + Uyi(b + 5,) ,
где b, bi, fi — по рис. 19.1.
Значения К определяют по за-
висимостям на рис. 19.2.
Согласно ГОСТ 2105-75 для изго-
товления крюков применяют стали
марок 20 по ГОСТ 1050-88 и 20Г по
ГОСТ 4543-71. Для крюков из стали
марки 20 при диаметре шейки хвосто-
вой части до 100 мм ат а 250 Н/мм2,
при диаметре шейки свыше 100 до
220 мм ат а 220 Н/мм2.
Наименьшие допускаемые значе- '
ния л, приведены в табл. 19.1.
Наибольшее нормальное напряже-
ние в крайнем внутреннем волокне
сечения Б-Б, Н/мм2
</= 2 (Зф l\/KF'D S ,(19.4)
где F' — площадь сечеиия Б-Б, мм2,
Z/ — расстояние от крайнего внут-
реннего волокна до цеитра тяжести се-
чения Б-Б (т.О'), мм.
Расстояние
Z/ « К (Ъ'+ 2b; )/3(6’ + */) ,
где Ъ', bi, Л' — по рис. 19.1.
Наибольшее напряжение растяжения
в хвостовой части крюка
СТр = 4(7ф/л(<Г)2£ (а]р , (19.5)
где </'— наименьший диаметр хвосто-
вой части, мм, [<т]р — допускаемое
Рис. 19. 3. Пластинчатые крюки,- а - однорогие; б - двурогие
напряжение растяжения, Н/мм2, по
табл. 19.1.
Наименьшая длина нарезанной части
крюка, мм
К; Кт d; S- [т]^ ,(19.6) ?
гае Н2 — высота гайки, мм; di ______
внутренний диаметр резьбы мм;
[ст]р — допускаемое напря-
женке среза, Н/мм2; Ki - коэффи-
‘ циеит полноты резьбы (отношение
длины основания витка к шагу резьбы);
Ki -0,87 для метрической резьбы,
Xi - 0,65 для трапецеидальной; Кт —
коэффициент неравномерности распре-
деления нагрузки по виткам:
кт - SS/d2 при d2 /S <9, Кт - 0,56
при 16 >d2/S а 9 (здесь с/2, 5 —
соответственно, наружный диаметр и
шаг резьбы; рекомендуется для крюков
d2/S S 15).
На криволинейной части двурогих
кованых и штампованных крюков расчет-
ным является сечение А-А (рис. 19.1, б).
Суммарное нормальное напряжение в
сечении А-А определяют по (19.1) для
случая приложения на каждый рог нагруз-
ки Сгрр/2, направленной под углом 45° к
вертикали. При этом наибольшее нормаль-
ное напряжение в крайнем внутреннем
волокне ст определяют по (19.2), а напря-
жение среза
rcp = Grl/4F. (19.7)
Допускаемые значения запаса прочно-
сти по пределу текучести для двурогих
крюков и, г 1,5 — 1,7.
Хвостовую часть двурогих кованых и
штампованных крюков рассчитывают по
(19.5) и (19.6).
Расчет однорогих пластинчатых крю-
ков для литейных кранов учитывает их
сложное напряженное состояние, обуслов-
ленное дополнительным влиянием на на-
груженный крюк лучистой теплоты, вы-
деляемой расплавленным металлом.
На криволинейной части однорогих
пластинчатых крюков расчетными явля-
ются сечения А-А и Б-Б (рис. 19.3, а).
Суммарное нормальное напряжение в
сечении А-А (Н/мм2) с учетом изгиба в
двух плоскостях определяют для случая
приложения нагрузки к стропам, каждый
из которых расположен под углом 45° к
вертикали. Оно равно
стсум = №+ Зт2, < [Ст] , (19.8)
F?e а — напряжение растяжения,
Н/мм ; тср — напряжение среза,
4
5
Н/мм2, [а ] — допускаемое нормальное
напряжение, Н/мм2.
Напряжения
а = бф Н/2К' FD +
+ Збф (0,5с - 25)/И с2 (19.9)
и тср • Gn/2f ’ (19.10)
где Оф — наибольший вес груза (соот-
ветствует грузоподъемности крюка), Н;
F — площадь сечения А-А, мм2; К' —
коэффииент, учитывающий кривизну
крюка; С, D, Н — размеры (мм) по
рис; 19.3.
Рис. 19.4. Зависимости для определения
значений коэффициента К' кривизны оси
пластинчатых крюков
Значения К' определяют по зависимо-
стям на рис. 19.4,
Согласно ГОСТ 6619-75 пластины
крюков изготовляют из сталей марок
ВСт Зсп4 по ГОСТ 380-88, 20 по ГОСТ
1050-88, М16С по ГОСТ 6713-91, а также,
в случае эксплуатации при температурах
ниже минус 40° С, —из стали марки 09Г2С
по ГОСТ 19281-89 в нормализованном
состоянии. Для крюков из указанных
сталей [<т] £ 100 Н/мм2.
Наибольшее нормальное напряжение
в крайнем внутреннем волокне сечения
Б-Б, Н/мм2,
а' - бф Н’/К' F’ D +
+ 6бф (0,5с - 25)/Я' с2* (о], (19.11)
где F — площадь сечения , мм2; Н' —
по рис. 19.3, мм.
В хвостовой части крюка выполняют
расчет проушины в сечении В-В (рис. 19.3,
а). Наибольшее нормальное напряжение в
крайнем внутреннем волокне, Н/мм2
о" = (Сф + G)a/cc' + б(бф + G) X
X (0,5с - 25)/(2Л - d) c2S [о],(19.12)
где G — вес крюка, Н; а — коэф-
фициент, учитывающий кривизну про-
ушины; с', d, R — размеры (мм) по
рис. 19.3.
Значения а определяют по зависимо-
стям на рис. 19.5.
Рис. 19.5. Зависимости для определения
значений коэффициента кривизны
проушины пластинчатых крюков
На криволинейной части двурогих
пластинчатых крюков расчетными явля-
ются сечения А-А и Б-Б (рис. 19.3, б).
Суммарное нормальное напряжение в
сечении А-А определяют по (19.8) для
случая приложения на каждый рог нагруз-
ки Сф/2, направленной под углом 45° к
вертикали. При этом наибольшее нормаль-
ное напряжение в крайнем внутреннем
волокне, Н/мм2,
а = бф Я/4К Г , (19.13)
где — по рис. 19.3, б, мм.
Напряжение среза, Н/мм2,
тср=Оф/4К. (19.14)
Наибольшее нормальное напряжение
в крайнем внутреннем волокне сечения
Б-Б, Н/ мм2, для тех же условий прило-
жения нагрузки
</ = СфС03(45 - Д)/2а/2 KF" S
* [о], (19.15)
где Д— по рис. 19.3,6, град., F" —
площадь сечения Б-Б, мм.
Наибольшее нормальное напряжение
в крайнем внутреннем волокне сечения В-В
проушины в хвостовой части, Н/мм2,
а" = (Оф + G)a/cc' . (19.16)
На основе исследований [5,6] обосно-
вана перспективность усовершенствования
существующих приведенных расчетов
крюков с учетом использования плас-
тических свойств материала и сопро-
тивления усталости. Создание и внедрение
новых методов расчета крюков может
обеспечить значительное уменьшение их
размеров и массы. Важными резервами
экономии являются также оптимизация
размеров стандартизованных крюков и
использование для их изготовления улуч-
шенных легированных сталей [7].
Литература
1. Правила устройства и безопасной
эксплуатации грузоподъемных кранов. —
М.: Металлургия, 1981. 169 с.
2. Расчеты крановых механизмов и их
деталей /ВНИИПТМАШ. — М.: Маши-
ностроение, 1971. 495 с.
3. Справочник по кранам, т.2 /Под
ред. М. М. Гохберга. Л.: Машиностроение,
1988.560 с.
4. Александров М. П„ Колобов Л. Н.,
Лобов Н. А. и др. Грузоподъемные ма-
шины. — М-: Машиностроение, 1986.399с.
5. Гузачев В. Г., Ковальский Б. С.,
Сороковенко Ф. Ф. К расчету крюков и
проушин.// Труды ВНИИПТМАШ. Вып.
6(86), 1968.C.84-95.
6. Ковальский Б. С., .Гузачев В. Г.
Повышение грузоподъемности крановых
крюков /'Вестник машиностроння. 1970.
№ 10. с.19-21.
7. Ивашков Н. И., Микушевич Ф. Э.,
Тслстопятенко О. Э. Некоторые важные
требования к кранам в современных
отечественных и зарубежных нормативно-
технических документах. /Системы при-
водов. Надежность и долговечность
ПТО. — М.:1987.с.77-90.
6
7
ГЛАВА 20. СТАЛЬНЫЕ КАНАТЫ
Широкое применение стальных прово-
лочных канатов в крановых механизмах
обусловлено их высокой удельной прочно-
стью, гибкостью во всех направлениях,
спокойной и бесшумной работой при
любых скоростях, достаточно высокой
долговечностью и повышенной безотказно-
стью, связанной с тем, что их полному
разрушению предшествуют обрывы или
повышенный износ проволок, сигнализи-
рующие о приближении предельного состо-
яния. Немаловажное значение имеют так-
же относительно низкая стоимость
канатов, простота их обслуживания, отсут-
ствие шарнирных сочленений, характер-
ных для грузовых цепей, сравнительно
небольшой внешний износ при взаимодей-
ствии с блоками и барабанами, простота
компоновки полиспастных систем.
Согласно требованиям Госгортехнад-
зора и ОСТ 24.090.86-88 «Краны грузо-
подъемные. Требования к устройству ка-
натных систем» канаты должны
соответствовать ГОСТ 3241-80 «Канаты
стальные. Технические условия» и ГОСТ
18899-73 «Канаты стальные. Канаты за-
крытые несущие. Технические требова-
ния».
В качестве подъемных, стреловых и
тяговых применяют канаты с органическим
сердечником по ГОСТ 2688-80 «канат
двойной свивки типа ЛК-Р конструкции
6x9 (1+6+6/6) + 1 о.с. Сортамент»,
ГОСТ 7668-80'«Канат двойной свивки типа
ЛК-РО конструкции 6x36 (1+7+7/7+14)
+ 1 о.с. Сортамент» и металлическим
сердечником по ГОСТ 7669-80 «Канат
двойной свивки типа ЛК-РО конструкции
6x36 (1+7+7/7+14) + 7x7 (1+6).
Сортамент». Канаты, предназначенные
для работы при температурах от +40*. до
—40*С, могут иметь органический сердеч-
ник из полипропилена. Канаты по ГОСТ
2688-80, как правило,являются предпоч-
тительными при диаметрах 14 мм и менее,
а также любых диаметров-при труппах
режима работы механизмов 4М-6М.
В электрических талях при диаметре
6 мм и более применяют канаты по ГОСТ
7668-80. В механизмах подъема кранов,
работающих с расплавленным или раска-
ленным металлом и жидким шлаком
применяют канаты с металлическим сер-
дечником по ГОСТ 7669-80. При отсутст-
вии непосредственного теплового воздейст-
вия на канат и попадания на него брызг
металла допускается использование кана-
тов с органическим сердечником. При
навивке на барабан белее чем в два слоя
предпочтительными являются канаты по
ГОСТ 7668-80 и ГОСТ 7669-80.
В качестве вантовых применяют кана-
ты по ГОСТ 7669-80 и многопрядные по
ГОСТ 3088-80 «Канат двойной свивки
многопрядный типа ЛК-Р конструкции
18x19 (1+6+6/6) + 1 о.с. Сортамент».
Допускается изготовлять ванты из закрытых
канатов по ГОСТ 3090-73, ГОСТ 7675-73 и
ГОСТ 7676-73, которые используют также
в качестве несущих и для подвески электро-
проводов кабельных кранов.
В механизмах подъема применяют
канаты крестовой свивки или односторон-
ней в иераскручивающемся исполнении.
Для кранов следует выбирать канаты
из проволоки марок В и 1 по ГОСТ
7372-79, как правило,с маркировочной
труппой по временному сопротивлению
разрыву 1760 Н/мм2. В необходимых
случаях возможно использование канатов
из проволоки с пределом прочности от 1570
до I960 Н/мм2. В электрических талях
допускается применять канаты при диа-
метре не более 6 мм из проволоки с
временным сопротивлением 2160 Н/мм2.
Закрытые канаты для использования в
вантах следует выбирать из проволоки с
временным сопротивлением 1670 Н/мм2.
В случае применения в качестве несущих
или для подвески электропроводов кабель-
ных кранов они могут быть изготовлены из
проволоки с маркировочными труппами от
1370 до 1670 Н/мм2.
В кранах, работающих при повышен-
ной влажности и группе режима работы
механизма 1М, следует применять канаты
из проволоки с цинковыми покрытиями
ОЖ, Ж и С ( ГОСТ 7372-79 ). Использо-
вание оцинкованных канатов в механиз-
мах при группах режима работы 2М-6М
неэффективно из-за быстрого износа по-
крытия.
Расчет кранового каната сводится к
определению его манима m.wn допустимого
диаметра по разрывному усилию Р, (Н),
выбираемому по стандарту на сортамент
кайата как ближайшее большее или равное
значению расчетного разрывного усилия
Рр, <Н):
Р а Рр . (20.1)
При отсутствии в стандарте сведений
о значении разрывного усилия минималь-
ный допустимый диаметр каната устанав-
ливают по суммарному разрывному уси-
лию всех его проволок Рс (Н) при
соблюдении следующего неравенства:
Рс ДРр . (20.2)
где /г — коэффициент, характеризую-
__ Таблица 20. 1 Наименьший допускаемый коэффициент запаса прочности каната К
Назначение каната Привод механизма Группа режима работы к
Подъемные всех кранов,за исключением кабельных кабельных крюковых монтажных крюковых перегрузочных грейферных перегрузочных ручной машинный То же 1М 1М 2М зм 4М SM 6М 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 7,0 9,0 4,0 4,5 5,0
Грейферные у грейферов с раздельным двухмоторным Приводом (принимая,что масса грейфера с материалом равномерно распределена на все канаты) » — 6,0
у грейферов с одномоторным приводом одноканатных и моторных » — 5,0
Оттяжки мачт и опор,растяжки стрел, подвески алектрокабелей .несущие кабельных кранов — — 3,0
Тяговые всех кранов для удержания кабельного крана от угона под действием ветра нерабочего состояния — — 4,0 2,5
Монтажные — 4,0
Полиспастов заякоревания несущих канатоа ка- бельных КПВМПЯ — — 6,0
Лебедок для подъема людей — 9,0
Подъем и опускание стрелы в диапазоне нерабо- чих вылетов — — 3,5
щий отиошеиие разрывного усилия ка-
ната к суммарному разрывному усилию
всех его проволок; определяют по дан-
ным стандарта иа сортамент, при отсут-
ствии данных принимают равным: 0,83
— для всех канатов, за исключением
закрытых иесущих, 0,9 — для закры-
тых иесущих.
В (20.1) и (20.2)
= KS , (20.3)
где 5 — номинальное натяжение ветви
каната (наибольшее) с учетом коэффи-
циента полезного действия полиспаста,
без учета динамических нагрузок, (Н)
(определение см. в гл. 8); К — коэффи-
циент запаса прочности каната, иаи-
8
9
меньшие допускаемые значения его
приведены в табл. 20.1.
Подъемные канаты кранов, предназна-
ченных для tw”” и транспортировки
расплавленного металла, ’жидкого шлака,
ядовитых и взрывчатых веществ, должны
выбираться с К^6,0. Подъемные канаты
крюковых стреловых самоходных кранов
общего назначения грузоподъемностью
свыше 16 т при группе режима работы
механизмов 1М допускается выбирать с
КаЗД
ГЛАВА 21. КАНАТНЫЕ БЛОКИ
В кранах применяют литые, штампо-
L ванные и сварные канатные блоки.
1 Блоки рекомендуется изготовлять из
[» стади. Литые — с механическими свойсг-
I вами не ниже, чем у марки 35Л-2 по ГОСТ
' 977-88, а при труппах режима работы 1М
и 2М — не ниже, чем у марки 20Л-2;
' штампованные и сварные — марки 35 по
? ГОСТ 1050-88, а при труппах 1М и 2М —
' Ст 3 по ГОСТ 380-88. Согласно Правилам
| Госгортехнадзора [1] допускается приме-
к нение блоков из чугуна с механическими
( свойствами не ниже, чем у марки СЧ 15
к по ГОСТ 1412-85. В обоснованных случаях
| возможно использование пластмассовых
[блоков.
Й При группах режима работы 5М и 6М,
Са также в условиях запыленной среды
g целесообразно применять блоки с упроч-
Рненной поверхностью ручья. Твердость
t поверхности должна быть ие ниже HRC
35, глубина закаленного слоя — не менее
I Змм.
Шероховатость поверхности ручья
i блоков ие должна превышать Я2 = 20мкм,
термообработанных — Ra = 1,6 мкм.
Наименьший допускаемый диаметр
( блока, огибаемого стальным канатом, оп-
< ределяют по формуле
Di.de, (21.1)
где D — диаметр блока, измеряемый по
средней линии навитого каната (мм)
Г (рис. 21.1); d в/имегр каната (мм),
Рис. 21.1. К определению геометрических
I размеров блоков
выбираемый в соответствии с ОСТ
24.090.86-88 «Краны грузоподъемные.
Требования к устройству канатных си-
стем» (см.главу 20 «Стальные кана-
ты») ; е — коэффициент относительной
кривизны изгиба каната, наименьшие
допускаемые значения которого соглас-
но ОСТ 24.090.86-88 и ГОСТ 12.2.069-
81 (для кабельных кранов) приведены
в табл. 21.1.
Допускается принимать диаметр бара-
банов на 15% меньше, чем диаметр блока,
определенный по формуле (21.1). Диаметр
уравнительного и отклоняющего блоков у
стреловых кранов может быть принят на
40% меньше рассчитанного по этой фор-
муле.
Ручей блоков для мостовых, козловых
и консольных кранов имеет, согласно ОСТ
24.191.05-82 «Блоки для стальных канатов.
Конструкция и размеры», следующие со-
отношения основных размеров (рис. 21.1):
R = (0,53—0,60)d; И = (1,4—1,9)</. При
угле 2а = 55* (рис. 21.1) размеры ручья
допускают отклонение каната от плоскости
симметрии ручья на угол ие более 6*.
При проектировании блоков, отлича-
ющихся от стандартизованных по разме-
рам и удовлетворяющих различным зада-
ваемым углам отклонение каната у (рис.
21.1), исходят из необходимости ие допу-
стить выход каната из ручья и его перелом
на краю реборды в точке С’ (рис. 21.1), а
также сократить путь скольжения каната
по поверхности ручья за счет уменьшения
высоты А расположения точки А начально-
го контакта каната с поверхностью при его
отклонении на угол у (рис. 21.1.). Для
расчетов используют следующие зависи-
мости [2]:
tga - 0,5tgyVl+e/0,7KH (21.2)
и tga - 0,5tgyVl+e/0,7Ah , (21.2')
где Кк = Я/d, Kh = h/d; е = D/d (см.
форм. (21.1))
Графическая интерпретация зависи-
мости (21.2) представлена на рис. 21.2, С
использованием графиков на рис. 21.2
решают различные задачи по выбору
геометрических параметров блоков при
наличии отклонения каната от плоскости
10
11
Таблица 21.1
Наименьший допускаемый коэффициент относительной кривизны изгиба
каната на блоке е
Тип кран*
Привод
механизма
Ручной
Группа режи-
ма работы
1М
16
Всех типов, за исключением стреловых, кабель-
ных, электрических талей и лебедок
Машинный
1М 18
2М 20
ЗМ 22
4М 25
5М 28
6M 32
Ручной
1М
16
Стреловые
механизмы подъема груза и стрелы
Машинный
1М 16
2М 16
ЗМ 18
4М 18
5М 20
6М 25
19
16
1*
П
10
в
в
113 4
механизм монтажа
Ручной
Машинный
1М
1М
16
16
Кабельные
механизм подъема груза
механизм монтажа
Ручной
Машинный
Ручной
Машинный
Электрические тали грузоподъемностью
ие более 2г
более 2т
Лебедки
для грузов
Машинный
для людей
Ручной
Машинный
Ручной
Машинный
Грейферные
всех типов, за исключением стреловых
стреловью
Блоки грейферов
Машинный
VLW
at-лг
f г з
| Р**-- 21.2. Зависимости допускаемого угла у отклонения каната от плоскости симметрии
Iручья блоков от отношения Хн/Kh [см.формулу 21.2]: 1—6 — при е соответственно 10, 15,
120, .25, 30 и 35.
зо____| Величины 2а и у определяются по
зо____Is графикам на рис. 21.1
Порядок определения величин Я, Л,
1;2а, у, Кн, Kh поясняется следующими
-примерами.
Пример 1. Определить величину Я,
минимально допустимую по условию пе-
релома каната на краю реборды блока при
у = 10*. 2а - 40*, е - 25 и d = 15 мм.
Решение. Из точки на оси ординат,
’ соответствующей у - 10* (здесь и далее по
. рис. 213), проводим горизонтальную ли-
|нню до пересечения с кривой на фафике с
|2а » 40* и е 25. Точка пересечения
12
20
20
22
12
20
16
25
28
22
18
симметрии ручья, а также по оценке
соответствия этих параметров заданным
углам отклонения [3]. К ним относятся:
— определение величины Н, мини-
мально допустимой по условию отсутствия
перелома каната на краю реборды блока
(здесь и далее обозначения по рис. 21.1)
при заданных значениях у, 2а не;
— определение величины Л при задан-
ных значениях у, 2а и е;
— определение величины 2а при
заданных значениях у, Л и е,
— определение величины у, макси-
мально допустимой по условию отсутствия
. ’соответствует К* = 2,2, откуда
I Н =2,2-15 = 33 мм.
I Пример 2. Определить величину h при
перелома каната на краю реборды блока у = 8*, 2а = 45*, е = 25 и d = 15 мм.
при заданных значениях 2а, Я, е; , Решение. Из точки на оси ординат,
— определение допустимой величины соответствующей у = 8‘, проводим гори-
у при заданных значениях 2а , Л, е. зоктальную линию до пересечения с
Величины Я и Л (мм) определяют по кривой на трафике с 2а =
формулам ^Точка пересечения соответст
Я = Ки</ (21.3)!Откуда Л = 1,4-15 = 21 мм.
и h = Khd, (21.3’Н Пример 3. Определить величину 2а ,
тде</(мм), Кн —коэффициент глубины^‘™’°1)о*>“условни предыдущего
ручья, Kh - коэффициент высоты зонывеличина
контактирования. "решение. По формуле (21.3)
Значения Ки и Kh принимают по . . „ Т/Тг
трафикам на рис. 21.2. х А d К"~ ’’ Из T0™i m
роч»»» к ординат, соответствующей у = 8 , прово-
-1,4,
дим горизонтальную прямую до пересече-
ния с кривой 4 (рис. 21.2), соответст-
вующей е = 25 и Kh = 1. Данная кривая
относится к семейству с искомым углом
2а = 45*.
Пример 4. Определить величину у,
максимально допустимую по условию
перелома каната на краю реборды блока
при 2а = 55*, И = 30 мм, е — 30 и d —
=10 мм.
Решение. По заданным значениям Я и
«/определяем
Хн = 30/10 = 3.
Из точки на оси абсцисс, соответству-
ющей этому значению К*, проводим
вертикальную линию до пересечения с
кривой на графике с 2а = 55* н е = 30.
Точка пересечения соответствует у — 15*.
Пример 5. Определить допустимую
величину у при 2а = 50*, Л = 10 мм,
е = 20 и d — 10 мм.
Решение. По заданному значению Л и
d определяем
Kh = 10/10 = 1.
Из точки на оси абсцисс, соответству-
ющей этому значению Kh, предадим
вертикальную линию до пересечения с
кривой на рис. 21.2 с 2а = 50* и е = 20.
Точка пересечения соответствует у = 10*.
12
13
Литература
1. Правила устройства и безопасной
эксплуатации грузоподъемных кранов /
М.: Металлургия. 1981.169 с.
2. Ивазпков Н.И. К вопросу о выборе
размеров ручья канатных блоков грузо-
подъемных кранов у/Тр.ВНИИПТМАЩ...
1978.N3.C.106-113. I
3. Ивашков Н.И. Влияние девиации в
кручения канатов на работу крановых
канатных систем: Дисс....каид.техн.на-
ук.М.: ВНИИПТМАШ. 1988.273с. **
ГЛАВА 22. ГРУЗОВЫЕ ЦЕПИ И ЗВЕЗДОЧКИ
2£1. Исходные положения
!
4
Стандартизованные грузовые цепи вы-
бирают по таблицам стандартов в зависи-
мости от расчетной разрушающей нагруз-
ки, вычисляемой по формуле
Qp - (22.1)
еде 5шах — максимальное расчетное
усилие натяжения цепи; [п] — коэф-
фициент запаса прочности цепи, регла-
ментированный Правилами Госгортех-
надзора [1] (табл. 22.1).
В табл. 22.2 приведены коэффициенты
запаса прочности сварных цепей и цепей
сцюпов, регламентированных новыми
Правилами Госгортехнадзора (см. Послес-
ловие редактора).
Нестаидартизованные грузовые цепи
рассчитывают на прочность по формулам,
приведенным ниже.
Пластинчатые цепи, применяемые в
грузоподъемных машинах, должны соот-
ветствовать ГОСТ 191-82 «Цепи грузовые
пластинчатые». Формулы для расчета и
построения профиля зубьев звездочек для
этих цепей приведены в ГОСТ 592-81.
Сварные круглозвенные цепи, при-
меняемые в механизмах в качестве
грузовых, согласно Правилам Госгортех-
надзора [1 ], должны соответствовать ТУ
12.0173856.015-88 «Цепи сварные грузо-
вые итяговые» или ГОСТ 228-79 «Цепи
якорные».
Для ценных талей и других подъемных
Формулы для расчета и построения
профиля зубьев звездочек для грузовых
сварных цепей приведены в ГОСТ
13561-89.
Правилами Госгортехнадзора допуска-
ется работа грузовых сварных цепей на
гладких барабанах или блоках, при этом
их диаметр должен быть не менее 20-крат-
ного калибра цепи у грузоподъемных
машин с ручным приводом и не менее
30-кратного калибра цепи у грузоподъем-
ных машин с машинным приводом.
По международному стандарту ИСО
7592 «Цепи грузоподъемные круглозвен-
ные стальные калиброванные. Указания по
правильному применению и техническому
обслуживанию в эксплуатации» для рабо-
ты с короткозвенными грузоподъемными
калиброванными цепями по ИСО 1836 и
ИСО 3077 предназначаются звездочки
двух типов: неправедные (отклоняющие,
поддерживающие, натяжные и таг.) и
приводные. Неприводные звездочки, со-
гласно ИСО 7592, допускается изготавли-
вать в виде роликов с желобом полукруг-
лого сечения на ободе, при этом диаметр
ролика должен быть не менее 6 шагов цепи.
При меяыпем диаметре непригодные звез-
дочки, как и приводные, во избежание
чрезмерного изгиба звеньев цепи должны
иметь грани или ячейки.
J устройств в зарубежной практике исполь-
| зуют цепи по международным стандартам
I ИСО 1836 «Цепи коротхозведные грузо-
I подъемные калиброванные класса прочно-
| ста М (4)...» и ИСО 3073 «Цепи короткоз-
венные грузоподъемные калиброванные
класса прочности Т (8)...»
22.2. Расчет неставдартнэованных
пластинчатых и сварных грузовых цепей
' Расчет иесгацдартизованных грузовых
цепей сводится к определению их разру-
шающей нагрузки и коэффициента запаса
прочности по отношению к этой нагрузке.
Разрушающую нагрузку (кН) пла-
Таблица 22.1
Коэффициент запаса прочности пластинчатых и сварных цепей по отношению
к разрушающей нагрузке
Назначение цепи Коэффициент запаса прочности (п]
Ручной привод Машинный привод
Грузовая пластинчатая 3 5
Грузовая сварная, работающая на гладком барабане ши блоке 3 б
То же, работающая на звездочке (калиброванная) 3 S
14
15
Таблица 22.2
Коэффициент запаса прочности сварных цепей и цепей стропов____
Назначение цепи Коэффициент запаса прочности [п]» не менее
групп Ml,М2 МЗ-М8
Грузовая, работающая на гладком барабане 3 б
Грузовая, работающая на звездочке (калиброванная) Для стропоа 3 5 5
стинчатой цепи по ее пластинам согласно
12, 3) вычисляют по формуле
Qp.n = 0,lmX^H(6-2r)5 <тА, (22.2)
где т — число пластин в звене цепи;
К, — коэффициент, учитывающий вли-
яние соотношений размеров проушины
(рис. 22.1,а); Кн — коэффициент, учи-
тывающий неравномерность распреде-
леиия нагрузки между пластинами при
разрыве (рис. 22.1,6); Ь,г — размеры
цепи, см (рис. 22.1,а); 5 — толщина
пластины; — предел прочности ма-
териала пластины, МПа.
Разрушающую нагрузку (кН) пла-
стинчатой цепи по ее валикам вычисляют
по формуле
Ср.. - 0,157(т- 1)ЛнеА cP хь, (22.3)
где е^ — коэффициент уменьшения пре-
дела прочности в зависимости от диа-
метра расчетного сечения валика (рис.
Рис. 22.1. Графики для определения коэффициентов Kb (о).
Кн (6) и еь (в)
22.1,в), здесь: кривая 1 — для деталей
без термообработки; кривая 2 — для
деталей с термообработкой; хь — предел
прочности при срезе, равный 0,6<z4; d —
диаметр расчетного сечения валика (ди-
аметр шейки), см.
Разрушающую нагрузку круглозвен-
ной сварной цепи согласно [3] рассчиты-
вают по формуле
Йр = 0,157^ Кьаь, (22.4)
где Кь = 0,7 — коэффициент, учитыва-
ющий соотношения размеров изогнутой
части звена; d — калибр цепи (диаметр
цепной стали), см.
Коэффициент запаса прочности цепи
определяют по формуле
(Qp)mln
"“W <22-5>
где <<2р)Ш1п — минимальное из двух
значений разрушающей нагрузки, оп-
ределенных по формуле сварную цепь по ГОСТ 25996-83 (исполь-
(22 2) и (22.3) или разру- эование цепей этого типа Правилами
тя^тя» нагрузка по фор- Госгортехнадзора ие предусмотрено).
муле (22.4); — макси- Решение. Требуемая расчетная разру-
мальиое расчетное усилие
иатяжеиия грузовой цепи.
Значение п, вычисленное
по формуле (22.5), должно
быть не менее указанного в
табл. 22.1 для грузовой цепи
данного типа и назначения.
223. Примеры расчета
Пример I. Выбрать гру-
зовую пластинчатую цепь по
ГОСТ 191-82 для грузоподъ-
емного механизма группы
М3. Расчетное усилие натя-
жения цепи 5т< “ 40 кН.
Решение. По табл. 22.1
коэффициент запаса прочно-
сти цепи [Я [25. Требуемая расчетная
разрушающая нагрузка цепи по формуле
(22.1). »
0р= Зш1иДЯ]= 40-5 = 200 кН.
По ГОСТ 191-82 значение разрушаю-
щей нагрузки Qp = 200 кН имеет цепь
шага 60 мм.
Вывод. Цепь удовлетворяет условию
прочности, масса 1м — 10,5 кг.
Пример 2. Выбрать грузовую кругло-
звенную сварную цепь по ТУ
12.0173856.015-88 по условию предыдуще-
го примера.
Решение. По табл. 22.1 коэффициент
запаса прочности [л]^8. Требуемое рас-
четное разрывное усилие цепи
Q₽ - Sabini = 40-8 - 320 кН.
По ТУ 12.0173856.015-88 ближайшее
большее значение разрушающей нагрузки
Qp = 340 кН имеет цепь калибра 30 мм,
шаг цепи 84 мм, масса 1м — 21 кг.
Вывод. Выбранная цепь вдвое тяжелее
пластинчатой и имеет больший шаг, что
приведет к увеличению размеров и допол-
нительному увеличению массы грузоподъ-
емного механизма.
Пример 3. По условию предыдущего
примера выбрать высокопрочную грузовую
шающая нагрузка определена в примере 2.
По ГОСТ 25996-83 такое значение разру-
шающей нагрузки ([Qp ] = 320 кН) имеет
цепь калибра 16 мм класса 80. Шаг этой
цепи 64 мм, масса 1м — 4,9 кг.
Вывод. При том же шаге, что и
пластинчатой цепи, данная цепь имеет в 2
раза меньшую массу. Из трех вариантов,
рассмотренных в примерах 1 —3, эго самый
оптимальный вариант.
Пример 4. Рассчитать на прочность
грузовую пластинчатую цепь шага 60 мм
с размерами по ГОСТ 191-82 при двух
вариантах изготовления пластин и вали-
ков: 1-й вариант — пластины и валики из
нормализованной стали 40, = 600 МПа,
пластины имеют концентрически очерчен-
ные проушины;
2-й вариант — пластины и валики
имеют предел прочности материала
аь = 1000 МПа, пластины' с усиленной
лобовой частью (Kb = 1).
Решение. По ГОСТ 191-82 детали цепи
имеют следующие значения расчетных
параметров: т = 4; Ь = 38 мм; d = 2г =
=22 мм; 5 = 4 мм.
Разрушающая нагрузка (кН) цепи по
пластинам [формула (22.2) ]:
1-й вариант
Qp.n = 0,lm£yXH(/>-2r)S <тА=
= 0,1-4-0,95-0,86 (3,8-2,2) 0,4-600 =
= 125,5 кН,
Я Ь 38
где Кь = 0,95 при 7 = 2г = 22 = 1,72:
= 0,86 при т = 4.
2-й вариант
Qp.n = 0,1-4-1,0-0,86(3,8-2,2)х
х0,4-1000 = 220,2 кН,
где Kb = 1 (пластины с усиленной лобо-
R
вой частью - = 1,77; Я = 1,7711 =
г
=20 мм)
Разрушающая нагрузка цепи по вали-
кам [формула (22,3) ]:
1-й вариант
С^-О.^щ-!)^^-
=0,157-(4-1)-0,86-0,99-2,З’-ЗбО =
= 698,7 кН,
где ед = 0,99 по кривой 1 для деталей
без термообработки.
= 0,6 = 0,6-600 = 360 МПа.
2-й вариант
Qp., = 0,157 (4-1)-0,86-0,97-2,2г-600 =
= 1141 кН,
где е4 = 0,97 — по кривой 2 для упроч-
ненных деталей;
Тд = 0,6 О), = 0,6-1000 = 600 МПа.
Выводы: 1. Разрушающую нагрузку
цепи лимитируют пластины.
2. Разрушающая нагрузка цепи по
второму варианту соответствует указанной
в ГОСТ 191-82, а по первому варианту
16
17
составляет лишь 63% от стандартного
значения.
Пример 5. Рассчитать на прочность
нестандартную грузовую* калиброванную
сварную цепь, предназначенную для ма-
шинного привода. Калибр цепи 14 мм;
предел прочности материала звеньев
аь ж 700 МПа. Максимальное расчетное
усилие натяжения цепи ж 15 кН.
Решение. Разрушающая нагрузка цепи
по формуле (22.4)
Qp ж (3t\51<?Kbab «
= 0,157-1,42-0,7-700 ж 150 кН.
Запас прочности цепи по формуле
(22.5)
(Qp)mln 151
10 >8.
Вывод. Рассчитываемая цепь удовлет-
воряет требованиям Правил Госгортех-
надзора.
Литература
1. Правила устройства н безопасной
эксплуатации грузоподъемных кранов.
Металлургия. 1973. 190 с.
2. Ивашков И.И. Расчет и конструиро-
вание безвтулочных пластинчатых цепей.
ГОСИНТИ. Выпуск 7. тема 20 № М-62-
92/7. 1962.
3. Зенков РЛ., Ивашков И.И., Колобов
Л.Н. Машины непрерывного транспорта.
М.: Машиностроение. 1987. 432 с.
ГЛАВА 23. БАРАБАНЫ
23.1. Д иаметр барабана
Д опускаемый диаметр барабана по дну
нарезки канавки определяются по формуле
D6 г 1) 0,85, (23.1)
где — диаметр барабана, мм; dK —
диаметр каната, мм; е — коэффициент,
зависящий от типа подъемного устрой-
ства, привода механизма н режима ра-
боты, принимается по табл. 23.1.
23.2. Д лина барабана
Длина барабана определяется с учетом
того, чтобы при самом низком положении
грузозахватного органа на барабане оста-
валось не менее 1,5 витков каната, не
считая витков, находящихся под зажим-
ным устройством.
Длина барабана с односторонней нарез-
кой (рис. 23.1,а) определяется по формуле
Lf = Л|+£2+2/3; (23.2)
с двухсторонней нарезкой (рнс. 23.16)
= 2£1+2£2+2£з+£0, (23.3)
где £| — длина нарезанной части бара-
бана; £2 = Зг —участок для крепления
каната; £3 ж 1,51 — ширина реборды
или ненарезной части; £о — расстояние
между нарезками.
Длина нарезанной части барабана
<23.4)
где Лр,5 — число рабочих витков, необ-
ходимых для навивки на барабан при
заданной высоте подъема груза; лнг1,5
— число витков, которое должно оста-
ваться навитым на барабан при одном
нижнем положении груза; t — шаг на-
резки Г 2 </к+(0,5...1,0), мм;
На
"раб “ jtD0'
где Н — высота подъема, м; а — крат-
ность полиспаста; Do = D6+dK —диа-
метр барабана по центру осн навивки.
Тогда
Для нормальной укладки каната на
барабан н блок без резких перегибов угол
между осью каната н осями блока или
нарезки барабана должен быть: а = 6' для
блоков н барабанов с нарезкой, а = Г для
гладких барабанов.
Таблица 23.1.
Наименьшие допустимые значения коэффициента е по правилам Госгортехнадзора
Тип грузоподъемной машины Тип привода Режим работы по ГОСТ 25835-83 е
1 .Грузоподъемные машины всех типов, аа исключе- Ручной 1М 18
нием стреловых кранов, электроталей и лебедок Машинный 2М и ЗМ 20
4М 25
5М 30
6М 35
2. Электрические тали Машинный — 20*
З.Грейферные лебедки: грузоподъемных машни, указанных а п.1 настоящей табл. — — 30
4. Блоки грейферов 5. Лебедки: — — 18
для подъема грузоа Ручной — 12
Машинный — 20
для подъема людей Ручной . 16
Машинный — 25
* Для вновь проектируемых электрических талей е должно приниматься не менее 22
(Госгортехнадзор).
18
19
Рис. 23.1. Барабан нарезной: а — для одинарного полиспаста; б — для сдвоенного
полиспаста
Расстояние между осями барабзна и
отклоняющего блока
/ Ltctg(a /2).
233. Толщина стенки барабана
Толщину (мм) цилиндрической стенки
. барабана можно предварительно опреде-
лил по формуле
Материал
£
<5п = °-95Тм’ (23-5)
где
Сталь:
ВМ СтЗсп
20
09Г2С
15ХСНД
35Л
55Л
Чугуи:
C41S
СЧ18
СЧ24
—Й*1’1
(23.8)
Предел текучести, Предел проч- пости на изгиб.
от, МПа МПа
240
250
310
350
280
350
320
360
440
Таблица 23.2
ериала стенок барабана_____—!Йе п — коэффициент запаса устойчи-
Допускаемые напрвжения (ч), МП» ВОСТИ ЦИЛННДрИЧеСКОЙ стенки. Для
Группы режима работы механизма стальных барабанов рекомендуется
по ГОСТ 25835-83__________—^принимать [n]il,7, а для чугунных
2М зм- 4Ми5М 6М [п]а2.0: аИ —номинальное напряже-
ние (МПа) в стенке, определяемое по
^указаниям к формуле 23.5; ак — кри-
тическое напряжения, МПа;
! <7k = 0,92£37V-,
Ье Я — радиус барабана, мм; I —
расстояние ыежду торцевыми стенками
цли кольцом жесткости и торцевой
стенкой.
200 170 150 130 110
210 180 160 140 120
260 225 195 165 140
280 240 210 175 150
230 210 170 140 120
260 230 200 165 140
110 100 90 —
130 115 100 90 —
170 150 130 115 100
Рис. 23.2. Крепление конца каната на
барабане
* -
I
(23.7)
I* Ei — модуль упругости стенки бараба-
IEt 210000 МПа — для сварных
стальных барабанов;
” 190000 МПа — для литых сталь-
ных барабанов;
Ef » 100QOO МПа — для чугунных ба-
« рабанов.
Г Eg — модуль упругости каната ( см.
яеп. 20); Fg — площадь сечения всех
Я проволок каната.
| При отношении длины барабана L к
«его диаметру — > 2,значение [<т]
барабана. При навивке на барабан двух
концов каната значение [а ] уменьшают на
%; при навивке одного конца — на
^0,5С%. При допущении линейной интер-
значения С принимают,соотает-
равными 5, 10 и 15 при
где 5ШЖХ — максимальное статическ_______
натяжение каната, Н, (см. гл.8 и гл.20),?,
t — шаг нарезки барабана, мм; [<т] —---- = од. о,2 и 0 3.
допускаемое напряжение, МПа, опредеЯ-® & ’ ’
ляется по табл. 23.2 >1
Окончательно толщину стенки опреде-1 ____
ляют с учетом деформации стенки и канат» ; 23Л. Расчет циляадрнческой стенки
по формуле 1 на устойчивость
А = 1 07 <23 611 Проверочный расчет цилиндрической
’ у i [оТ ' ясгенкй на устойчивость проводят по фор-
гле
При этом критические напряжения
ак ие должны превышал 0,8от для
стальных барабанов и 0,бот — для
чугунных.
При недостаточной устойчивости ци-
линдрических стенок их толщина увели-
чивается или вводятся кольца жесткости.
235. Кольцо жесткости
Толщина кольца жесткости (мм) опре-
деляется по формуле
«к г (23.9).
23.6. Крепление каната на барабане
Существует несколько способов креп-
ления каната на барабане. Наиболее
распространенными являются прижимные
накладки. Барабан имеет специальное
углубление, в которое устанавливают ко-
нец каната. Затем на канат накладывают
планку, которую прижимают болтами
(рис. 23.2), работающими на сжатие н
изгиб.
Крепление с помощью накладок про-
исходит за счет сил трения между наклад-
кой, канатом и барабаном. Определяют
расчетное натяжение каната в месте
крепления
20
21
«р
(23.10)
где Sm„r — максимальное натяжение
каната, Н; в » 2,72 — основание нату-
ральных логарифмов; / = 0,1 — коэф-
фициент трения между канатом н бара-
баном; а = Зя— угол обхвата барабана
неприкосновенными витками.
Необходимое усилие прижатия каната
накладками
Я-0,855.. ‘ (23.11)
Я ж -------Е .
где Л - 1,25 — коэффициент запаса;
0,85 — коэффициент, учитывающий
натяжение каната при обхвате бараба-
на крепежными витками; а> = 0,35 —
коэффициент сопротивления выскаки-
вания каната из накладки.
Допускаемое усилие растяжения бол-
та, создающее усилие нажатия на накладку
[<тр]я</?
г°- 4
(23.12)
где — внутренний диаметр резьбы;
[<7р] - 80 МПа — допустимое напря-
жение растяжения.
Внутренний диаметр болта
. 4F
а~лпл[ар]’
где «з — число болтов крепежных на-
кладок.
Число болтов должно быть не менее
двух.
Необходимое число накладок
z = Z
F0‘ (23.13)
Согласно Правилам Госгортехнадзора
по кранам необходимо применять не менее
двух накладок. При уменьшении длины
каната под накладками его конец загибают
петлей, тогда при определении усилия
прижатия каната коэффициент 0,85 не
учитывается.
23.7. Пример определения размеров
барабана (рис. 23.1)
Расчет проводится для крана грузо-
подъемностью Ют общего назначения.
Режим работы 5К. Высота подъема 16 м.
Канат диаметром d* = 18 мм по ГОСТ
7668-85, площадью поперечного сечения ’
F* = 125,8 мм2 , модуль упругости = ‘
= 90000 Н/мм2. i
Диаметр барабана по дну нарезки ’
определяем по формуле (23.1) |
D6 a 0,85ак(е-1); f
D6 = 0,85-18(30-1) = 444 мм. *
Из нормального ряда предпочтигель-а
вых чисел принимаем D6 ж 500 мм. 1
Диаметр барабана по центру оси}
каната определяем по формуле: }
Do = D6+dK ж 500+18 = 518 мм. f
Длина барабана с нормальной нарез- $
кой шагом t = 20 мм для навивки одного *
слоя каната определяется по формуле
Li = Йо’+1"Ф= (з161°4°518+1’5)20
‘ I 13,14-518 J
i
= 424 мм.
Минимальная длина барабана с двух- f
сторонней навивкой определяется по фор-
муле (23.3)
= 1L1+2L2+2L3+LO =
= 2Lt +2 • ЗГ+2 • 1,5t+L0 =
= 424-2+2-3-20+21,5-20+200 =
= 1228 мм.
По формуле (23 Л) определяем прибли- ’
женное значение толщины стенки бараба-
на:
д ж О 95 —ж О 95 2-~— = 15 мм
°п 1 [ff] 20-90 ’
где максимальное статическое натяже-
ние каната, Н
(10000+320)9,8 -
“ -чый '
103200
ж Н9б ж26875-
Определение входящих в формул;
^оах параметров н их значения см. гл.81,
20; [ст] — допускаемое натяжение , МП;
(табл. 23.2), для чугуна СЧ18 равно 90.
Значение коэффициента ip находим ni
формуле (23.7)
*=(1+йГ=
" 0.85.
По формуле (23.6) определяем толщи-
ну стенки барабана
<5 = 1.07^ =
- 1>07-0,85^^ ж 13,6 мм.
Округленно принимаем <5 = 14 мм.
По формуле (23.8) определяем устой-
чивость цилиндрической стенки
Ъ - 0,922ф/| =
= 0,92-100000^7^ =
- 264 МПа,
здесь R = 518:2 = 259 мм — радиус ба-
рабана. г
о,к<^0,6о,„1 = 0,6-360 = 216 МПа. '
Запас устойчивости
_ _ °х 264 _ _ _
= 0,85-96 ж 3,2 > 2'
где ан — номинальное напряжение, на-
ходим по формуле
_ ^шхх 26875 п.
н it ~ 14-20 “ 96 МПА ’
— критическое напряжение опреде-
ляем по формуле
Следовательно, расчет проведен пра-
вильно.
Однако, при необходимости введения
кольца жесткости его толщина SK опреде-
ляется по формуле.
= 28-0,22 = 6,2 мм.
22
23
ГЛАВА 24. ВАЛЫ И ОСИ
= [а,]; (24.3)
24.ЕИсходи>1е положения
Валы н оси рассчитывают на прочно-
сть, выносливость и жесткость.
За исходную расчетную нагрузку ва-
лов и осей принимают:
в расчете на прочность — наибольшую
(пиковую) нагрузку, возникающую в ме-
ханизме однократно за срок службы крана
в рабочем или нерабочем состоянии (см.гл.
8,9);
в расчете на выносливость — эквива-
лентную нагрузку (см.гл. 4,8,9);
при расчете жесткости — нагрузку в
условиях нормальной эксплуатации крана
(см.гл.1).
Указания по определению значений
нагрузок приведены в главах 1,3,4, н в
разделах по расчету конкретных механиз-
ме» кранов (см.гл. 8,9).
Мн 0,01Р • — по касательным напряжениям от
о = н-------- , (24.1) {крутящего момента
— касательные, от крутящего момента
М
» = ЙГ. (24.2)
где Ми, М — соответственно моменты
изгиба и кручения в рассчитываемом
сечении, Н-м ; Р — осевая сила в
рассматриваемом сечении, Н; W, W* —
моменты сопротивления сечения при
изгибе и кручении, см3; F — площадь
поперечного сечения, см2.
В табл. 24.1 приведены формулы для
определения моментов сопротивления н
площадей типовых сечений валов и осей.
«тг-Т * [»т1; (24.4)
— при совместном действии нормаль-
ных и касательных напряжений
ито Пгт _ , ,
'1 = 77Т7а,^1: (24.5)
ито+итт
[яде о, г — нормальные и касательные
^напряжения (МПа) в рассчитываемых
сечениях, подсчитанные по формулам
24.1 и 24.2; от, тт — пределы текучести
материала вала при изгибе (растяже-
нии) и кручении с учетом действитель-
ных размеров и термической обработки
Рис. 24.1. График масштабного коэффици-
ента ет.
243. Расчет на прочность
детали.
Значения от и тт определяют по форму-
лам
ното (расчетного) сечения. Пример расчета
дан в конце главы.
Для выявления опасного (расчетного)
сечения оценивают степень напряженно-
сти различных наиболее характерных
сечений по формуле
xVmI+m2 (24.6)
а = —----И.---.
Расчет заключается в определении
«-раффипиянтя запаса прочности по пре-
делу текучести.
Коэффициент запаса прочности
равняется:
— по нормальным напряжениям
изгибающего момента и осевой силы
о-т = тт = т’А
еде сх'у и т'т — пределы текучести мате-
rtt риала образцов соответственно при рас-
тяжении (изгибе) и кручении по
от справочным данным, МПа; ет — масш-
табный коэффициент, определяемый по
графику (рнс. 24.1); [лт] — наимень-
Таблица 24.1 допустимый коэффициент запаса
Формулы для определения моментов сопротивления и площадей сечений прочности по пределу текучести (табл,
(значения размеров в см) _____24.2).
24.2, Определение напряжений
Напряжения (МПа) в расчетных сече-
ниях валов и осей определяют по формулам:
— нормальные, от изгибающего мо-
мента и осевой силы
Поперечное сечение ——— ж Ж, смл Же, см3 F, см3
1 с _ 1 32 — «0,2т? 16 ’ « 0,785<? ,
32dH «0,1—:— ан 16du = 0,2—з— ан л(тй-тй) 4 « 0,785(тЙ-т£)
£ ь лт? bh(2d-h)2 32“ 1М « 0,09<?* ят? 6ft(2d-A)2 16 1м я «0,18т? ят? bh д — « 0,75d2 4 2
* Для диаметров валов d = 40—200 мм
Расчет на выносливость заключается в
определении коэффициента запаса проч-
ности по пределу выносливости для опас-
244. Расчет на выносливость
где МИ н М — изгибающий н крутящий
моменты в данном сечении, Н-м
(см.разд.24.2 данной главы); К — сред-
нее значение коэффициента концентра-
ции напряжений для данного сечения,
принимаемое предварительно:
— для шпоночных канавок К = 2;
— для шлицов прямоугольных К = 2,5;
— для шлицов эвольвентных н валов-
шестерен К = 1,7;
— для мест установки ступицы или
кольца подшипника
при посадке с натягом К = 3;
при посадке с зазором К = 2;
— для выточек н галтелей при
r/d> 0,1 К =1,6;
— для поперечных отверстий выточек
н галтелей при r/d = 0,02 К = 2,1.
Таблица 24.2.
Коэффициент запаса прочности [л,] (по пределу текучести)
Механизм Область применения Группа режима работы механизма
IM , 2М 2М, ЗМ 4М, 5М 6М
Краны с машинным приводом: крюковые 1,3 1,4 1,6 1.7
Подъема грейферные, магнитные н мульдомагнитные 1.3 1.4 1.6
транспортирующие горячий металл — 1.7 1,3 2,0
Передвижения Все краны 1,2 1.3 1,4 1.6
24
25
Таблица 24.3
Коэффициенты запаса прочности п (по пределу выносливости)_________
Механизм Область применения Группа режима работы механизма
1М , 2М 2М. ЗМ 4М, 5М 6М
Подъема Краны с ручным приводом □ 1
Краны с машинным приводом:
крюковые 1.4 1.6 1.7 >•’ ft
грейферные, магнитные и мульдомагнитные — 1.5 1.6 *•? в
транспортирующие горячий металл — 13 2,0
Передвижения Все краны 1,3 1,4 1.6 1.7 g
Коэффициент запаса прочности по
выносливости наиболее опасного сечения
(24.7)
n =
V«2+«?
где па, пг — коэффициент запаса проч-
ности по выносливосли при изгибе и
кручении по формулам (24.8— 24.11);
[л] — наименьший допустимый коэф-
фициент запаса прочности по выносли-
вости (табл. 24.3).
При симметричном цикле изменения
напряжений (вращающиеся детали)
л» " К'.
(24.8)
(24.10)1
(24.11
Я<’ = ааЕ(Х'(,/Де(,+Ф1,)
2т_!
" твВ(К',//Ьг+^)
В формулах (24.8)—(24.11)
следующие обозначения:
ff-i, т.1 — пределы
материала при изгибе н кручении
симметричном цикле изменения напр
ний, МПа;
qaE> гаЕ — амплитуды нормальных
касательных напряжений, определяема
по эквивалентным нагрузкам (см.гл.4);
°аВ цг w
2,5
*r
1,0
ООО
2J
2,0
S
6 л—
,7
\ 8
ООО OOOOf/ma
5}
«I
. 24.4. Значения Х§ и X? галтели: а — при изгибе; б —
кручении:
- Л/г “ 3 и r/d « 0,01...0,02;2 — Л/г — 3 и r/d = 0,01 ...0,03; чину предела выносливо-
- Л/г — 2 и r/d - 0,01...0,05;4 — Л/г - 1 и r/d = 0.01...0.Ю; __ ~
- Л/г - 5 и r/d - 0,01...0,02;6 - Л/r - 3 и r/d - 0,01 ...0,03; •Значения ~
Л/г -2 и r/d - 0,01...0,05;8 — Л/г - 1
и
П* °оЕ = тоЕ = тоах> *Яе
ш — напряжения в сечении от
нормативной нагрузки в нормаль-
ных условиях эксплуатации (см.гл.1);
К.'а — коэффициенты концентрации
।для рассчитываемого сечения вала:
К'а = Xg+Xg-l; (24.12)
К\ = Х?+Х?-1, (24.13)
где Xg ,Х? — эффек-
тивные коэффициенты
концентрации, опреде-
ляемые по рнс. 24.2—
24.4 н табл. 24.4 и
24.5.
Xg,X? — коэффици-
енты состояния поверхно-
сти, учитывающие влия-
ние вида механической
обработки (шероховато-
сти) поверхности на вели-
r/d - 0.01..Д10 при ОКУ1СТВШ техноло-
гического упрочнения
принимают по табл. 24.6,
при поверхностном упрочнении (закалка с
нагревом ТВЧ, дробеструйная обработка,
накатка роликом и др.)
Xg = X? =1,0; (24.14)
г-1
ж т;---- (24.9)
КГоЕ
При пульсирующем цикле изменения
напряжений (неподвижные детали)
Х„М ’
г°в- wK wK •*----
где Хд — коэффициент долговечности
(см. гл.4).
В приближенных расчетах, с результа и мпа
тами идущими в запас прочности, можн!
Таблица 24.4
Значения Х£ и К° для выточки (рис..24.5)
Л/г
________________________ r/d___________________________________________
0,01 I 0,02 | 0,03 | 0,05 I 0,10 | 0,01 | 0,02 | 0,03 [ 0,05
Рис. 24.2. Значения К% и X? для шлицев: 1
— X? для прямобочных; 2 — Х$ для прямо-
бочных и эвольвентных; 3 — X? для эволь-
вентных шлицев
(изгиб)
Рис. 24.3. Значения X® и X? в шпоночной
канавке: 1 — Х$, обработано пальцевой
фрезой; 2 — Хт , обработано пальцевой и
дисковой фрезой; 3 — X? , обработано дис-g
ковой фрезой
400 600 SOO 1000 1200 1.9 2.0 2,1 2.2 2.3 1.8 1.9 2,0 2,1 2,2 1.7 1.8 1.9 2,0 2,1 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 1,4 1.5 1.6 1.7 1,7 2,1 2,2 2,3 2,4 2,6 2,0 2,1 2.2 2,35 2,5 1,9 2,0 2,1 2.22 2,4 1,8 1.9 2,0 2,15 2,3
Л/г
2,0 3,0 от 0.5 до 3
МПа r/d
0,01 0,02 0,03 0,01 0,02 0,01 0,02 0,03 0,05 | 0,10
К? (изгиб) К? (кручение)
400 600 SOO 1000 1200 2,3 2,4 2,6 2,7 2,8 2,2 2,3 2,45 2,6 2,7 2.1 2,2 2,35 2,5 2,6 2,1 2,6 2,7 2,9 3,1 2,3 2,4 2,6 2,7 2,8 1,6 1.8 2,0 2,2 2,6 1Л 1.7 1.9 2,0 2,2 1,4 1,6 1.75 1.9 2,1 1,3 1,5 1.6 1,7 .1,8 1.2 1.3 1.3 1.3 1,4
Примечание. Для промежуточных значений о величины и К£ определяют штерпол! щией.
26
Таблица 24.3 >
Значения К°/е„ и К°/ег для Валов с посаженными деталями
МПа
Диаметр
вала. Посадка •3 400- 500 600 700 800 900 1000 1200
мм KJ /•„ (для изгиб,)
1 2,25 250 2,75 3,00 3,25 350 3,73 4,25
30 2 . 1,70 1Л0 2,10 2,25 2,40 2,60 2,80 3,20
3 150 1,60 1,80 1.95 2,10 2.30 2,40 2,80
1 2,75 3,05 ‘ 3,40 3.70 4,00 4,30 4,60 3,20
50 2 2,10 2,30 2,50 2.75 3,00 3.20 3,45 3,90
3 1,80 2,00 2,20 2,40 2,60 2,80 3,00 3,40
100 и 1 2,95 3,30 3,60 3,90 4,25 4,60 4.90 5,60 4^0
2 2,20 250 2,70 2,95 3,20 350 4,00
более 3 1,90 2,10 2,30 2,60 2,80 3,00 3,20 3,60
Kf/tf (для кручения)
1 1.75 1.90 2,05 2,20 2,35 250 2,65 2,95
2 1,40 150 1,60 1.75 1,90 2,00 2,10 2,30
3 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1.90 2,10
1 .2,05 2,20 2,50 2,60 2,80 3,10 3,30 3,60
50 2 1,60 1.90 2,00 2,15 2,30 2,40 2,60 2,70
3 150 1,60 1,780 1,80 1,95 2,10 2,20 2,40
100 и 1 2,20 2,40 2,60 2,80 2,95 3,20 3,30 3,80
2 1,70 1.90 2,00 2,20 2,30 2,50 2,80 2,90
3 15$ 1.70 1,80 1.90 2,10 2,20 2,40 2,60
и J^/<t для мест посадки колец подшипников качения следует принимать по
<ть,МПа
* »„ (изгиб)
4 (кручение)
350—350
о
о
Значения 4>а и р,
520—750
0,05
0,00
700—1000
0,10
0,0$
Таблица 24.7
1000—1200
0,2
0,1
щве чувствительность материала к асим-
метрии цикла, определяются по табл. 24.7
> Допустимая жесткость валов при изги-
бе определяется условиями тюрмаямзод
работы зубчатых колес, подшипников и
других деталей, расположенных на валу.
f Максимальный прогаб валов, несущих
Зубчатые колеса, не должен превышать
0,0002 — 0,0003 расстояния между ооо-
Материал вала — сталь 40 ХН,
улучшенная, аь - 1000 МПа, a_t -
- 440 МПа, т_] = 250 МПа.
Редуктор используется в механизме
передвижения крана при легком режиме
работы (труппа режима 2М по ГОСТ
25835-83).
Расчетная схема вала, величины дей-
ствующих нагрузок и эпюра крутящих
Угол взаимного наклона валов под
тернями доджей быть меньше 0,001
Наибслыпий угол наклона вала в
шиннике скольжения — 0,001; в
Примечания:
1. Значения Кц /«а
графе, соответствующей посадке с.натягом.
2. Значения К? /«а и 1S/4 № промежуточных величин диаметров валов определяют линейной
интерполяцией.
*3. Посадки: 1—с натягом; 2—переходная (ивтяг-зазор); 3—с зазором.
0,01; сферическом — 0,05 рад.
Рис. 245. Форма и размеры выточки (к
табл. 24.4)
Рис. 24.6. Значения еа и et: 1 — еа для уг-
леродистых сталей; 2 — ет для всех сталей;
3 — га для легированных сталей
Й1.6
2
передвижения мостовых кранов углы за-
кручивания составляют 15—20' на 1 м
уптн
Прогибы, углы наклона упругой ли-
масштабные факторы npi got, утлы закручивания определя-
изгибе н кручении, определяемые по рис <ися методами сопротивления материалов.
, е,
24.6;
Р = 1,6 — коэффициент упрочнения
учитывающий повышение предела вынос-
ливости при поверхностном упрочненш
(закалка с нагревом ТВЧ, дробеструйная
обработка, накатка роликом, чеканка i фсыежуточныйвал—шестерню редугго-
др.); при отсутствии упрочнения Р = 1; » изображенный на рис. 24.7д.
— коэффициенты, учитываю. Исходные данные. Наибольший кру-
-к гя,ящИ* момеяг> предаваемый валом-ше-
э—___________________________________________________
24ДЦример расчет на вынослвостъ
Задача Проверить на выносливость
Исходные данные. Наибольший кру-
216
0
108
Вид механической
обработки
аь, МПа'
М„ ж *дМ = 0.75М
400
800
Шлифование 1,00 1,00
Обточка 1.05 1,10
Обдирка 1,20 1,25
Необработанная поверхность 1,30 1,50
2'20 Н т изгиба и кручения иямеияитггчг по
дмметричному циклу.
1200 • 0,75—коэффициент долговечно-
1.00 (И).
V
Рис. 24.7. Схема нагружения вала:
а — общий вид; б — расчетная схема;
в — эпюры крутящих моментов
28
29
нагружения вала и эпюры изгибающих
моментов в вертикальной и горизонталь-
ной плоскостях приведены на рис. 24.8.
Расположение расчетных сечений указано
на рис. -24.7 л. Крутящий момент от
вала-шестерни распределяется между по-
саженными на нем зубчатыми колесами в
равных долях
0,5^-0,5 1100 - 550Н м.
Решение. Суммарные изгибающие мо-
менты в расчетных сечениях:
в сечении 1-1
= V(M1B)2+(Mlr)2 =
= V23002+4842 = 2350 Нм;
сечении 2-2
(Ми)2 = VcM^+fMj,.)2 =-
ж У^ЗбОЧвЗ2 = 1363 Нм;
сечении 3-3
(Ми)3 - (Ми)2 = 1363 Н м .
Моменты сопротивления расчетных
сечений при изгибе и кручении (по табл.
24.1): сечение 1-1
Ж-0,1 d3 = 0,1-5,653 ж 18,04 см3;
Жк = 0,2 d3 = 0,2-5,653 = 36,08 см3.
сечения 2-2 н 3-3
(с учетом шпоночного паза)
Ж = 0,09 d3 ж 0,09-4,953 = 10,89 см3;
Жк = 0,18 d3 = 0,18-4,953 = 21,78 см3.
Напряжения, подсчитываемые для вы-
явления опасного сечения, по формуле
(24.6)
в сечении 1-1
kVm-J+m2
q~ ж
l,7V2300J+110(И
18,04 “ 240,3 МПа’
где К ж 1,7 — среднее значение коэф-
фициента концентрации напряжений
для вала-шестерни;
в сечениях 2-2 н 3-3 (с выточкой)
кГм^+м1
а~ Ж
2,lV1360^+5502 „„„ „
ж------дд--------ж 282,9 МПа,
lUjOy
где К ж 2,1 — среднее значение коэф-
фнциента концентрации напряжен
для сечения с галтелью.
Из сравнения напряжений,
вых для выявления опасного
видно, что опасными (расчетными)
ются сечения 2-2 н 3-3.
В этих сечениях имеют место
конц ентратора напряжений: выточка
посадка с натягом.
Для выточки (рис. 24.7,а)
, 56,5—49,5 _ €
л = —jж 3,5 мм;
h
гж1,6“‘м’
?=4ЙЯ0’03-
По табл. 24.4 (при аь = 1000 М
- = 2,1 и — = 0,03) находим:
г а
К° = 2,5; X? = 1,9.
По табл. 24.6 (при аь ж 1000
механическая обработка выточки —
ка)
х£ = К} = 1,18.
Коэффициенты концентрации
жений для выточки по формулам (24.1
н (24.13)
Ка = К£+Х»-1 - 2,5+1,18-1 = 2,58;^
К\ = Х?+Х?-1 = 1,9+1,18-1 = 2,08
По рис. 24.6 (прн d = 49,5 мм, аь
= 1000 МПа, легированная сталь).
еа ж = 0,7.
Для выточки
К'а те _______________
£1=2^ 5
е» 0,7
Для посадки с натягом по табл,
(при d ж 50 мм н од ж 1000 МПа)
-г- = 4,6; - 3,3.
еа е»
Hr, нн
При е„ = г. = 0,7 = 4.6 0.7^?!:!:.ЕХеМа «агРУжения вала и эпюры изпгба-
а t ' ° рдих моментов: а — вертикальная плоскость- б —
3,22; X? ж 3,3. о,7 ж 2,31. рризонтальная плоскость
По табл. 24.6 (при аь ж 1000 МПа,
обработка поверхности под
-шлифовка) XJ ж XJ ж 1.
Коэффициенты концентрации напря-
для посадки с натягом по формулам
.12) и (24.13)
! К, ж х?+Х“-1 = 3,22+1 -1 = 3,22;
' Jfr ж х?+Х?-1 ж 2,31+1-1 = 2,31.
Из сравнения вычисленных значений
конц ентрации напряже-
для выточки и посадки с натягом
, что при посадке с натягом они
большие значения.
Поэтому при определении запасов
чности па и л, по формулам (24.8) н
.9) в расчете принимаем коэффициенты
для посадки с натягом
К'а = 3,22 н К; = 2,31.
М
Яеггммн
Мв, н-к
“)
^*40011
RefSIlOOH
2<
Поскольку поверхностное упрочнение
вала-шестерни не предусмотрено, 0 ж 1.
По формуле (24.8)
440
3,33 алп
1,0-0,794,0
л,
= 1,01,
где
Чк.
ж
ааЕ
0,75 1360
Ж = 10,89
ж 94,0 МПа.
По формуле (24.9)
250
“ 2,31
ТА?’18,94
- 4,0,
К',
где
_ ^Чэк»
ХаЕ~ ж.
Кям 0,75-550
Жк = 21,78
ж 18,94 МПа.
Коэффициент запаса прочности по
пределу выносливости по формуле
(24.7)
«„л, 1,014,0
/гт^+л2 v^l ,012+42
ж 0,98.
По' табл. 24.3 для механизма
передвижения крана прн группе режи-
ма 2М наименьший допустимый коэф-
фициент запаса прочности [л ]=1,3.
п = 0,98 < [п] ж 1,3,
следовательно, требуемый запас
прочности не обеспечен.
Повышение усталостной прочно-
сти вала-шестерни в местах наиболь-
шей концентрации напряжений можно
достигнуть путем закалки после нагре-
ва ТВЧ или дробеструйным наклепом.
При этом можно принять коэффи-
циент Д ж 1,6.
Тогда по формулам (24.8) , (24.9)
н (24.7)
а~‘ 440
П<>~ К = 3 22 = 1 ,02,
л'- .04 о
1,6-0,7 ’ ,и
30
31
r-l 250 ..
“_WL.18 94“ ’ ’
1,6-0,7 18,94
»<,», 1,62-5,6
ЗД’ТГЖ?’ ’ :
л - 1,56 > [л] - 1,3.
ванню выносливости.
I
ГЛАВА 25. ШПОНОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
СЬединения с щмзматмческими
шпанками
^Призматические шпонки стандартных
13меров рассчитываются на смятие боко-
гх рабочих граней.
|гДдя призматических шпонок нестан-
ртных размеров проводят два вида
Счетов: на смятие боковых рабочих
ней и расчет шпонки по напряжению
Рис. 25.1. Соединение призматической
шпонкой
пзаво на рве. 25.1.
|^*а£меры призматических пшовкж по
23360-78 приведены в табч. 25.1.
|№яаи»пм ШП0ВОК И ССЧ6НИЙ В '
кже их предельные отклонения должны
ответствовать ГОСТ 23360-78.
А Материал шпонок — сталь чисготяну-
я с временным сопротивлением разрыву
1><еяее 590 МПа.
КПри соединении с помощью двух
^магических шпонок, которые распо-
рются под углом 120* друг к другу
принимается, что обе шпонки могут пере-
дать только 1,5М (крутящего момента,
передаваемого одной шпонкой).
Расчет на смятие производят по фор-
муле
5000ЛГ
dhlp 5 1а,с«
(25.1)
или
где а
1М Ьм “ 5000 ’
— среднее давление на
(25.2)
боковых
Таблица 23.1
Размеры (мм) призматических шпонок.
Ж Ширина 4 Высота А Размер фаски или радиус Длина 1
не более не менее ОТ до
1 2 6 20
S 3 3 0,25 0,16 6 36
•" • 4 4 8 45
В 5 5 10 56
• 6 6 0,40 0,25 14 70
W • 7 18 90
10 8 22 110
? • 12 8 28 140
14 9 0,60 0,40 36 160
е. w 10 45 180
♦ 1» 11 50, 200
20 12 56 220
S 22 14 63 250
г М 14 0,80 0,60 70 280
28 16 80 320
•-'S1 ’• 18 90 360
*36 20 100 400
40 22 1,20 1,00 100 400
... 45 . 25 ПО 450
50 28 125 500
56 г- 63 32 2,0 1.6 140 500
32 160 500
рабочих гранях шпонкн, МПа; М —
расчетный крутящий момент, передава-
емый соединением, Н -м (см. главы 8,9);
d — диаметр вала в ступице, мм; h —
толщина шпонки, мм; 1р — рабочая
длина шпонки, мм; [о]см — допускае-
мое напряжение смятия, принимаемое
по табл. 25.2; [Л/]см — допускаемый
соединением крутящий момент (для од-
ной шпонки), Н-м.
Нагрузочная способность соединения
определяется из двух значений крутящего
момента, полученных расчетом на смятие
н на срез.
Шпонки призматические стандартные
(по ГОСТ 23360-78) рассчитывают на
смятие боковых рабочих граней.
Расчет на срез (для нестандартных
шпонок) производят по формуле
= 2000М
ч> dblp (25.3)
или
dbL[t]co
[A^lcp ~ 200Q > (25.4)
Таблица 25.2.
Допускаемые напряжения смятия [а]Сц для соединений с призматическими шпонками
Вид соединения .Материал Группы режимов работы*^
IM I 2М-ЗМ I ЗМ-4М I 5М-6М
Нагрузка знакопостоянная
Неподвижное Сталь Чугун 0,65от 0,65св 0.6с, 0,6с, 045а, 0,55а, 0,5а, 0,5а,
Подвижное Сталь 0,22а, 0,2а, 0,18а, 0,16а,
Нагрузка знакопеременная
Неподвижное Сталь Чугун О,43а, 0,43а, 0,4стт 0,4ав 0.36а, 0,36а, 0.5а, 0,5а,
Подвижное Сталь 0,17а, 0,16а, 0,15а, 0,16а,
Нагрузка ударная
Неподвижное Сталь Чугун 0,22а, 0,22а, 0,2ат 0,2а, 0.18а, 0,18а, 0,16а, 0,16а,
Подвижное Сталь 0,13а, С. 12а, 0,Г1а, 0,1а,
Примечания.
1. Допускаемые напряжения смятия выбирают по материалу наименее прочной детали (ступицы, вала,
шпонки)
2. а, — предел текучести стали.
3. а, — предел прочности при растяжении чугуна
4. Группы режимов работы по ГОСТ 25835-83 «Краны трузоподъемные. Классификация механизмов по
режимам работы»
2000
= 1918 Н м.
5. Наибольшая величина крутящего
где Гц, — среднее напряжение среза
шпонкн, МПа; 1ср — допускаемое на-
пряжение среза, принимаемое по табл.
25.3, МПа; Л/ср — допускаемый соеди-
нением крутящий момент (для одной
шпонкн), Н-м; d — диаметр вала в
ступице, мм; Ь — ширина шпонки, мм;
1р — рабочая длина шпонки, мм.
25.2. Примеры расчета
Пример 1.
Определить наибольшую величину
крутящего момента, которым можно на-
грузить неподвижное шпоночное соедине-
ние с одной нестандартной призматической
шпонкой шириной Л - 18 мм, толщиной
h = 16 мм, рабочей длиной 1р = 37 мм,
установленной на валу диаметром d =
= 60 мм.
Ступица чугунная а, = 150 МПа.
Предел текучести материала вала
<7Т В = 300 МПа. Предел текучести мате-
»
Вид соединения
Допускаемое напряжение среза [г]ср для шпонок по ГОСТ 23360^^
из стали чистотянутой
--------ГРУ"”8 режимов работы крановых механизмов
1М I , 2M-3M
ЗМ-4М
5М-6М
Неподвижное Подвижное 0,50а, 0,16а, И.г 0,46а, 0,15а, 0,43а, 0,14а, 0,40а, 0,13а,
Неподвижное Подвижное г— — “ зижояеремен °-35от 1 0,32а, ___°’12ат 1 0,11ат Нагрузка ударная пая 0,30а, 0.10а, | 0,28а, 0,09а,
Неподвижное
Подвижное
0.22а,
0,08а,
1 0,20а, 0.18а, 0,1 6(7Т
1 0,07а, 0,06а, 0,05а,
Примечание. См примечания к табл. 25.2.
риала шпонки а,ш = 320 МПа. Нагрузка
знакопеременная. Группа режима работы
1. Определяем допускаемое напряже-
ние смятия. Потабл. 25.2 при неподвижном
соединении, знакопеременной нагрузке н
группе режима работы 4М имеем:
для стали = о,36 =
= 0,36-300 = 108 МПа;
^.чуг = 0,36-150 =
= 54 МПа.
2. Находим наибольший крутящий
момент нз расчета на смятие
[Л/Г = — р1аЧ = 60-16-37-54
' -5000 5000----ж
= 383 Н-м.
3. Определяем напряжение среза.
По табл. 25.3 при неподвижном соеди-
“ешш, знакопеременной нагрузке н режи-
ме 4М имеем:
М = 0,3<тТ(Ш = 0,3-320 = 96 МПа.
4. Находим наибольший крутящий
момент нз расчета на срез
(Afl --^^Р 60-18-37-96
** 2000 ~ ----------
момента определяется меньшим значение
из двух полученных крутящих моментов
= lAfJcM = 383 Н м.
Пример 2.
Определить наибольшую величину
крутящего момента, которым можно на-
грузить неподвижное соединение с двумя
стандартными шпонками шириной Ь = 18
мм,^толщиной Л =11 мм н рабочей длиной
₽ - 40 мм, установленными на валу
диаметром d = 60 мм. Все детали
соединения стальные. Наименьшее значе-
ние предела текучести стт = 300 МПа.
Нагрузка ударная. Режим работы 5М.
1- Определяем допускаемое напряже-
ние смятая. Потабл. 25.2 прн неподвижном
соединении и ударной нагрузке для группы
режима работы 5М имеем:
1ст1см = о, 16 а, = 0,16-300 = 48 МПа;
2. Находим наибольший крутящий
момент, передаваемый одной шпонкой из
расчета на смятие
[Ml - 60-11-40-48
5000 5000-----=
= 253 Нм.
3. Оределяем наибольший крутящий
момент, передаваемый соединением
мших = = 1,5-253 = 380 Н-м.
34
35
ГЛАВА 26. СОЕДИНЕНИЯ ЗУБЧАТЫЕ (ШЛИЦЕВЫЕ) ПРЯМОБОЧНЫЕ И
ЭВОЛЬВЕНТНЫЕ
26.1. Исходные положения
Расчеты зубчатых (шлицевых) сое-
динений проводятся для проверки пра-
вильности выбранных размеров или для
определения нагрузочной способности со-
единения.
Проводятся два вида расчета:
— на смятие боковых поверхностей
шлицев;
— на износостойкость боковых повер-
хностей шлицев.
Нагрузочная, способность соединения
определяется меньшим из двух*значений
крутящего момента, полученных расчетом
на смятие и на износостойкость.
материала зубьев меньшей твердости
(для зубьев с поверхностным упрочне-
нием — соответственно поверхностного
слоя), МПа; п — коэффициент запаса
прочности по пределу текучести; Асм —
общий коэффициент концентрации на-
грузки прн расчете на смятие; Кдин —
коэффициент динамичности нагрузки.
Суммарный статический момент
(см3/см) площади рабочих поверхностей
соединения единичной длины относитель-
но оси вала
SF = —— (26.3)
D+d
где dcp —2----средний диаметр зуб-
Серия
Легкая
26.2. Расчет на смятие
чатого соединения, см;
Расчет на смятие соединений с упроч-
ненными рабочими поверхностями (закал-
ка, цементация) проводится для началь-
ных периодов до приработки. Для
соединений, не имеющих упрочнения ра-
бочих поверхностей, или с улучшенными
h = —2—fe~fc ~ рабочая высота
зубьев, см;
D — диаметр зубьев вала
(рнс. 26.1), см; И — внутренний диаметр
зубьев ступицы, см; fe — фаска или радиус
на зубьях вала, см; /с — фаска или радиус
на зубьях ступицы, см; Z — число зубьев
Средняя
поверхностями — для периода после
приработки.
М аг
° ~ “ пКсиА <26Л)
ИЛИ
соединения.
Значения Z, d, D, d^, h н SF для
прямобочного зубчатого соединения по
ГОСТ 1139-80 приведены в табл. 26.1.
Значения Z, d, D, d^, h и SF для
эвольвентного зубчатого соединения по
(AfJcM F v » (26.2)
лсмлдин
где а — среднее давление на рабочих
поверхностях зубьев, МПа; [Л/]см —
допускаемый крутящий момент, Н-м;
М — расчетный крутящий момент (на-
ибольший момент при нормальных ус-
ловиях эксплуатации), Н-м (см. главы
8, 9); SF — суммарный статический
момент площади рабочих поверхностей
соединения единичной длины относи-
тельно осн вала, см3/см; L — рабочая
длина соединения, см; [<т]см— допуска-
емое среднее давление на рабочих по-
верхностях зубьев из расчета на смя-
SFLa_/n ГОСТ 6033-80 приведены в табл. 26.1
Рис. 26.1. Виды зубчатых (шлицевых) со-
единений: а — прямобочное; б — эволь-
Тяжелая
тие, МПа; аг — предел текучести вентное
36
Таблица 26-1
Геометрические характеристики соединений зубчатых (шлицевых)
_______________прямобочных по ГОСТ 1139-80_________________________
2 Номинальный Расчетные размеры, см з
размер мм 4qp h
25x26 2.45 0,09 0,66
6 26x30 2,8 0,14 1,18
28x32 3,0 0,14 1,26
32x36 3,4 0,12 1,63
36x40 3,8 0,12 1,82
42x50 4.4 0,12 2,11
8 46x50 4,8 0,12 2,30
52x58 5,5 0,2 4,40
56x62 5,9 0,2 4,72
62x68 6,5 0,2 5,2
72x78 7.5 0,2 5,2
82x88 8,5 0,2 8,5
Ю 92x98 9.5 0,2 9,5
102x108 10,5 0,2 10,5
112x120 11.6 0.3 17,4
11x14 1,25 0,09 0,34
13»16 1,45 0,09 0,39
16x20 1,8 0,14 0,76
18x22 2.0 0,14 0,84
21x25 2,3 0,14 0,97
23^28 2,55 0,19 1,45
26x32 2,9 0,22 1.91
28x34 3,1 0,22 2,05
32x38 3,5 0,22 3,08
36x42 3,9 0,22 3.43
42x48 4.5 0,22 3.96
8 46x52 5,0 0,30 6,0
52x60 5,6 0,30 6,72
56x65 6,05 0,35 8,54
62x72 6.7 0,40 10,72
72x82 7,7 0,40 15,40
82x92 8,7 0,40 17,40
10 92*102 9,7 0,40 19,40
102x112 10,7 0,40 21,40
112x125 11,85 0,55 32,60
16x20 1,8 0,14 1,26
18x23 2,05 0,19 1,95
21x26 2,35 0,19 2,23
23x29 2,6 0,24 3,12
»rt 26x32 2>9 0,22 3,19
28x35 3,15 0.27 4,25
32*40 3,6 0,32 5,76
36X45 4,05 0,37 7,49
42*52 4,7 0,42 9,87
46*56 5,1 0,40 10,20
52x60 5,6 0,30 13,40
1А 56x65 6,05 0,35 16,90
62*72 6,7 0,40 21,40
72x82 7,7 0,40 24,60
82*92 8,7 0,40 34,80
92*102 9,7 0,40 38,80
102*115 10,85 0,55 59,70
112*125 11,85 0,55 65,20
37
Геометрические характеристики соединений зубчатых (шлицевых) эвольвентных по ГОСТ 6033-80
1 Допускаемые наибольшие давлен..- Таблица 26.3 Допускаемые наибольшие давление ип. —
Вид расчета На смятие Ог/л На изиосо- Вез термооб- работки HRC 20 {НВ 21») «г-350 240 Улучшение HRC 23 {НВ 270) а, - 550 440 - Закалка Цементация и закалка или азотирова- ние HRC 60 1200
ЯЛС 40 “г - 1000 800 ИКС 45 «г - 1300 1000 ЯДС 52 °т- 1500 1070
СТОЙКОСТЬ Муса 95 110 135 170 185 205
нагрузки *«^26.4
Коэффициент 0.20 | 0,25 • д/уплми Отношение 10 » ? j— - 2М
Аё 1,50 1 IJ55 и,эи | 0,35 1.6 1 1,7 0.40 0,45 1 0,30 1.8 1 1,9 I 2,0 0,55 2д 0,60 0,65 0,70 0,75
» 3 1,05 j 1,075 1.1 | 1,2 1.* 1 1.6 | 1,9 2,2 2,5 2,4 3,0 2,7 3,7 Г 3,0 4,5
Коэффициент концентрации нагрузки от закручимм „ Табли-Ца 26.5
__________прямоточных соединений п°; Мла
Наружный диа-
метр вала D,
мм
Серия
1.0
2,0
2,5
3,0
Легкая до 26 30—50 58—120 [смятие 1,3 1,5 1,8 изиос 1,1 1,2 1,3 смятие 1,7 2,0 2,6 :| изиос 1,2 1,3 1.4 юнцент j смятие Т2’2 2,6 3,4 «ции 1 износ 1,4 1,5 1,7 <Р при (смятие 2,6 3,3 4,2 течете износ 1,5 1,8 на смятие 3,2 3,9 износ 1,7 1,9
. сРед- няя 20—30 32—50 54—112 Свыше 112 1,6 1,7 1.9 2,4 2,8 2,0 2,4 2,7 1,2 1,2 1,3 1.4 1,5 1,3 1.4 1,5 1,6 1,7 2,1 2,3 2,8 3,5 4,1 3,0 3,5 4,1 4,3 4,7 1.3 1,4 1,5 1,7 1,9 1,6 1,8 1,9 2,0 2.1 | 2,8 3,0 3,7 4,8 5,5 4,0 4,7 5,3 5,6 6,2 1,5 1.6 1,8 2,1 2,5 1,9 2,1 2,2 2,4 2.5 3,5 3,8 4,6 5,8 6,8 5,0 5,7 6,3 7,0 7.8 | 1,7 1,9 2,1 3,4 2,7 2,2 2,4 2,7 2.8 3.0 4,1 4,5 5,5 7,0 8,2 6,0 7,0 8,0 8,5 9,3 2,2 1,9 2,1 2,3 2,8 3,1 2,5 2,8 3,1 3,3 3,5
Тяже- лая ДО 23 23—32 35-65 72—Ю2 Свыше 102
I веза^^,еНТ 3аПаса “Р04®»™ да»
| «закаленных поверхностей л = 1,25- для
। закаленных поверхностей л = 1 4 ’
j Значения допускаемого на^болыпгт
Общий коэффициент концентрации
• нагрузки при расчете на смятие
= ^ЛП|ЛП. (2б.4)
гае К3 - коэффициент неравномерно-
сти р-----
зубьями; к________д
ной концентрации нагрузки
соединения; К
™^аЦИИ ’“’’РУЗки вследствие
грешности изготовления.
Коэффициент неравномерности рас-
пределения нагрузки
К = щ ““РУзки между зубьями
3 1.V дяя соединений, нагруженных
№0 крутящим моментом.
распределения
коэ<М>иЧиент продела
, ----' по длине
-*пкоэффициент кон-
по-
нагрузки
между
38
39
ний валов с цилиндрическими зубчатыми
колесами значения К* приведены в табл.
26.4 в зависимости от параметра
Pdcp (26.5)
где Р — суммирующее усилие на зуб-
чатом колесе, Н.
р = V75 +Р2 , (26.6)
•гокрт'град
здесь P0ltp — окружное усилие иа зуб-
чатом колесе, Н; — радиальное
усилие на зубчатом колесе, Н.
Д ля цилиндрического зубчатого колеса
^ср ,
* = а <26.7)
dw cos
где dw — диаметр начальной окружно-
сти зубчатого колеса, см; — угол
зацепления передач.
При подводе и снятии крутящего
момента с одной стороны ступицы (рис.
26.2,а) коэффициент продольной концен-
трации нагрузки принимается
Рис. 26.2. Расчетные схемы при подводе и
снятии крутящего момента: а — с одной
стороны; б — с разных сторон ступицы
Хпр = *кр+*е~1. (26.8)
При подводе и снятии крутящего
момента с разных сторон ступицы (рис.
26.2,6) Апр принимают равным большему
из значений Ккр и Ке, где Ккр —
коэффициент концентрации нагрузки
вследствие закручивания вала; значения
для прямобочных соединений приве-
дены в табл. 26.5, для эвольвентных
соединений — в табл. 26.6; К, —
Таблица 26.6
Коэффициент концентрации нагрузки от закручивания вала Акр для
эвольвентных соединений по ГОСТ 6033-80
Наружный диаметр вала D , мм Отношение L/D
Модуль 1,0 1.5 2.0 2,5 3,0
т, мм Коэффициент концентрации Кк р при расчете на
смятие износ смятие износ смятие износ смятие износ смятие износ
12—20 1,6 1,2 2,1 1,3 2,8 1,5 3,5 1,7 4,1 1.9
1,0 22—30 1,7 1,2 2,3 1,4 3,0 1.6 3,8 1.9 4,5 2,1
32—40 1,7 1.2 2,3 1,4 3,0 1,6 3,8 1,9 4.5 2,1 ,
22—30 1,7 1,2 2,3 1,4 3,0 1,6 3,8 1,9 4,5 2,1
1,5 32—40 1,7 1,2 2,3 1,4 3,0 1,6 3,8 1,9 4,5 2,1
42-60 1,9 1.3 2,8 1,5 3,7 1.8 4,6 2,1 5,5 2,3
23-35 2,4 1.4 3,5 1,8 4,7 2,1 5,7 2,4 7,0 2,8
2,0 38-45 2,7 1,5 4,1 1,9 5,3 2,2 6,3 2,7 8,0 3,1
50—65 2,9 1,6 4,3 2,0 5,6 2,4 7,0 2,8 8,5 3,3
70—80 2,9 1,6 4,3 2,0 5,6 2,4 7,0 2,8 8,5 3,3
35—42 2,7 1,5 4,1 1,9 5,3 2,2 6,3 2,7 8,0 3,1 ?
45-60 2,7 1,5 4,1 1,9 5,3 2,2 6,3 2,7 8,0 3,1
2,5 65-80 2,9 1,8 4,3 2,0 5,6 2,4 7,0 2,8 8,5 3,3
85-100 2,9 1.6 4,3 2,0 5,6 2,4 7,0 2,8 8,5 3,3
110—130 3,1 1,7 4,7 2,1 6,2 2,5 7,8 3,0 9,3 3,5
55-70 2,7 1,5 4,1 1.9 5,3 2,2 6,3 2,7 8,0 3,1
75-90 2,9 1.6 4,3 2,0 5,6 2,4 7,0 2,8 8,5 3,3
3*5 95-120 3,1 1,7 4,7 2,1 6,2 2,5 7,8 3,0 9,3 3,5
130—150 3,3 1,9 5,3 2,2 7,0 2,8 8,5 3,3 18,0 3,7 ’
10-85 2,9 1,6 4,3 2,0 5,6 2,4 7,0 2,8 8,5 3,3 :
5,0 90-110 2,9 1,6 4,3 2,0 5,6 2,4 7,0 2,8 8,5 3,3
120—150 3,1 1,7 4,7 2,1 6,2 2,5 7,8 3,0 9,3 3,5
40
коэффициент концентрации нагрузки
вследствие смещения середины зубчатого
венца от средней плоскости ступицы,
определяемый по графику на рис. 26.3,где
Ре ± O.SPocd^
е = pl <26.9)
(Рдс — осевая сила на зубчатом коле-
Рис. 26.3. Зависимость коэффициента Хе
аг е
Знак «плюс» — при действии в одном
направлении обеих составляющих относи-
тельно точки оси вала на середине длины
ступицы.
Знак «минус» — при действии в
разных направлениях.
Для цилиндрического прямозубого ко-
леса
. е (26.10)
e = z
Для цилиндрического косозубого колеса
е d (26.11)
£ = £ ± cos
где — угол зацепления передачи;
/3 — угол наклона зубьев передачи.
Коэффициент концентрации нагрузки
вследствие погрешности изготовления
Кп = 1,3...1,6 — при средней точности
изготовления (до приработки);
Кп = 1,1.„1,2—при высокой точности
изготовления (до приработки);
Кп = 1,0 — после приработки.
Коэффициент динамичности нагрузки
_ ^maxn
АДИИ М ’
(26.12)
где — наибольший крутящий
момент, передаваемый соединением
при повторяющихся пиковых нагруз-
ках, Н-м.
Момент определяют динамиче-
ским расчетом механизма. Коэффициент
Кдаш может быть также выбран на основе
опыта расчета или исследования подобных
мяттпгн.
263. Расчет на износостойкость
Расчет на износостойкость проводят цр
формулам
[а]«зн ХнзнКдКр <26.13)
ИЛИ
[АЛизи = ‘^Р^'(<71изн = ’ (26.14)
где (сНнзи — допускаемое среднее дав-
ление на рабочих поверхностях зубьев
из расчета на износостойкость, МПа,
для реверсивного соединения умень-
шить на 20%; [сг]усл — допускаемое
условное давление при базовом числе
циклов No и постоянном режиме нагру-
жения. Значения [о]усл приведены в
табл. 26.3; ЙГЮН — общий коэффициент
концентрации нагрузки при расчете на
износостойкость; Ка — коэффициент
долговечности; Кр —коэффициент ус-
ловий работы; [АЛизи — допускаемый
соединением крутящий момент, Н-м.
Общий коэффициент концентрации
нагрузки при расчете на износостойкость
*изн = *’Лпр. <26.15)
где Х'3 — коэффициент неравномерно-
сти распределения нагрузки между
зубьями, умноженный на коэффициет,
учитывающий неодинаковое скольже-
ние на рабочих поверхностях при вра-
щении вала. Значения Х’3 приведены в
табл. 26.4.
При нагружении соединения только
крутящим моментом К'3 = 1,0.
Коэффициент долговечности
КД = КоКг*1, (26.16)
41
где Kq — коэффициент переменности
нагрузки (класс нагружения по'ГОСТ
25835-83). При известном классе нагру-
жения принимается по’табл. 26.7 или
по формуле
KQ =
. (26.17)
N
2
Отах
где N — расчетное число циклов; Nt —
расчетное число циклов действующей
нагрузки Q,; Qm.„ — максимальная на-
грузка; Q, — действующая нагрузка.
К, — коэффициент числа циклов
<26.18)
*т= V —
"О
где N = 60Г п„ — расчетное число
циклов (Т — общее время работы ме-
ханизма), п,р — средняя частота вра-
щения вала, мин*1; No — условное ба-
зовое число циклов нагружения, равное
10*.
Таблица 26.7.
Коэффициент переменности нагрузки
Класс нагружения В1 В2 ВЗ В4
0,50 0,63 0,80 1.0
Примечание. Класс нагружения по ГОСТ 25835-
83.
Значения К, в зависимости от #
приведены на трафике рис. 26.4.
Коэффициент условий работы
Кр = К^, (26.19)
где Кс — коэффициент, учитывающий
Рис. 26.4. Зависимость коэффициента Кт от N
условия смазки соединения; Кс = 0,7
при обильной смазке без загрязнения;
Кс = 1,0 при средней смазке; Кс = 1,4
при бедной смазке и загрязнении; Кк
— коэффициент, учитывающий усло-
вия осевого закрепления ступицы на
валу; “ 1,0 при жестком закрепле-
нии ступицы; Кк = 1,25 при закрепле-
нии, допускающем наибольшее осевое
смещение.
264. Примеры расчета
Пример 1.
1. Исходные данные.
мобочного зубчатого соединения средней
серии 8x52x60 по ГОСТ 1139-80, длиной
120 мм, средней точности изготовления.
Соединение служит для крепления на валу
цилиндрического прямозубого колеса,
имеющего диаметр начальной окружности
dw = 200 мм = 20 см и угол зацепленш|
= 20*, смещение середины зубчатого
венца от средней плоскости ступицы
Z = 48 мм. Подвод и снятие крутящею
момента осуществляется с разных сто
ступицы.
Класс нагружения В2.
Ступица имеет жесткое осевое закреп
леиие на валу. Условия смазки — с
Общее время работы механиз
Т = 3500 ч. Средняя частота враще
вала лвр = 240 мин*1. Предел текучесп
материала зубьев меньшей твердосп
<тт = 550 МПа.
Коэффициент динамичности =
= 1,25.
2. Расчет на смятие.
Допускаемый соединением к
момент (Н м) по формуле (26.2)
S pZ. О"т/и
РИ]см ~ -
"см^дин
По табл. 26.1 определяем для соедине
ния прямобочного зубчатого средней сери
8x52x60
Sp = 6,72 см3/см; <Zcp = 5,6 см.
По табл. 26.3 для ат = 550 МПа
определяем ат/п = 440 МПа.
Общий коэффициент концентрации
нагрузки при расчете на смятие по формуле
26.4.
*см = *Лп,Л„-
При г/ц, = 5,6 см по формуле (26.7)
параметр
ы, = = 5,6 - 0 3
d^osa^ 20соз20* ’
По табл. 26.4 при у, = 0,3 определяем
При подводе и снятии крутящего
момента с разных сторон ступицы
принимается равным большему из значе-
По табл. 26Л для соединения 8*52*60
средней серии при L/D = 120/60 = 2
(наружный диаметр 60 мм) при расчете на
смятие определяем К^р = 4,8.
По графику на рис. 26.3 для
е 48
* = £ = 120 = 0’4 и V" = 0,3 определя-
ем Ке = 1,6.
Принимаем К^ = Ккр = 4,8.
При средней точности изготовления
принимаем йщ = 1,4.
Ксм = 1,6-4,8-1,4 = 10,7;
т 1,25 — по заданию.
^1см = Под11,25° = 26Д0Нм-
3. Расчет на износостойкость.
Допускаемый соединением крутящий
момент (Н-м) по формуле (26.14)
[М] =
1 2 JM3H v- V V >
ЛИЗнЛдЛр
По табл. 26.3 для ат = 550 МПа
определяем [а]^ = ПО МПа.
Общий коэффициент концентрации
нагрузки при расчете на износостойкость
по формуле (26.15)
^изн = з^-пр-
По табл. 26.4 при = 0,3 К'3= 1,1.
принимаем равным большему из
значений и
По табл. 26.5 при L/D = 2 и расчете
на износ = 2,1.
По графику на рис. 26.3 при е = 0,4 и
У> = 0,3 /^ = 1,6.
Принимаем = 2,1 — наибольшее
из значений ЙГ^, и K#
Тогда
*изн = 1,1'2,1=2,31..
Коэффициент долговечности по фор-
муле (26.16) K^KqK,. При классе
нагружения В2 Kq =0,63. По трафику на
рис. 26.4 для расчетного числа циклов
= 60Тпвр = 60-3500-240 = 5-107 оп-
ределяем К, = 0,8.
Тогда
Кя = 0,63-0,8 = 0,504.
Коэффициент условий работы по фор-
муле (26.19) К^КсК,*. Для средних
условий смазки Кс = 1,0. При жестком
осевом закреплении ступицы на валу
= 1,0.
*р = 1,0-1,0= 1,0.
По формуле (26.14)
1м,- = 2§ШгГо = ^он-м
Несущая способность соединения оп-
ределяется меныпим из допускаемых мо-
ментов и равна 2650 Н-м.
Пример 2.
1. Исходные данные.
Проверить правильность выбора раз-
меров эвольвентного зубчатого соединения
по ГОСТ 6033-80 D = 50 мм, щ = 2 мм,
длиной 125 мм, высокой точности изготов-
ления, служащего для крепления на валу
муфты; соединение передает крутящий
момент Л/ = 3000 Н • м при коэффициенту
динамичности Гдан = 1,1.
Меньшая твердость зубьев HRC 40.
Общее время работы механизма
Т = 5000 ч.
Средняя частота вращения вала
= 333 мин*1.
Класс нагружения ВЗ.
Смазка обильная. Осевое закрепление
нежесткое.
2. Расчет на смятие.
Условие правильности выбора разме-
ров соединения [формула (26.1) ]
42
43
М
a =5 [о]»,, а -
По табл. 26.2 для D - 50 мм и т = 2
мм определяем Sf — 10,4 см3/см.
Тогда
’-i<S£з-имп^•
По формуле (26.1)
По табл. 26.3 дня твердости HRC 40
определяем от/п “ 8®® МПа.
Общий коэффициент концентрации
нагрузки при расчете на смятие [формула
(26.4) ] Кд, —
При отсутствии поперечной силы
К, = 1,0, — Хгр.
По табл. 26.6 для D = 50 мм, т - 2
мм и — — — 2,5 определяем Хкр ~~ 7,^),
D 50
Для высокой ТОЧНОСТИ изготовления
Хп » 1,1.
Тогда «см -1,0-7,0-1,1 =7,7.
К™. - 1.1 по заданию.
ДИМ
1<Лсм’7ТП- 94,5 МПа;
а - 23 < 94,5 - [ст]^.
Прочность соединения на смятие обес-
печена.
3. Расчет на износостойкость.
Условие правильности выбора разме-
ров сечения [формула (26.14) ]
I*71усл I
° S 1°1изи • ГизнКдКр I
По табл. 26.3 для HRC 40 определяем!
bU = 135 МПа. I
Общий коэффициент концентрации!
нагрузки при расчете на износостойкость!
= *'Лп₽ [формул О6-15* !• I
При нагружении соединения. только!
крутящим моментом К'л — 1,0. Приотсут-1
ствии поперечной силы Л^р — Хкр. П°|
табл. 26.6 для D - 50 мм, т - 2 мм я|
L/D - 2,5, Гц, = 2,8; Хпр - Хкр - 2,8.1
' Киви» I,0 2,8-2,8. I
Коэффициент долговечности!
Хд - XqK,. [формула (26.16) ].
При классе нагружения ВЗ Kq - 0,8.1
По графику на рис. 26.4 для расчетного!
числа циклов
N = 60ТЛ.Р = 605000-333 = 10*
ностями.
Применение в крановых механизмах
соединений с гарантированным натягом без
условий работы!дополнительных креплений (например,
[формула (26.19) [. При1гшюнок и др.) должно согласовываться с
0,7. При неже-|П>сгч>технадзором.
Момент, передаваемый шпонками или
другими видами дополнительных крепле-
ний, при расчетах соединений с гаранти-
определяем
Гт = 1,0, Хд = 0,8-1,0 = 0,8.
Коэффициент
Кр = ХсХос Г.
обильной смазке Кк
стком осевом закреплении 1,25.
Кр = 0,7-1,25-0,875.
135
в —------------— — 68,5 МПа,
КИизн 2,8-0,8-0,875
о — 23 < 68,5 — [^[цзн*
Износостойкость соединения обеспе-
чена.
ГЛАВА 27. СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ С ГАРАНТИРОВАННЫМ НАТЯГОМ
^7.1. Исходные положемгя
При конструировании и сборке соеди-
1 нений с гарантированным натягом возни-
[ кает необходимость в выполнении следую-
[гдах расчетов:
г — определение расчетных натягов,
I обеспечивающих требуемую прочность со-
I единения, и'выбор посадки;
ку — определение сдвигающего усилия,
f которое может передать соединение без
Е нарушения его прочности при минималь-
гвом натяге, обеспечиваемом выбранной
[посадкой (проверочный расчет соедине-
[иия);
Е — определение усилия запрессовки
I при сборке соединяемых деталей под
[пруты.
1. Приведенные ниже методы расчета
I распространяются на соединения деталей с
I цилиндрическими сопрягаемыми поверх-
мается равным нулю),что идет в запас
прочности.
Соединяемые детали могут быть сле-
дующих видов:
— охватываемые детали (валы,оси)
яогут иметь форму сплошного (рис. 27.1,а)
ми полого неразрезного (рис. 27.1, б)
охватывающие и птааютяеммр
г могут иметь произвольную форму
(несопрягаемой) поверхности.
При расчете соединений с охватываю-
цими и охватываемыми деталями, имею-
щий сложную форму свободной поверх-
всти, эти поверхности условно считают
щлицдрическими с диаметром, равным
Минимальному диаметру цилиндрического
перехода, наименее удаленного от рассчи-
тываемого сопряжения (диаметр ступицы
голеса <Z2, Р®0- 27.1,а); диаметр d2
окружности, вписанной в контур проуши-
ны, рис. 27.1,6; номинальный наружный
диаметр шлицевого соединения для полого
вала с внутренними шлицами и тщ.). Все
эти допущения также идут в запас проч-
ности.
Рис. 27.1. Виды соединений: I — посадоч-
ная длина сопряжения; d — диаметр сопря-
жения; di — внутренний диаметр втулки;
di — диаметр ступицы
27Л. Определение расчетных натягов и вы-
бор посадки
Расчет выполняют в следующем
порядке.
Определяют расчетное (эквивалент-
ное) значение сдвигающего усилия (Н),
как равнодействующая окружной и осевой
сил, по формуле
тдеХ — коэффициент запаса сцепления
при соединении с натягом; Мк — наи-
больший крутящий момент, действую-
щий на Соединение, Н-м; А — наиболь-
шая осевая сила, действующая на
соединение, Н; d — диаметр сопряже-
ния, мм.
Наибольший крутящий момент Мк
определяют из расчета нагрузок (гл.8,9)
Коэффициент запаса сцепления К
принимают с учетом условий работы
соединения. При переменных напряжени-
ях изгиба, испытываемых охватываемой
деталью (валом, осью), например, в узлах
редукторов принимают К = 2.
44
45
Определяют минимальное удельное
давление р (МПа) на сопрягаемых повер-
хностях, при котором обеспечивается пе-
редача расчетного сдвигающего усилия, по
формуле
(27.2)
где Т — расчетное (эквивалентное) зна-
чение сдвигающего усилия, действую-
щего иа соединение, Н; Z — посадочная
длина сопряжения, мм; d — диаметр
сопряжения,мм; / — коэффициент тре-
ния (сцепления) сопрягаемых поверх-
ностей.
Коэффициент трения (сцепления) /
при посадках с гарантированным натягом
для деталей типа вал-ступица (/ г <0 и
зубчатый венец-ступица (Z S 0,5с/) реко-
мендуется принимать по табл. 27.1. Для
деталей типа вал-пружина, втулка-про-
ушина (Z S 0,3) значение / рекомендуется
принимать по табл 27.2.
Определяют геометрические характе-
ристики прессового соединения (сопряже-
ния) по формулам
Таблица 27. t
Коэффициенты трения / для расчета соединений типа вал-ступица (Z s rf),
зубчатый венец-ступица (Z S 0,5<(). _____________
Метод сборки сое- д имения Коэффициент трения для деталей из материала Р
Сталь-сталь Сталь- чу тун Сталь-бронза Сталь-пластмасса £
Под прессом 0,08(0,20) 0,09(0,17) 0,04(0,10) 0,38 1
С нагревом 0,14(0,24) 0,13(0,18) 0,17(0,25)
мкм = К2 = 5;
квадратические неровности сопрягае-
мых поверхностей, мкм (табл. 27.3).
2? я Определяют конструктивный натяг по-
Таблица •« сщцщ (ики) m сумму
Коэффициенты ^Ха(”"Тм)ИПа ----------1 (Д^ = Д+(/, (27.7)
По стандарту выбирают посадку с
минимальным значением конструктивного
натяга, равным ийи несколько большим
вычисленного по формуле (27.7); выбран-
ная посадка при необходимости может
быть и нестандартной.
При хрупком состоянии материала
^охватывающей детали (например, чугун)
^определяют максимальные напряжения
^растяжения (МПа) на ее внутренней
^ск! »^ск2 средние
Вид соединения
Коэффициент трения для деталей с шероховатостью поверхности
(ГОСТ 2780-73)_________________________________
Я( - 40 —10 мкм . Яа - 5,0—1,6 мкм Я а S 1,25 мкм |
0,06(0,10) 0,11(0,16) 0,12(0,18) |
0,1100,18) 0,16(0,22) 0,16(0,22) I
Охватываемая деталь сплошная
(без отверстия)
Охватываемая деталь полая
(с отверстием)
Примечания:
1. В скобках указаны максимальные значения коэффициентов трения для расчета усилий запрессовтй
при сборке под прессом. В
2. В случае применения специальных метадол повышения прочности соединений (например'
оксидирования, посыпания смазанных поверхностей порошком корунда, гальванических покрытий X
др., повышающих коэффициент трения в два и более раз), минимальные значения коэффициента^
трения, указанные в табл. 27.1 и 27.2, могут быть повышены; конкретные значения рекомендует^
устанавливать опытным путем. |
СТт2 = ₽т2~77^’
(27.8)
С,
С2 =
(<*1Г
1+т2
: -У-h +fl2’
1-И
(27.4)
fi2— коэффициенты Пуассона В
(еде JEp Е2 — модули упругости матери-
ала охватываемой и охватывающей де-
талей, МПа (для стали 2,1-105 МПа,
для чугуна и бронзы 1.0-105 ); р —
минимальное удельное давление на со-
прягаемых поверхностях, необходимое
для передачи расчетного сдвигающего
усилия,МПа; d — диаметр сопряжения,
мм.
Определяют величину сглаживания
неровностей (мкм) при запрессовке по
формуле
а= (27.6)
ine Kp К2 — коэффициенты, завися-
щие от класса шероховатости. При ше-
роховатости поверхности = 10,0 —
1,25 мкм = К2 = 3, при Ка = 1,25—
0,18 мкм — = К2 = 4; при Ла S 0,18
Таблица 27.3
Значение Нек в зависимости от шерохова-
тости поверхности детали (ГОСТ 2789-73)
где
для охватываемой и охватывающей де-
талей (для стали- 0,3, для чугуна-0,25,
для бронзы-0,35).
Определяют минимальный расчетный
натяг (мкм), при котором обеспечиваете!
передача расчетного сдвигающего усилия,
действующего на соединение, по формуле
Д = pd
•103, (27.5)
Шероховатость поверх- ности Д», мкм Средние квадратиче- ские неровности Яск, мкм
5,00 Свыше 3,2 до 6,3
2,50—1,25 Свыше 1,6 до 3,2
1,25-0,63 Свыше 0,8 до 1,6
0,63—0,32 Свыше 0,4 до 0,8
где рт2 — давление на посадочных по-
верхностях, соответствующее макси-
мальному натягу Душах выбранной по-
садки, определяют по формуле
_ ^тщах
₽т2 ’7^1^—? (27-9>
d -=г+-=г -103
1£( £2
здесь d — в мм, £р Е2 — в МПа.
При пластичном состоянии материала
охватывающей детали в расчете напряже-
ний по формуле (27.8) нет необходимости,
так как в этом случае пластическая
деформация допустима.
273. Ощюделение сдвигающего усилия,
которое может передавать соединение
(проверочный расчет соединения)
Расчет выполняют в следующем по-
рядке.
Определяют величину сглаживания
неровностей при запрессовке по формуле
(27.6).
Определяют минимальный расчетный
натяг (мкм) по формуле (27.7).
Определяют давление на посадочных
поверхностях (МПа), соответствующее
минимальному расчетному натягу, по
формуле
Д
[С1. сг)
*2)
•103
(27.10)
Определяют сдвигающее усилие (Н),
которое может передать соединение, по
формуле
7’наш = л‘»₽/. <27.11)
(здесь d, I — в мм; р — в МПа).
Полученное значение сравнивают с
величиной расчетного значения сдвигаю-
щего усилия Т, определяемого по формуле
(27.1).
27Л Определение усилия запрессовки при
сборке соединяемых деталей под прессом
Определение усилия запрессовки при
сборке соединяемых деталей под прессом
46 47
производят по формуле <27.11). При этом
давление на посадочных поверхностях
вычисляют по формуле (27.10) при макси-
мальном расчетном натяге для выбранной
посадки.
В формулу (27.11) подставляют мак-
симальное для рассчитываемых условий
значение коэффициента трения. Эти зна-
чения указаны в табл. 27.1 и 27.2 в скобках.
27Л Пример расчета
Задача. Определить расчетные натяги
и выбрать посадку для соединения вала с
зубчатым колесом, изображенного на рис.
27.2.
Исходные данные. При наиболее не-
Рис. 27.2. Эскиз соединения
поверхностях, при котором обеспечивается
передача заданного крутящего момента, по
формуле (27.2)
Т 200000
р ~ xdlf~ 3,14-115-145-0,08 =
= 47,7 МПа,
где / = 0,08 по табл. 27.1 при соедине-
нии стальных деталей под прессом.
Геометрические характеристики со-
пряжения по формулам (27.3) и (27.4).
Д4-„-^-0.3-0.,.
-7
|<*г| 180 „„
7+Я2 “ —4—7+0,3 =
(115Г
*"180
//7
В Выбираем посадку -^у, при которой
I отверстие ступицы диаметром 115 мм
» * +35
I имеет допустимые отклонения —г— мкм, а
I вал — т мкм, максимальный натяг
t +144
составит 179 +0 = 179 мкм, а минималь-
ный 144—35 = 109 мкм.
Значение минимального натяга при
выбранной посадке удовлетворяет требова-
нию (Д^щщ = 107,5 мкм < 109 мкм.
Ct =
С2 = т—7
= 2,68
Минимальный расчетный натяг по
формуле (27.5)
Д = ра\
Ct С21
_1+_1 .103 =
Е1 Е2
благоприятном сочетании нагрузок соеди-
нение передает крутящий момент Мк =
=5700 Н-м и осевую силу А = 13000 Н.
Материал сопряженных деталей — сталь.
Крутящий момент, передаваемый шпон-
кой, не учитывается.
Решение. Расчетное значение сдвига-
ющего усилия, действующего на соедине-
ние^ по формуле (27.1) при К = 2
(соединение вала с зубчатым колесом)
- 200000 Н.
Минимальное давление на посадочных
. 0,7 2,68
47’7,n5l2,l-10s+2,l-10s
103 =
= 88,3 мкм. |
Величина сглаживания неровностейв
при запрессовке по формуле (27.6) |
</=1
= 1,2(4-1,6+3-3,2) = 19,2 мкм
где по табл. 27.3 и пояснениям к фор-^
муле 27.6 Кх = 4 и Яск1 = 1,6 при»?
Яа = 0,8 мкм для вала; К2 = 3 и
= 3,2 при = 2,5 мкм для ступицы. S
Конструктивный натяг посадки с уче4
том сглаживания неровностей прн запрес-
совке по формуле (27.7)
(дк)т1П = Л+^= 88,3+19,2 =
= 107,5 мкм.
48
49
ГЛАВА 28. ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ
28.1. Конструктивные сведения [1—2]
Классификация подшипников качения
выполняется по направлению воспринима-
емой нагрузки относительно оси вала
(радиальные, радиально-упорные, упор-
ные) , форме тел качения, числу ряде» тел
качения и способности самоустановки.
Габаритные размеры подшипников опре-
деляют их серию (сверх легкую, особо
легкую, легкую, легкую-широкую, сред-
нюю, среднюю-гпирокую и тяжелую).
Основными сериями являются легкая
и средняя.
Наибольшей универсальностью обла-
дают радиальные однорядные шарикопод-
шипники (тип 0000) из-за относительно
невысокой стоимости, простоты монтажа и
восприятия комбинированных нагрузок.
1. Шариковые радиальные однорядные
подшипники могут работать также под
чисто осевыми нагрузками в пределах до
0,7 от каталожных радиальных. Допускают
перекосы колец на угол 1 /4 — 1/2'.
Диаметр шарика можно приближенно
определить по формуле
Dw = (0,6—0,65)Я,
где Н— высота сечения подшипника.
Число шариков находят из выражения
Z»—5-
где Рср — средний диаметр подшипника;
^нар + ^внут
Лс₽--------2-----’
D^p и «/внуг—наружний и внутренний
диаметры подшипника.
2. Шариковые радиальные сфериче-
ские двухрядные подшипники (тип 1000)
предназначены для радиальных и неболь-
ших осевых нагрузок. При повышении
осевых нагрузок они нецелесообразны, так
как при этом нагружается один ряд
шариков. Хорошо работают при касатель-
ных нагрузках. Допускают перекосы до
2—3’. Осевая нагрузка возможна не свыше
0,2 от радиальной. Диаметр шарика
Dw = (0,35—0,5)Д где В— ширина
подшипника.
3. Шариковые радиально-упорные
подшипники (тип 6000) используют при
комбинированных радиально-осевых на-
грузках. Осевая грузоподъемность их зави-
сит от угла контакта. Углы контакта
шариков с кольцами а = 12* (серия
36000), а — 26* (серия 46000) и а = 36*
(серия 66000). Устанавливаются по два
подшипника на вал или по два в опору.
4. Роликовые радиальные подшипники
с короткими цилиндрическими роликами
(тип 2000) предназначены для больших
радиальных нагрузок. Радиальная грузо-
подъемность их, в среднем в 1,7 раза выше,
чем у соответствующих однорядных ради-
альных шарикоподшипников. Легко разби-
раются в осевом направлении и использу-
ются в «плавающих» опорах, с
обязательным осевым закреплением ко-
лец, например, при удлинениях вала от
высокой температуры или при осевой
самоустановке вала шевронного зубчатого
колеса. Они требуют точной соосности
посадочных мест. При ее отсутствии резко
снижается долговечность подшипников из-
за кромочных давлений роликов на дорож-
ках качения. Имеются восемь стандартных
разновидностей этих подшипников.
5. Роликовые радиальные подшипники
с длинными цилиндрическими роликами в
комплектном исполнении и без внутренне-
го кольца используют при значительных
радиальных нагрузках, но в грубых узлах.
Осевых нагрузок не воспринимают.
6. Роликовые радиальные сферические
двухрядные подшипники (тип 3000) пред-
назначены для весьма значительных ради-
альных нагрузок. Допускают перекос ко-
лец на угол 2—3* . Осевая нагрузка
возможна не более 0,2 от радиальной.
7. Роликовые радиально-упорные под-
шипники с коническими роликами (тип
7000) используют для значительных ради- I
альных и односторонних осевых нагрузок,
при окружных скоростях на шейке вала V
— 12—15 м/с.
Радиальная грузоподъемность их в 1,9 I
раза выше, чем у радиальных однорядных I
подшипников. Наружное кольцо монтиру-!
ется раздельно. Угол контакта а (половина |
угла при вершине конуса дорожки каче-;
S осевых нагрузок, а =
И' малых габаритных па,.. необ*ОДимости
К = 1,6—6 мы и /с"^иаметРыигл
Ш радиальных ня гп.,,^^ значительных
I ДРУшм видом оп^Хь^а ч^Х^
I =«^===5:
i faro₽-ПР“ этом дорожки качения на валч
В ^в корпусе должны иметь твердость HRC
I ‘^и«ХОуХ“ИС8™Ра1и-
I только
I кХ„ Руз°к с ударами. Выполна-
I ^“’^«иеиными с кольцами и без^их
ИмёкТпримеТо^1 К ^-нию.
^мнХ пТсрав^ЙюМ<Я,ЬШУЮ
F ыи — сравнению с подшипник..
^“““иншмицюгиндриче^^:
! и М01Уг работать при небга™^
! частотах вращения. ₽ небольших
вращения вала (К s б-^о^с)43”0™
Диаметр шарика D »
ж 0 375f/7 a w
'вр'Явнут); число шариков
^наР^пЛП
нар ®внут
28-2. Материалы
вып^ «ХКаЧеЮ,Я
15с“^Т 8оТ^ ШХ ,5’ ШХ
18 ХГГ н
из
марок сталей Жар°П₽очщ“ и Д₽У~
>
тупях пл Щих прн темпера-
Sc и "йст"е» “XIS и 1«хгт
лС 60...64 для сталей ШХ15СГ,
HRC 5я кс ШХ20СГ
Г. 58...65 для стали 20Х2Н4А
ков К₽^ногабаритных подшипгш-
изго^в^“хТ нагрузках
миниевых сплавов ' бронзы> алю-
чмавов, текстолита, а такж<*
специальных сталей. ™ и
—стоймя
1 Тип ПОД- ШИПНИКОВ Шарико- вый ра- диальный однород- ный Шарико- вый сфе- рический Двухряд- ный 1 Шарико- вый ра- диально- упорный 1 Роликовый 1 Радиальный с короткими Цилиндриче- скими роли- ками
Серия Относи- тельная сто- имость • 0000 I 1 | 1000 1 | 6000 2-3 2000 1.3-2 j m 80-х годов
Рассчита “"“Ч стоимостных дани
283. Точность и стоимость
Подшипники качения изготовляют в
~^^«ЛИЧНЬ.Х 281
1 кинические РОЛИКО- ПОДШИПНИКИ I “алые средняя диаметры! серия Ролико- вый сфе- рический Двухряд- ный 1 Шарико- 1 ВЫЙ 1 упорный 1 однорад- 1 ный
7200 | 7300 Г
3000 | 8000
1.2-1,д | 1 1 2,2 0,85
50
51
соответствии с ГОСТ 520-89со следующим
перечнем классов в порядке повышения
точности: 0; 6; 5; 4 и 2.
Для крановых механизмов следует
использовать подшипники нормального клас-
са точности О, так как стоимость их с
повышением класса точности не экономична.
Стоимость различных тити» подшип-
ников характеризуется цифрами, приве-
денными в табл. 28.1
284. Виды расчетов, нагрузки, едоки
службы
В зависимости от условий работы и
предъявляемых к подшипнику требований
при конструировании выполняются следу-
ющие виды расчетов:
1. на долговечность (по гарантиро-
ванному ресурсу);
2. на статическую грузоподъемность
(по предельной деформации).
Наиболее опасным состоянием под-
шипников является восприятие ими наи-
больших нагрузок без вращения, что
приводит к остаточным деформациям,
трещинам и разрушению нагруженных
деталей.
Стандартные подшипники, находящи-
еся под нагрузкой без вращения выбирают
в справочнике-каталоге (2,3 ] по статиче-
ской грузоподъемности Со. Соответствен-
ные нестандартные подшипники, изготов-
ленные на неспециализированных заводах,
рассчитывают на статическую грузоподъ-
емность. Подшипники, вращающиеся с
частотой менее 1 мин*1, выбирают по
статической грузоподъемности Со, также
как и опоры, которые длительное время
воспринимают нагрузку в условиях стати-
ческого воздействия, даже если они опре-
деленную часть времени работают при
частоте более 1 мин*1 .
Расчет на долговечность выполняется
для подшипников, работающих при часто-
те белее 1 мин'1, при чем при частоте,
равной 1...10 мин*1, расчет ведется на
л = 10 мин*1 .
Исходными внепщими нагрузками при
выборе подшипников для крановых меха-
низмов являются (см.гл.1,8 и 9):
— для расчетов на статическую грузо-
подъемность — наибольшие нагрузки при
рабочем и нерабочем состоянии крана;
— для расчетов на долговечность —
нормальные нагрузки рабочего состояния
крана.
Исходя из этих нагрузок определяют
радиальные и осевые усилия на подшип-
ники Fr и Fg, по которым вычисляются
эквивалентная статическая нагрузка Ро и
эквивалентная динамическая нагрузка Р.
Для расчетов подшипников на долговеч-
ность при переменных режимах работы
определяется эквивалентная динамическая
нагрузка Рэа на основании графиков
загрузки крановых механизмов (см.гл.4).
Номинальная долговечность подшип-
ника Lh в часах должна соответствовать
времени его работы в зависимости от
группы режима работы крановых механиз-
мов' по ГОСТ 25835-83 [4]. Согласно
классам использования крановых механиз-
мов оно находится в пределах от 800 до
50000 часов и соответствует норме времени
до капитального ремонта или ресурсу ДО
списания. В табл. 28.2 приведены рекомен-
дуемые значения номинальной (расчет-
ной) долговечности
Таблица 28.2
Рекомендуемые значения номинальной (расчетной) долговечности
Машины, механизмы Lh, ч
Механизмы с ручным приводом 24000
Механизмы кранов,работающих с перерывами, лифты 28000
Механизмы краноа, работающих а одну смену с неполной загрузкой 212000
Механизмы кранов, работающих с полной загрузкой 220000
Круглосуточная работа с полной нагрузкой Шахтные подъемники 240000
52
28Л Расчет подшипников на
долговечность
।
Основой расчета подшипников на дол-
говечность является его динамическая
грузоподъемость С, Н.
Динамическая грузоподъемность ради-
альных и радиально-упорных подшипни-
ков представляет постоянную радиальную
нагрузку, которую группа одинаковых
подшипников с неподвижным наружным
кольцом теоретически выдерживает в те-
чение расчетного .срока службы, соответст-
вующего 1 млн. оборотов его внутреннего
кольца.
В однорядных радиально-упорных под-
шипниках динамическая грузоподъем-
ность относится к радиальной составляю-
щей нагрузки, вызывающей смещение
колец подшипника относительно друг
друга.
Динамическая грузоподъемность упор-
ных и упорно-радиальных подшипников—
эго постоянная центральная осевая нагруз-
ка, которую группа одинаковых подшип-
ников может теоретически выдержать в
течение расчетного срока службы в 1 млн.
оборотов одного из колец подшипника.
Долговечность подшипника представ-
ляет его срок службы (число оборотов или
рабочих часе*) при заданной постоянной
частоте вращения до появления признаков
контактной усталости на любом кольце или
теле качения,
Номинальная долговечность L в мил-
лионах оборотов или рабочих часах явля-
ется расчетным сроком службы при 90 %
надежности.
Номинальная долговечность в
млн.оборотов
(С\9
L = а —I , (28.1)
где С — динамическая грузоподъем-
ность, Н; Р — эквивалентная динами-
ческая нагрузка, Н ; р — показатель
степени в формуле долговечности (для
шариковых подшипников р = 3 ; для
роликовых подшипников р = 10/3); а
— коэффициент, учитывающий качест-
во металла колец в тел качения, а
также условия эксплуатации; приведен
в табл. 28.3.
Формула (28.1) справедлива при час-
тоте вращения, не превышающей предель-
ную, указанную в таблицах справочника
[2], если п г 10 мин'1.
При п < 1 мин'1 действующую
нагрузку сопоставляют со статической
грузоподъемностью Со для подшипника
данного типоразмера.
Номинальная долговечность в рабочих
часах
/(Л1*!©* (28.2).
£Л в бОп'
Эквивалентная динамическая нагруз-
ка (Н) для радиальных шариковых и
радиально-упорных подшипников
Р » (X- VFr+ YFJKgK'H, (28.3)
где Fr — постоянная по величине и
направлению радиальная нагрузка,Н;
Fa — постоянная по величине и направ-
лению осевая нагрузка,Н ; X — коэф-
фициент радиальной нагрузки, приве-
денный в табл. 28.4; У — коэффициент
осевой нагрузки, приведенный в табл.
28.4; V — коэффициент вращения, при-
веденный в табл. 28.4 (при вращении
внутреннего кольца подшипника отно-
сительно направления нагрузки V = 1,
в случае вращения наружного кольца
V = 1,2); Kg — коэффициент безопас-
ности, приведенный в табл. 28.5; Кт —
температурный коэффициент, приве-
денный в табл. 28.6.
Таблица 28.3
Значения коэффициента а
Типы подшипников Коэффициент а
Шарикоподшипники (кроме сферических) 0,7 — 0,«
Роликоподшипники с цилиндрическими роликами, шарикоподшипники сферические двухрядные 0,5 — 0,6
Роликоподшипники с комическими роликами 0,6 — 0,7
Роликоподшипники сферические двухрядные 0,3 — 0,4
Таблица 28.4
Значения коэффициентов X, Y, V и е для радиальных и радиально-упорных шарикопод-
шипников [3]
Со V х"
По отношению к вектору нагруз- ки внутреннее кольцо Одно- рад» ные 3) Двухрядные Одно- иые г, » Двухрядные
враща- ется непод- вижно Fa VF, > * Fa VFr Fa — .... > е VFr Fa уЁ7>е Fa VFr S * Fa VFr >e
Радиальные однорядные
0,014 2,30 2,30 0,19
0,028 1,99 1,99 0,22
0,056 1,71 1,71 0,26
0,084 1,55 1,55 0,28
— 0,11 1 1,2 0,56 1 0,56 1,45 0 1,45 0,30
0,17 1,31 1,31 0,34
0,28 1,15 1,15 0,38
0,42 1,04 1,04 0,42
0,56 . 1,00 1,00 0,44
Радиально-упорные
0,014 1,68 2,18 3,06 0,29
0,029 1,71 1,98 2,78 0,32
0,057 * 1.52 1,76 2,47 0,36
0,086 1,41 1,63 2,29 0.38
10 0,11 1 1,2 0,46 1 0,75 1,34 1,55 2,18 0,40
0,17 1,23 1,42 2,00 0,44
0,29 1,10 1,27 1,79 0,49
0,43 1,01 1,17 1,64 0,54
0,57 1,00 1,16 1,63 0,54
0,015 1,47 1.65 2,39 0,38
0,029 1,40 1,57 2,28 0,40
0,058 1,30 1,46 2,11 1,43
0,087 1,23 1,38 2,00 0,46
15 0,12 1 1,2 0,44 1 0,72 1.19 1,34 1,93 0,47
0,17 1.12 1.26 1,82 0,50
0,29 1,02 1.14 • 1,66 0,55
0,44 1,00 1.12 1,63 0,56
0,58 1,00 1.12 1,63 0,56
20 0,43 0,70 1,00 1,09 1,63 0,57
25 0,41 0,67 0,87 !,92 1.41 0.68
30 — 1 1,2 0,39 1 0,63 •0,76 0.78 1,24 0,80
35 0,37 0,60 0,66 0,86 1.07 0,95
40 0,35 0,57 0,57 0,55 0,93 1.14
Радиальные сферические двухрядные
1 - 1 1 | « | 0,40 | 1 | 0,65 | 0,4ctga 10,42ctga 10,65ctpa | 1,5ct(a
Магне тише
1 - 1 1 | « 1 оло I - I - I 2,5 I - I - I 0,2
Примечания: 1. Значения X, У и е для нагрузок и углоа контакта а, не указанных в табл. 28.4,
определяют линейной интерполяцией.
2. Для однорадных радиальных шарикоподшипников при pjr £ е принимают X “ 1, У = 0.
3. Только для двухрядных подшипников симметричной конструкции.
Fa [в ] приводится два различных значения X
В случае — < е ( е — параметр и Y. г У двухрядных радиально-упорных ша- Ьсевого нагружения) осевую нагрузку, рикоподшипников осевую нагрузку восп- действующую на однорядный радиальный р шарикоподшипник учитывать не надо, так ринимает один из рядов, а при > е как X = 1 и У = 0. У двухрядных VFr радиальных подшипников эквивалентная второй ряд шариков разгружается, нагрузка увеличивается уже под действием Эквивалентная динамическая нагруз- незначительной осевой силы. Увеличение ка для двухрядных и однорядных подшип- Fa , ников с короткими цилиндрическими ро- зависит от отношения —. Поэтому для ликами 2*г большинства двухрядных подшипнике» в Р ~ Frv^6^r (28.4) таблицах "справочников-каталогов [2] и Для радиально-упорных конических Таблица 28.5 Значения коэффициента безопасности Kg [ 1 ]
Типы машин н механизмов Кб
Механизмы ручных кранов, ручных лебедок. Приводы управления. 1.0
Механизмы подъема кранов. Электротали и монорельсовые тележки. Лебедки с механическим приводом 1,2
Механизмы передвижение тележек кранов * 1.3
Механизмы передвижения краиов. Ходовые колеса тележек. Опорио-поворотные устройства 1,4
Ходовые колеса механизмов передвижения кранов 1.5
Таблица 28.6
Значения температурного коэффициента Кт
Рабочая температура подшипника. *С 125 150 175 200 225 250
Температурный коэффициент Кт 1,05 1,10 1.17 1,25 1,33 1,40
Таблица 28.7
Значения X, У и е для радиально-упорных конических и радиальных
сферических роликоподшипников
Тип роликоподшипников Fa VFr > * Fa VFr < * е
Однорядный л -1;У-0 X - 0,4; Y - 0,4ctga l,5tga
Даухрадный X - 1; Y = 0,45ctga X - 0,67; Y - 0,67ctga l,5tga
Значения X, Y и е для упорно-радиальных подшипников Таблица 28.8
Одинарные Двойные
Тип подшипника а Fa/F г > е Fa/Г Г < е Fa/l 'г > е е
X Y X Y X Y
Упорно-радиальный шарико- подшипник 45 60 75 0,66 0,92 1,66 1 1 1 1,13 1,90 3,89 0,59 0,54 0,52 0,66 0,92 1,66 1 1 1 1,25 2,17 4,67
Упорный конический и упор- но-радиальный самоустанавли- ваюкцийся роликоподшипник — tga 1 l.Stpa 0,67 tga 1 l,5tfa
Примечание: При а “ 90*(упорный подшипник ) JPr “ О, X “ О, У “ 1.
роликоподшипников и сферических роли-
коподшипников с бочкообразными ролика-
ми значения X, У и е определяются при
известном значении угла контакта а по
F
отношению г е по табл. 28.7.
Для упорных подшипников эквивален-
тная динамическая нагрузка является
осевой
Ра = FJCdC,. (28.5)
Для упорно-радиальных подшипников
эквивалентной динамической нагрузкой
также является осевая
Ра - (XFr+ YFJK^ (28.6)
Значения X, У и е для них приведены
в табл. 28.8
Расчетные осевые нагрузки, действу-
ющие на радиально-упорные подшипники,
определяют также в зависимости от схемы
воздействия на них внешних сил ±5 с
учетом выбранного расположения подшип-
ников.
Для радиальных и радиально-упорных
подшипников осевая составляющая 5,
стремящаяся разъединить детали подшип-
ника,
S = eFr , (28.7)
для конических роликоподшипников
S = 0,83eFr (28.8)
28.6. Выбор подшипников по каталогу
При выборе подшипников'по справоч-
нику-каталогу (2] необходимо учитывать
величину и направление нагрузки, харак-
тер ее приложения, частоту вращения,
требуемую долговечность, среду, в которой
работает подшипник, рабочую температу-
ру и условия эксплуатации.
В первую очередь следует использовать
радиальные однорядные шарикоподшип-
ники нормального класса точности 0 (по
ГОСТ 520-89).
По заданным радиальной и осевой
нагрузкам определяют эквивалентную ди-
намическую нагрузку Р, Н.
Исходя из требуемой номинальной
долговечности в рабочих часах и частоты
вращения л мин'1 по таблицам справочни-
ка находят отношение С / Р применительно
к шариковым или роликовым подшипни-
кам, из которого определяют требуемую
динамическую грузоподъемность С. По
величине С в справочнике выбирают
конкретный типоразмер подшипника.
Выбор подшипников при переменных
режимах работы проводят по эквивалент-
ной динамической нагрузке Рм, вызыва-
ющей усталостные повреждения того же
порядка, что в сумма всех действующих
нагрузок [5].
Таблица28.9
Значения коэффициентов Хо и Yo
Тип подшипника Однорядный Двухрядный
хо Го Хо Го
Шариковый радиальный 0,6 0,50 0,6 0,50
Шариковый радиально—упорный
при а 12* 0,5 0.47 1 0,94
при а - 15’ 0,5 0,46 1 0,92
при а « 20* 0Л 0,42 1 0,84
при а» 25* ол 0,38 1 0,76
при а - 26’ 0,5 0,37 1 0,74
при а « 30* 0Л 0,33 1 0,66
при а « 35’ ол 0,29 1 0,58
при а * 36* 0,5 0,28 1 0,56
при а « 40’ 0,5 0,26 1 0,52
Шариковый сферический с углом контакта а # 0 0,5 0,22ctfa 1 0,44ctg«
Роликовый радиально-упорный 0,5 0,22ctga 1 0,44ctga
Примечание: Значение Уо для промежуточных значений углов контакта определяют линейной
интерполяций.
56
Эквивалентьная динамическая нагруз-
ка (Н)
РЖЙ~ (28.9)
где т — показатель степени усталост-
ной кривой Велера. Для подшипников
качения допускается принимать т = 3.
Рр P2...Pt — нагрузки, Н, соответству-
ющие частотам вращения nt, п2...п{
мин*1 и времени их действия ht, kj-fy
за весь расчетный срок службы меха-
низма Л.
За частоту вращения п мин'1 прини-
мают частоту вращения при установив-
шемся движении.
При определении эквивалентной дина-
мической нагрузки необходимо знать гра-
фик распределения нагрузки на подшип-
ник за расчетное время работы. При
отсутствии такого графика можно пользо-
ваться графиками, приведенными в гл.4.
Формулой (28.9) следует пользоваться
при наличии двух скоростей, например,
для механизмов с микроподьемом.
В обычных случаях при частоте вра-
щения п - const эквивалентная динамиче-
ская нагрузка (Н) на подшипник
V Р?у+Р1у+..^. (28.10)
При комбинированной нагрузке значе-
ния Plt P2—Pi подсчитываются по форму-
лам, приведенным в разделе 28.5.
Приведенная эквивалентная нагрузка
(Н), по которой выбирают подшипник по
каталогу,
Афи.^экЛ^т- <2811>
Найдя Лфив- определяют отношение
С
—----, из которого определяют требуемую
"1фИВ
динамическую грузоподъемность С.
28.7. Расчет подшипников при статиче-
ской нагрузке
. Статическая грузоподъемность под-
шипника Со определяется как статическая
радия яьияд нагрузка, при которой остаточ-
ная деформация тела качения и колец в
наиболее нагруженной зоне контакта не
превышает 0,0001 диаметра тела качения
До или DWF
В однорядных радиально-упорных под-
шипниках статическая грузоподъемность
относится к радиальной составляющей
нагрузки, вызывающей радиальное смеще-
ние колец подшипника относительно друг
друга.
Величина действующей на подшипник
нагрузки при п < 1 мин*1 не должна
превышать указанную для него в каталоге
статическую грузоподъемность Со.
При наличии радиальной и осевой
составляющих определяется эквивалент-
ная статическая нагрузка Ро, Н.
Эквивалентная статическая нагрузка
(И) на радиально-упорные шарикогюд-
Pg^XF'+YgFg. (28.12)
Эквивалентная статическая нагрузка
(Н) на упорные и упорно-радиальные
шариковые и роликовые подшипники
Ро = Fa+2,3Frtga. (28.13)
В формулах (28.12) и (28.13):
Fr— наибольшая радиальная составлю-
гцая статической нагрузки, Н;
Fa— наибольшая осевая составляющая
статической нагрузки, Н;
Хо — коэффициент радиальной стати-
ческой нагрузки;
Уо — коэффициент осевой статической
нагрузки.
Коэффициенты Хо и Yo приведены в
табл. 28.9.
Эквивалентная статическая нагрузка
вызывает у подшипников такие же оста-
точные деформации, как и при действи-
тельных условиях нагружения.
При получении Ро< Fr для расчета
принимают Ро » Fr
У подшипников, которые работают при
малой частоте вращения и рассчитаны на
небольшие сроки службы, необходимо
проверять статическую грузоподъемность
по формулам табл. 28.10 [6].
В формулах табл. 28.10:
С„. — статическая радиальная грузо-
подъемность, Н; Ст — статическая осевая
грузоподъемность,Н; Dw — диаметр шари-
ка, мм; Dm — диаметр ролика, мм; —
длина ролика, мм; Z — число тел качения
57
Таблица 28.10
Статическая грузоподъемность Сог и Соа [6].
Тип подшипника Статическая грузоподъемность С о г Coa ,H
Шариковый радиальный и радиально-упорный Cor = cos ci (28.14)
Шариковый сферический Cor = 3,33lZ£& cos a (28.15)
Шариковый упорный и упорно-радиальный Coa = 49ZBw sin a (28.16)
Роликовый радиальный и радиально-упорный Cor “ 21 cos ct (28.17)
Роликовый упорный и упорно-радиальный Coa = 98,sin ct (28.18)
в одном раду многорядного подшипника
при одинаковом числе их. в каждом ряду;
I—число рядов тел качения в подшипнике;
а— номинальный угол контакта подшип-
ника, *
2&8. Нагрузки на тела качения
Нагрузка на тела качения действует
неравномерно и воспринимается ими на
дуге, обычно ’ не превышающей 180* .
Максимальная нагрузка приходится на
шарик или ролик, расположенный на
линии действия силы. Равномерное нагру-
жение может быть лишь при чисто осевой
нагрузке в упорном подшипнике
Р ° O^Z ’ <28.19)
где коэффициент 0,8 учитывает пере-
косы и неравномерность нагружения;
для шарикоподшипников радиальных
однорядных, под радиальной нагрузкой,
при зазорах средней величины
p/_5F«.
р о - - • (28.20)
для радиальных сферических двухряд-
ных шарико и роликоподшипников
Р' 5F“
0 2Zcosa* (28.21)
для роликоподшипников радиальных с
короткими цилиндрическими роликами и
коничесчких
₽- 4’^.
° Zcosa’ (28.22)
для беззазорных радиально-упорных
подшипников при номинальном угле кон-
такта
„ 4’37fa
° Zcosa * (28.23)
28.9. Расчет на надежность
Обычно расчет подшипников ведется с
гарантией неразрушения подшипника
j = 0,9 т.е. расчетную долговечность дол-
жны выдержать 90% подшипников данной
партии при постоянстве рабочего режима.
При вероятности безотказной работы
7 = 0,9 номинальная долговечность
/с\₽
Lgo = а I р| млн. циклов.
Повышение гарантии ресурса подшип-
ников выше 90% связано с обеспечением
тщательного контроля качества подшипни-
ков и надежной смазки при регламентиро-
ванном режиме по нагрузке и скорости.
При вероятности безотказной работы
в пределах 0,91—0,99 номинальная долго-
вечность
Lj = аа, млн. циклов, (28.24)
где а1 — коэффициент надежности по
табл. 28.11.
Из. рассмотрения табл. 28.11 следует, -
что повышение гарантии долговечности
подшипников свыше 10% приводит к
резкому снижению номинальной долговеч-
ности.
28.10. Расчет потерь на трение [3]
Трение в подшипнике зависит от его
контструкции, величины нагрузки, часто-
ты вращения, условий смазки.
При эквивалентной динамической на-
58
Значения коэффициента ai
Таблица 28.11
Заданная надежность Долговечность при за- данных значениях Значения коэффициента <ц
шарикоподшипники роликоподшипники
0,90 £10 1 1
0.95 0,52 0,62
0,96 £4 0,42 0,53
0,97 Дз 0,32 0,44
0,98 L2 0,22 0,33
0,99 £1 0,12 0,21
Таблица 28.12
Значения приведенного коэффициента трения ц.
Тип подшипника Коэффициент fi
Шариковый радиальный однорядный 0,0015
Шариковый сферический двухрядный 0,001
Шариковый радиально-упорный однорядный 0,002
Роликовый радиальный однорядный с цилиндрическими роликами 0,0011
Игольчатый бессепараторный 0,0025
Роликовый сферический двухрядный 0,0018
Роликовый радиально-упорный конический 0,0018
Шариковый упорный 0,0013
Роликовый упорный с цилиндрическими роликами 0,0040
Роликовый упорный сферический 0,0018
грузке Р « 0,1 С, нормальных условиях
работы и смазки момент трения, Н-мм,
P-d
М“Р 2 ' (28.25)
где Р — динамическая эквивалентная
нагрузка иа подшипник, Н; d — диа-
метр отверстия в подшипнике, мм; ц —
приведенный к валу коэффициент тре-
ния (см.табл. 28.12)
В формуле (28.25) не учитывается
трение в уплотняющем устройстве.
Литература.
1. Расчеты крановых механизмов и их
деталей. ВНИИПТМАШ. М.: Машино-
строение. 1971.
2. Подшипники качения / Справоч-
ник-каталог под ред. В.Н.Нарышкина и
Р.В.Коросташевского. М.: Машинострое-
ние. 1984.
3. Перель ЛЯ. Подшипники качения
/Справочник. М.: Машиностроение.1983.
4. ГОСТ 25835-83. Краны грузоподъ-
емные. Классификация механизмов по
режимам работы.
5. ГОСТ 18855-82. Подшипники каче-
ния. Расчет динамической грузоподъемно-
сти, эквивалентной динамической нагруз-
ки и долговечности.
6. ГОСТ 18854-82. Подшипники каче-
ния. Расчет статической грузоподъемности
и эквивалентной статической нагрузки.
59
ГЛАВА 29. ПЕРЕДАЧИ ЗУБЧАТЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ЭВОЛЬВЕНТНЫЕ
Настоящая методика распространяется
на передачи зубчатые эвольвентные метал-
лические подъемно-транспортных машин с
исходным контуром по ГОСТ 13755-81 и
модулем mal, работающие со смазкой
маслом при окружных скоростях FS16
м/с и температуре масла ие свыше 95"С.
29.1. Общие положения
Основные буквенные обозначения.
F — сила, Н;
К — коэффициент, учитывающий вли-
яние факторов, не охваченных коэффи-
циентами Y и Z.
S — коэффициент запаса прочности;
Т — вращающий момент, Н-мм;
Y — коэффициент,учитывающий влия-
ние отдельных факторов на изгибиую
прочность;
Z — коэффициент,учитывающий влия-
ние отдельных факторов на контактную
прочность;
<7 — нормальное напряжение, Н/мм2,
численно равное МПа.
Основные индексы.
1 — относящийся к шестерне;
2 — относящийся к колесу;
Е — эквивалентный;
F —относящийся к изгибной прочности;
Н — относящийся к контактной проч-
ности;
Б — относящийся к быстроходной сту-
пени;
П — относящийся к промежуточной
ступени;
Т — относящийся к тихоходной ступе-
ни;
г — радиальный;
t — окружной или торцовый;
I — текущее значение;
' (штрих)—предварительное значение,
подлежащее уточнению.
Буквенные обозначения, наименова-
ния параметров и единицы измерений.
aw — межосевое расстояние, мм;
Ь — ширина венца зубчатого колеса, мм;
*ЕЕ
КНЕ_
КРл '
KFV‘
KHV
bw — рабочая ширина венца зубчатого
колеса, мм;
С — удельная нормальная жесткость
пары зубьев, Н/мм2;
d — делительный диаметр, мм;
Е — модуль нормальной упругости ма-
териала, Н/мм2;
Fe — окружная эквивалентная сила на
делительном цилиндре в торцовом сече-
нии, Н;
Fp— допуск на погрешность направле-
ний зуба, мкм;
Но — твердость поверхности зубчатого
колеса;
I — передаточное отношение;
— коэффициент эквивалентности;
— коэффициент долговечности;
— коэффициент, учитывающий
внутреннюю динамическую нагруз-
ку (коэффициент динамичности);
— коэффициент, учитывающий
неравномерность распределения
нагрузки по ширине венца (коэф-
фициент концентрации);
KFa 1 — коэффициент, учитывающий
Xffaj распределение нагрузки между
парами зубьев (коэффициент рас-
пределения нагрузки);
— ресурс, ч;
т — нормальный-модуль, мм;
N — число циклов напряжений;
Nf — показатель степени для пересчета
кнр в KFp ;
W/iim — база изгибных напряжений;
^т\т — база контактных напряжений;
п — частота вращения, мин"1;
Яв1 — шероховатость поверхности по
ГОСТ 2789-73 (высота неровно-
стей профиля), мкм;
— расчетный коэффициент запа-
са прочности;
V — окружная скорость на делительном
цилиндре, м/с;
— удельная окружная динамнче-
WhvJ ская сила, Н/мм;
и — передаточное число;
х — коэффициент смещения;
60
Ух — коэффициент, учитывающий
двухстороннее приложение нагрузки
(коэффициент реверса);
Yj — коэффициент, учитывающий вли-
яние деформационного упрочнения или
электрохимической обработки переход-
ной поверхности зуба (коэффициент
упрочнения);
YF — коэффициент, учитывающий
форму зуба, точку приложения нагруз-
ки и концентрацию напряжений (коэф-
фициент формы зуба);
Yg — коэффициент, учитывающий вли-
яние шлифования переходной поверхно-
сти зуба (коэффициент шлифования);
Jjv"! — коэффициент циклов;
YF — коэффициент, учитывающий вли-
яние шероховатости переходной поверх-
ности (коэффициент шероховатости);
УД — коэффициент, учитывающий
ZXJ размер зубчатого колеса (коэф-
фициент размера);
Ух — коэффициент,учитывающий влия-
ние способа получения заготовки зубча-
того колеса (коэффициент заготовки);
Yp — коэффициент, учитывающий на-
клон зуба (коэффициент наклона зуба);
Yp — коэффициент, учитывающий гра-
диент напряжений и чувствительность
материала к концентрации напряжений
(коэффициент чувствительности мате-
риала);
У(— коэффициент, учитывающий пе-
рекрытие зубьев (коэффициент пере-
крытия);
ZE — коэффициент, учитывающий уп-
ругие свойства материалов сопряжен-
ных зубчатых колес (коэффициент уп-
ругости);
ZH — коэффициент, учитывающий
форму сопряженных поверхностей
зубьев (коэффициент формы поверхно-
стей);
ZF — коэффициент, учитывающий
влияние исходной шероховатости со-
пряженных поверхностей зубьев (коэф-
фициент шероховатости);
Zv — коэффициент, учитывающий вли-
яние окружной скорости на предел кон-
тактной выносливости (коэффициент
скорости);
Zu — коэффициент передаточного числа;
Zt — коэффициент, учитывающий сум-
марную длину контактных линий (ко-
эффициент длины контактных линий);
Z — число зубьев;
Zv — эквивалентное число зубьев;
а — угол профиля исходного контура,
рад;
at — делительный угол профиля в тор-
цовом сечении, рад;
— угол зацепления, рад;
Д — угол наклона зуба, град.;
у — угол перекоса, рад;
еа — коэффициент торцового перекры-
тия;
ер — коэффициент осеаого перекрытия;
v — коэффициент Пуассона;
— коэффициент ширины;
aF — напряжение изгиба в опасном
сечении на переходной поверхности зу-
ба (напряжение изгиба), Н/мм2;
о/Ищ — предел выносливости зубьев
при изгибе (предел выносливости),
Н/мм2;
— предел выносливости зубьев
при изгибе, соответствующий базе из-
гибных напряжений (базовый предел
выносливости), Н/мм2;
o/inax — напряжение изгиба при наи-
большей нагрузке, Н/мм2;
ан — контактное напряжение в полюсе
(контактное напряжение), Н/мм2;
— предел контактной выносливо-
сти (предел выносливости), Н/мм2;
°Я11ш — предел контактной выносливо-
сти, соответствующий базе контактных
напряжений (базовый предел выносли-
вости), Н/мм2;
стяшах — контактное напряжение при
наибольшей нагрузке, Н/мм2.
Основные указания.
Для сокращения объема в тексте
использованы короткие формы определе-
ний, приведенные в скобках. Сокращения
применены и в других случаях, когда
возможность искажения толкования иск-
лючается.
Размерности, приведенные в разделе
29.1, в тексте не повторяются. Средняя
указывается чертой над переменной. На-
пример, ТТВ — средняя твердость в
единица* Бринелля.
61
Размерность твердости в единицах зубчатых колес контактное напряжение Бринелля — кге/мм2. достаточно проверить только в шестерне. Допускаемое напряжение указывается Расчет геометрии передач по ГОСТ квадратными скобками, например [а>]. 16532-70 «Передачи зубчатые цилиндри- При расчете коэффициенты следует ческие эвольвентные внешнего зацепле- определять с тремя знаками после запятой. ния. Расчет геометрии» и ГОСТ 19274-73 Напряжения округляют до целых чисел. «Передачи зубчатые цилиндрические Основной формой расчета; который эвольвентные внутреннего зацепления, является частью сдаточной документации, Расчет геометрии». является проверочный. После проектиро- вочного расчета и принятия окончательных размеров и параметров проверочный рас- 29.2. Исходные данные чет обязатален. Необходимо определять контактные и Исходные данные, необходимые для изгибные напряжения в обоих зубчатых проверочного расчета, приведены в колесах, так как эквивалентные напряже- табл.29.1. ния'неодинаковы. При равных твердостях Таблица 29.1 Исходные данные для проверочного расчета
Наименование исходных данных Обозначение
Схема редуктора с основными данными —
Межосевое расстояние, мм aw
Нормальный модуль, мм т
Ширина венцов зубчатых колес, мм bl-h
Передаточное число и
Передаточные числа ступеней “т:“п:“в
Коэффициент ширины тихоходной ступени
числа зубьев шестерни и колеса ZpZj
Коэффициенты смещения зубчатых колес Хр х2
Угол наклона, град р
Продольная модификация, мм А
Модификация головки —
Степень точности по ГОСТ 1643-81 —
Шероховатость по ГОСТ 2789-73: активных поверхностей, мкм переходных кривых, мкм RaV Ra2 xlt, хг1
Г2( Ni Циклограмма нагружения или наибольший момент, 73nax N Н-мм и коэффициент эквивалентности *НЕ
Частота вращения шестерни, мин’1 п1
Относительное число реверсов *2
Требуемый ресурс, ч
Марка стали зубчатых колес —
Способ упрочняющей обработки —
Твердость поверхности зуба ЛрАз
Твердость сердцевины зуба Н,р нк2
Предел текучести материала °т1- гт2
62
293. Проверочный расчет на
контактную прочность
Условий надежности:
с g№lm гс 1
Контактное напряжение
(29.1)
(29.2)
_ Z ъ/ Т
Коэффициент Z, суммарно учитываю-
щий упругость материалов, форму контак-
тирующих поверхностей, передаточное
число и длину контактных линий:
Z = ZEZHZUZ, . (29.3)
Коэффициент упругости
, (29.4)
ZE =
Е1 Е2 }
для стали при v = 0,3 и Е= 2-105
ZE = 187. (29.5)
Коэффициент формы поверхностей
ZH = —, (29.6)
н cosa( tga^
где fib — основной угол наклона (или
ZH находят по рис.29.1.)
Коэффициент передаточного числа
Zu
2и2
(29.7)
и и
При прочих равных условиях допуска-
емые моменты передачи обратно пропор-
циональны Z3.
Коэффициент длины контактных ли-
ний Z-.
4-е“ л
—3— при = 0;
у/(4-еа)(1-ер)—
при ер < 1;
(29.8)
Z, = V £ при ер а 1.
Расчетный вращающий момент Т на
колесе:
Т = THE^HVKHfiKHa- (29.9)
Эквивалентный момент
The = , (29.10)
где Tn** — наибольший момеит нор-
мально протекающего технологическо-
го процесса. Редкие пиковые моменты
Тпик с числом циклов их действия не
более 50-103 всегда больше 7’вшх.
Коэффициент долговечности КНд:
при объемной закалке, в том числе, если
зубья, нагретые ТВЧ, прокалены на-
сквозь
*яд = КНЕ; (29.11)
при других видах упрочнения
КНл = KHE+KHL?
*°л/
S V V ftfiE =
10 ]----- (29.12)
= 0,904 V t^E .
63
Таблица 29.2*
Значения Кие и Kf е для типовых графиков, приведенных на рис.29.2.___*
График 1.0 0,90 0,30 0,71 0,63 0;56 0,50 0,45 0,40 0,355 0,315
ХЯЕ «Ч-З 1.0 0,90 0,30 0,71 0.63 0,56 0,50 0,45 0,40 0,355 0,315
tr 9F “б 1.0 0,91 0,83 0,77 0,72 0,68 0,645 0,61 0,575 0,54 0,51
В “9 1.0 0,915 0,85 0,81 0,775 0,745 0,715 0,69 0,665 0,64 0,615
О 0.125 Ц25 Ц5 Л71 1
* N
Рис.29.2. Типовые графики нагрузки
При 0,85
хИп = кне (29.13)
Коэффициент эквивалентности
3- / N
КНЕ= » S
о
' Tt
N
(29.14)
При определении цолхны учиты-
ваться все действующие нагрузки, включая
пиковые, кроме малых, расположенных
ниже линии «0,1-0,5» на рис.29.2, которые
могут отбрасываться. Редкие моменты
большой величины Тта. всегда больше
Г.,.». В этом случае при построении
упорядоченного убывающего графика на-
Т
_ пик
грузки соответствующий участок ——и
'шах
отношение =— в формуле (29.14) будут
'max
боЛЫПе единицы.
rt Nt
Упорядоченный график —— = <р(—~)
'шах "
должен строиться с равными масштабами
по осям.
Для типовых трафиков, показанных на
рис.29.2, в табл.29.2 приведены значения
К НЕ и КрЕг
В табл.29.3 приведены варианты гра-
фиков нагрузки, эквивалентные по вели-
чине КНе типовым.
Если реальный упорядоченный график
не может быть сведен ни к типовому, ни к
одному из эквивалентных, то для расчета
ои аппроксимируется полигоном, состоя-
щим из наклонных и горизонтальных
прямых. Для полигона:
кне ~ “ S 4 ai +5р’?(*/+1 _ДЕ/> >
махл I4® Л гор
(29.15)
Рис.29.3. Полигональная аппроксимация
64
Графики нагрузок
Таблица 29.3
1
/
<
1
J 1
4
1
1
!
65
<П8гя2702903153403704004М4&500540585 не
<24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 H0f3
510570640730 НУ
Рис.29.4. Значения N/flim
где I tgx, I ------— абсолютное зна-
xi+i~xi
чение углового коэффициента; осталь-
ные обозначения показаны на рис.29.3.
Коэффициент циклов
N
<29.16)
Базу контактных напряжений
определяют по рис.29.4 в зависимости от
средней твердости рабочей поверхности
зуба Но. При расчете на ЭВМ допускается
принимать
= <29-17>
Коэффициент динамичности Кт.
Твердость колеса нкС3 а 40:
KHV= 1+(^-1)(1-0,1ЛГЯв). (2918>
Твердость колеса 77B2s350:
Кяи=1+(К&и-1)(1-КЯв). (29.19)
Здесь КНд — коэффициент долговеч-
ности лимитирующего прочность зубчато-
го колеса пары, которое определяется
следующим способом. При равных твер-
достях всегда лимитирует шестерня. Если
КНд = 1 и 77В2 < ТТВ\, то лимитирует
Таблица 29.4
Значения бц-
Ио колеса Вид зубьев »н
НВ^ £ 350 Прямые без модификации головки 0,05
Прямые с модификацией головки 0,035
Косые и шевронные 0,025
ТП6СЛ г 40 Прямые без модификации головки о.ю
Прямые с модификацией головки 0.07
Косые и шевронные 0,05
66
Рис.29.5. Схемы редукторов: а-е — соответственно Ц, ЦТ, Ц2Ш, Ц2С, Ц2Свн и ЦЗ -
колесо. Если КНд < 1 (наиболее частый
9
случай), то при ~НЁ\ < ТГв^ Vu лимита-
рует шестерня, а при ЙВ1 > ЯВ2 'Л* —
колесо.
Начальный коэффициент динамично-
ста
+ (29.20)
fHE
Удельная динамическая сила
-Д7*
WHV “ &н8<У * 'Ку (29.21)
V — окружная скорость, м/с.
Значения коэффициентов <5Я и
принимают по табл.29.4 и 29.5.
Коэффициент Ку, учитывающий вли-
яние присоединенной массы
у/ (1+и2)у
S' = V u2+y
(29.22)
гдеу>1 — отношение момента инерции
колеса, насаженного на вал рядом с
шестерней, к моменту инерции шестер-
ни; если такой детали иет или у s 1, то
Ку =1; при отсутствии точных данных
значение Ку приближенно определяют'
по формуле
Таблица 29.5
Значения g0.
Модуль Степень точности по нормам плавности ГОСТ 1643-81
6 7 8 9 10
до 3,55 3,8 4,7 5,6 7,3 10,0
св.335 до 10 4.2 5,3 6.1 8,2 11,0
св. 10 4,8 6.4 7,3 10,0 13,5
67
Kf = и -0,9. (29.23) который выполняется только на одном Эквивалентная окружная сила из зубчатых колес пары, предпочти- . тельно на шестерне, ₽ г яд /ооолч Д - (0,0002...0,00025)то: ТУ а,м' а>.т Коэффициент концентрации Кн&- Если стрелка Д = (0,0004...0,0005)5!, Твердость колеса MRC3i 2 40. то Продольная модификация отсутствует: Vxj^j г 1,25* (29.28) КНр = l+(Aj^— ПО-ОДХид) г Твердость колеса 77SjS35O: г s WO. (29.25) кнр = 1+(^-1)(1-ХЯд) г Продольная модификация (бочкообраз- 2 Кн^п = 1,05. (29.29) ность) имеется: „ _ г-— Начальный коэффициент концентра- ^=1+(^-1)(1-0,1ЙГЯя)г коэффидде» ^Хадл- 1,18. (29.26) Если стрелка у бочкообразного зуба, уь Таблица 29.6 Значения ——. Afb
Ступень Редуктор (29.32)
Ц Ц2 Ц2Ш Ц2С Ц2Сан из
Б 0 1.2 0,8 1,2 2,7* т 16 “А
Б' — • 0.8 — — — 1,75 “в
п — — — — — 6,4 «т
т —• 0.6 0 1,2 15* Т 0,6
Таблица 29-7
Значения Kt.
Твердость ИВ^ЗбО HSCtl - 40...55 . fflfC, i 56 (29.33)
0.2«“и,т 0М5а^ 0,313%т *4
6-106 Таблица 29.8
Значения уУ » ..
ИВ
Ступень Редуктор (29.34)
и Ц2 Ц2Ш Ц2С игсвн , из
Б 0 0,75 0 25 + 1 -5 +0.15Ц,
Б* — -0,08ц, — — — +1
п — — — — — 2,7 ~ “т
т — -0.2ц, 0 25 i +5 -0.2ц,
68
Для прямозубых и косозубых передач
при = 4>ba~2~ s 1,5
»
0,4/&с (ЛД2
^=1+^&+Ккр) -(29-30)
Суммарный угол перекоса в зацеплении
У = Vb <nsatKHa+b't “^t+Vr sinet)K^+
+ypcoaat + y3. (29.31)
Угол перекоса уь за счет упругой
деформации валов определяют по форму-
лам (29.32), приведенным в табл.29.6, в
зависимости от схемы редуктора по
рис.29.5. Позиция Б' относится к быстро-
ходным ступеням редукторов Ц2 и ЦЗ, у
которых корпус выполнен с «карманам»,
показанным пунктиром.
В табл.29.6:
у>т = — — коэффициент ширины
ат
тихоходной ступени; о, — передаточное
число тихоходной ступени; и„ — переда-
точное число промежуточной ступени;
2а™
ио±1 = —г—, где da — диаметр шейки
тихоходного вала-шестерни под колесом;
__ ив±+ив3
нВ =-----j-----средняя твердость
тихоходной пары.
Коэффициент Kd определяют по фор-
мулам (29.33), приведенным в табл.29.7.
Угол перекоса yt за счет упругой
деформации роликовых подшипников в
направлении, перпендикулярном плоско-
сти осей, определяют по формулам (29.34),
приведенным в табл.29.8 При установке
валов на шарикоподшипниках табличное
значение yt увеличивают в 2,5 раза.
В табл.29.81 — передаточное отноше-
ние редуктора.
Угол перекоса уг за счет упругой
деформации роликовых подшипников в
плоскости осей определяют по формулам
(29.35), приведенным в табл.29.9.
При установке валов на шарикопод-
шипниках табличное значение уг увеличи-
вают в 2,5 раза.
Делительный угол профиля в торцовом
сечении
= arctS03sjl ’ (29.36)
Угол перекоса за счет ошибок изготов-
ления
(29.37)
где Fp — допуск на погрешность на-
правления зуба по ГОСТ 1643-81 для
ширины
Угол перекоса у3, возникающий за
счет регулировочных зазоров в конических
рслико-подшипниках, определяют по фор-
мулам (29.38), приведенным в табл29,10.
В табл.29.10 dj и d3 — диаметры
подшипников валов шестерни и колеса; Z]
6-10s Таблица 29.9
Значения уг~" "
Ступень Редуктор (29.35)
Ц Ц2 Ц2Ш Ц2С Ц2Сви ЦЗ
Б 0 5,6 «т 0 | 3,75 “т -3,3 3,2 “т“п
Б' — 4 “т — — — 2,8 “т“п
П — — — — — 9 “я
Т — 1 0 3,75 " “т +3,3 5
69
2 Таблица 29.10
Значения уз- ~4000 .
Ступень Редуктор (29.38)
Ц Ц2 Ц2Ш Ц2С Ц2Свн ЦЗ
Б d2 dl Si'S" d2 h rf2_dl h*h d2 d. V'l
П — — — — — dl dt
Т d2 dl h. ‘1 d2 dl h ‘l dj d. dj d] 4» + 'l di dt
Таблица 29.11
Значения X».
Ступень Редуктор
U Ц2 Ц2Ш Ц2С Ц2Свн ЦЗ
Б 0,14 0,14 -0,0S 0,14 -0,08 -0,08 0,14 -0,08
Прочие — -0,08 0,04 -0,08 0,14 —0,08
Примечание: знаменателе — значения К_ для выхода быстроходного вала, показанного пунктиром
на рис.29.5
и — расстояния между торцами подшип-
ников вала шестерни и вала колеса.
Если на промежуточных валах редук-
торов Ц2, Ц2С и ЦЗ осевые силы в
зацеплении имеют одно направление, то в
формулах (29.38) знак «минус», противо-
положное — «плюс».
Если тихоходная ступень прямозубая,
то в формулах строки Т везде знак «плюс».
Конические подшипники рекоменду-
ется регулировать так, чтобы исключить
начальную осевую игру или создать пред-
варительный натяг. В этом случае:
Уз = 0. (29.39)
Если использованы подшипники дру-
гих типов, то Уз = 0. Если
у4соза<ХЯд+(5’1соаа(+^1паг)^<0,
то в формулу (29.31) подставляется аб-
солютное зиачение. В этом случае, если
по табл.29.11 Хк=— 0,08, принимают
Кк = 0,14 и наоборот.
Удельную нормальную жесткость пары
зубьев С принимают по рис.29.6 в зависи-
мости от эквивалентных чисел зубьев
Zi Z2
Zvl = —5—, Z^2 = —5- и коэффициен-
те4/? те4/?
тов смещения Хр х2.
Для шевронных передач с симметрич-
ным расположением относительно опор,
при подводе момента с одной стороны и
¥>м>1,3
0,46, 2 56
= l+0,12^w+-^—) Л29.40)
где \ — ширина канавки между пол-
ушевронами. К^р для разнесенного
шевроиа определяют как для косозубой
передачи.
Коэффициент распределения нагрузки
К На •
Твердость колеса HRC^i. 40:
*на = 1+(Х&в-1)(1-0,1КЯя), <29.41)
Твердость колеса 7fB2s350:
*На • 1 +(«Ьа~ W -*Нд) • (29-42)
Начальный коэффициент распределе-
ния нагрузки v
К&в=1+0,257^С1>х
~ (29.43)
Р^+Р^а
Х 10OOFH^ 5е» ’
где/Jpj — предельное отклонение шага
зацепления, мкм.
70
Рис.29.6. Удельная нормальная жесткость С пары зубьев
Жесткость зубьев
= С(0,75ев+0,25), (29.44)
где удельную нормальную жесткость
зубьев С принимают по рис.29.6.
Коэффициент аа , учитывающий
вероятность наихудшего сочетания
ошибок изготовления.
Твердость колеса ЙЛСэ2 2 40:
продольная модификация отсутствует
а = 0,3: (29.45)
а •
продольная модификация имеется
аа = 0,25. (29.46)
Твердость колеса ЯВ2й350:
аа = 0,2. (29.47)
При расчете шевронных передач необ-
ходимо учитывать неравномерность рас-
пределения нагрузки между полушеврона-
ми. Тихоходное шевронное колесо должно
быть жестко зафиксировано в осевом
направлении. Если тихоходная передача
косозубая, то фиксируется вал с колесами
промежуточной передачи. Коэффициенты
неравномерности Кнер приведены в
табл. 29.12.
Схема укрупненного алгоритма расче-
та контактного напряжения приведена на
рис.29.7.
29.4. Допускаемое контактное напряжение
стЛ11т
[<гя J = —=--ZgZyZx = -—. (29.48)
Для косозубых и шевронных передач
при ТТв^— Я52580 и для прямозубых
Таблица 29-12
Значения KMf.
Отличительная особенность конструкции ^яер
Промежуточные валы установлены на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами 1,10
Промежуточные валы установлены на подшипниках других типов 1,15
Быстроходная передача (разнесенный шеврон) 1,20
71
Рис.29.7. Схема укрупненного алгоритма расчета контактного напряжения
передач в качестве допускаемого принима-
ют наименьшее из [аЯ1 ] и [о/дЬ
При равных твердостях всегда лими-
тирует шестерня. Для косозубых и шев-
ронных передач при НВ1 - НВ2 >80
[°я]=0,45([<7^] ] + [ад2])S
51,25 [cr^J (29.49)
Базовый предел выносливости
определяют по табл.29.13.
Соотношение твердостей, выраженных
в разных единицах, приведено на рис. 29.8.
Азотированные передачи должны из-
готовляться не грубее 6-й степени точности
по ГОСТ 1643-81 при шероховатости
рабочей поверхности зубьев не хуже
Ra = 1,25.
Таблица 29.13
Значения а'нцп и о.».».
Способ упрочнения °*мН»
Нормализация 2ЯВ+70 2,85т
Улучшение
Объемная закалка 17ЯЛС, + 200 2,85т
Поверхностная закалка 44ЯЛС,
Цементация 23HRC, 44HRC,
Нитроцементация
Азотирование 1050 3HV
Таблица 29.14
Запасы прочности 8н
Способ упрочнения Надежность
низкая средняя высокая
Азотирование — 1.24 1,32
Нормализация.улучшение 1,22 1,28 1,36
Нитроцементация 1.26 1.32 1,40
Цементация 1,30 1.36 1,45
Объемная закалка 1.34 1.40 1,50
Поверхностная закалка 1.38 1.45 1,55
72
Рис.29.8. Соотношение твердостей, выраженных в единицах НВ.НЯСэ, и HV
Коэффициент запаса прочности SH
принимают по табл. 29.14.
Если передача предназначена для
обслуживания неопределенного потреби-
теля и полное использование ее загрузоч-
ной способности маловероятно, то запасы
прочности, приведенные в табл. 29.14,
допускается снизить на 10%.
Ориентировочные порядковые значе-
ния вероятности отказа: при низкой надеж-
ности Q » 0,1; при средней Q ~ 0,01; при
высокой Q = 0,001.
Для передач подъемно-транспортных
машин рекомендуется средняя надежность.
Коэффициент циклов ZN.
При N S и °РИ всех N объемно
закаленных зубчатых колес, в том числе,
если зубья, нагретые ТВЧ, прокалены
насквозь
ZN = . (29.50)
ZN лолхва быть ие более 2,6 при
однородной структуре материала и ие более
1,8 при поверхностном упрочнении.
При N >
20 i ij
ZN= V г 0,75 . (29.51)
4» /V
База контактных напряжений —
по рис.29.4 или формуле (29.17).
Коэффициент шероховатости ZK при-
Таблица 29.15
Значения Zr.
Параметр шероховатости Zr
Res 1,25 1.0
R„-l, 25.. .2,5 0,95
Rz-10...40 0,9
73
Рис.29.9. Коэффициент Yp для внешних зубьев: ап = 20° , ftj = 1, С* = 0.25, Рао/тп=0,3&
нимают по табл. 29.15 в зависимости от
шероховатости рабочих поверхностей
зубьев того из зубчатых колес, у которого
она хуже.
Коэффициент скорости Z/.
fzv=0,35V° l ъ 1 при 777?<;350; (29.52)
|Zjz=0,925V°,0Sal при ЯЯСэа40
Коэффициет размера
Zx = /l,07-10-4d S 1. (29.53)
стЯтах - (стЯтахК (29.54)
Наибольшее контактное напряжение:
стЯтах = аН^ т > (29.55)
1 тах^Яд
— наибольший за срок службы
вращающий момент на колесе, даже
однократный.
Допускаемое напряжение [pWm.v ] при-
нимают по табл. 29.13.
29-5. Проверочный расчет на контактную
прочность при действии наибольшей
натрушен
Условие надежности
29.6, Проверочный расчет зубьев на
прочность при изгибе
Условие надежности:
Sf = ^>(s5]. (29Л6)
74
Напряжение изгиба
_ YF
°F bm ‘ (29.57)
Коэффициент У, суммарно учитываю-
щий форму зуба, концентрацию напряже-
ний, наклон зуба и перекрытие зубьев
У = YFYpYe . (29.58)
Коэффициент формы зуба YF для
внешних зубьев определяют по рнс. 29.9 в
зависимости от коэффициента смещения х
н эквивалентного числа зубьев Zv.
Z --Z-
4 cos3/3 ’ (29.59)
Если имеется шлифивочная ступенька,
значение YF увеличивают в 1,34 раза.
Для внутренних зубьев YF определяют
по рис. 29.10 в зависимости от числа зубьев
долбяка Zo.
Коэффициент наклона зубьев
КЕД = XFE+KFL -
= KF£+0,14(gjy— .
'*Л|ш
Область существования в этом случае:
30,/77
KFE 5 КЕд ~ ’ ЗТ ’ =
ю (29.68)
= 0,963
(29.67)
Коэффициент эквивалентности KFE.
При однородной структуре материала
&ЕЕ~ Y -J ' » KHE “
(29.69)
YP 1 еД120г 0'7’ (29.60)
где коэффициент осевого перекрытия
Ь^1п0
еР ~ тл
Коэффициент перекрытия :
Y.
(29.61)
- 0,911V КНЕ s КНЕ .
При поверхностном упрочнении
_’д/Т3лГ"_
KFE ~ ’ Ю Y КНЕ ~
3 / (29.70)
= 0,9032 V КНЕ ЪК„Е_.
Во всех случаях база изгибных напря-
жений
Y.
= 1 при 0 ;
n я
= 0,2+-^— при ер < 1 ;
= 77ПРИ el
'0 * 1 •
(29.62)
(29.63)
(29.64)
Расчетная сила
F = FFEKFV KF0 KFa
Эквивалентная окружная сила
_ _^ТтлхКра
ffe-----Т2—
Коэффициент долговечности Кр#
При однородной структуре материала,
в том числе, если зубья, нагретые ТВЧ,
прокалены насквозь
Область существования
случае:
S Кря S 1 .
При поверхностном упрочнении:
(29.65)
^льп-4Ю6 • (29.71)
Коэффициент динамичности Кру-.
твердость колеса Длсэ2^40:
Кру= 1+(К?у-1)(1-0,1КЯд) ; (29.72)
твердость колеса 77732<35О:
Кру = l+(KJy—1)(1 -КНя) . (29.73)
Начальный коэффициент динамично-
сти К°ру:
Kfr - 1 + • (29.74)
гЕ
Удельная динамическая сила
г л/ aw
Wfv^FgoVN (29.75)
Значение коэффициента dF принима-
ют по табл.29.16.
в этом
(29.66)
Таблица 29.16
Значения дЕ.
Вид зубьев
Прямые без модификации головки 0,12
Прямые с модификацией головки 0,085
Косые и шевронные 0,06
75
Гу г^-ЗО
50 50 70 80 90 КО КО КОZz
70 80 90 100 КО Zt
Рис.29.10. Значения Yp для внутренних зубьев
Значение коэффициента^опринимают
по табл.293.
Коэффициент Ку определяют по фор-
муле (29.22) или (29.23).
Коэффициент концентрации К^' оп-
ределяют по рис.29.11 или по формуле
76
Рис.29.11. Значения Крр
кРЦ = кНр. (29-76>
Показатель степени NF в формуле
(29.76)
1
Nf~ h ’ (29.77)
где
2т
h=------для прямых зубьев
еа
h=2m — для косых зубьев
Коэффициент распределения на-
грузки
«Еа = «На S «о • <29-79)
Расчетная ширина Ь: .
колеса b = b2 - bw ; 1 (29.80)
шестерни J = 4, з b2+2m J
(не более модуля с каждой стороны).
Схема укрупненного алгоритма рас-
чета напряжений изгиба приведена на
рис.29.12.
29.7. Д опускаемое напряжение изгиба.
^ЛНпоГ* стЯ1т
PrJ У»УЯУХ —— (2981)
Предел выносливости образца
°ЯНпо = <29-82>
Базовый предел выносливости
принимают по табл.29.17.
Коэффициент заготовки У2 принима-
ют по табл.29.18.
Коэффициент шлифования Уt прини-
мают по табл.29.19. У зубчатых колес с
нешлифованной переходной поверхностью
L
Коэффициент упрочнения Уа прини-
мают по табл.29.19. При отсутствии упроч-
нения или электрохимической обработки
Рис.29.12. Схема укрупненного алгоритма расчета напряжения изгиба
77
Значения oTfiim
Таблица 29.17
Номер позиции Примеры сталей Способ термической или химико-термической обработки Твердость поверхности °Я11и
1 45Л,50ГЛ,45,40Х, 35ХМ.40ХН.45ХЦ нормализация, улучшение НВ 180...350 1,7577В
2 40X.35XM, 40ХН.45ХЦ объемная закалка без •обезуглероживания поверхности HRC3 45...55 600
3 объемная закалка с возможным обезуглероживанием 500
4 У6.55ПП закалка при нагреве ТВЧ контурная, включая впаднну HRC3 58..62 630
5 40ХН.45ХЦ HRC3 48...S8 490
6 40Х.35ХМ HRC3 42...50 420
7 40ХН.45ХЦ сквозной прокал зуба HRC3 48...55 450
8 40Х.35ХМ HRC3 42...50 375
9 углеродистые, легированные обрыв закаленного слоя на переходной кривой сердцеаина улучшенная 280
10 20ХН2М.12ХНЗА цемента- ция концентрация углерода 0,75...1,1 %. контролируется HRC3 57...64 710
11 8ХГТ, 20ХГТ, 18Х2Н4ВА 615
12 легированная концентрация углерода 0,6...1,4%, не контролируется HRC3 51...M 600
13 12ХНЗА, 18Х2Н4ВА возможно обезуглероживание HRC3 56...64 600
14 18ХГТ, 20ХГТ 525
15 25ХГМ нитроцементация HRC3 57...64 750
16 25ХГТ 560
17 без алюминия азотирование HV 550...750 240+ IOHRCX
Таблица 29.18
Значения У г
Вид заготовки
Поковка, штамповка 1.0
Прокат 0,9
Литье 0,8
У^=1. Значения У^ в знаменателе прини-
мают, если имеется шлифовочная ступенька.
Коэффициент реверса УА:
Если эквивалентный момент при из-
менении его направления T^sO,6TFE, то
УЛ -!•
Коэффициент Уд принимают по
табл.29.20.
(29.83)
Таблица 29.20
Значения Ул-
Характер приложения нагрузки ya
односторонняя 0
двухсторонняя НВ £350 0,54
_ HRC3 240 0,34
азотирование 0,11
Таблица 29.19
Значения Уг и Yj.
№ позиции по табл.13.1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Y> 1,0 0,75 0,8 0,55 0,7 0,8 0,8 0,8 0Л 0,6 0,65 0,65 0,65 0,7 0,55 0,6
у. 1,2 1.2 ' 1,0 1,07 1,25 1,25 1,3 1,0 1,05 1,15 1,15 1,15 1,0 1,07
1 d 1,2 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1.2 1.2 1.2 1,25 1,25 1.25 1,17 1,22
78
Запасы прочности SF.
Таблица 29,21
1 Способ упрочнения Надежность
низкая средняя высокая
Азотирование — 1,50 1,60
Нормализация,улучшение 1,45 1,60 1.70
Нитроцементация 1,55 1,70 1,80
Цементация 1,65 1,80 1,90
Объемная закалка 1,75 1,90 2,00
Поверхностная закалка 1,85 2,00 2,10
Коэффициент запаса прочности SF
принимают по табл.29.21.
Если передача предназначена для
обслуживания неопределенного потреби-
теля и полное использование ее нагрузоч-
ной способности маловероятно, то запасы
прочности, приведенные в табл.29.20,
допускается снизить на 5%.
Ориентировочные порядковые значе-
ния вероятности отказа: при низкой надеж-
ности Q *>0,01; при средней Q *>0,001; при
высокой Q *>0,0001.
Для передач подъемно-транспортных
машин рекомендуется средняя надежность.
Коэффициент циклов YN.
При однородной структуре материала,
в том числе, если зубья, нагретые ТВЧ,
прокалены насквозь
У" = V— Ь1>
но не более 4.
При поверхностном упрочнении
г Y„ « V —— s 2,5 при
(29.85)
1 У№= V £ 0,8 при М>Мрцт,
База изгибных напряжений
= 410й (формула (29.71) .
Коэффициент чувствительности мате-
риала
Yf = 1,082-0,1721>т . (29.86)
Коэффициент шероховатости YK при
R% S40
(29.84)
Ул *= 1 . (29.87)
Коэффициент размера
d
Yx = 1.0-S-8Q00 Ь 0,8 * (29.88)
29.8. Расчет на прочность при изгибе
наибольшей нагрузкой
Условие надежности:
ffFnuuts (29.89)
Наибольшее напряжение изгиба
°Лпах = aF ’ (29-90)
Допускаемое напряжение ]:
°?1111>1лгш*х’1>25
--------s~F------(2991)
Базовый предел выносливости
принимают по табл.29.17.
Наибольший коэффициент циклов
YNaax принимают по формулам (29.84) или
(29.85).
Запас прочности SF принимают по
табл. 29.21.
Коэффициент размера Ух определяют
по формуле (29.88).
Коэффициент заготовки Yx принимают
потабл. 29.18.
29.9. Особенностн расчета открытых
передач
Условие надежности по контактной
прочности — по формуле (29.1), контакт-
ное напряжение 0ц— по формуле (29.2),
коэффициент Z — по формуле (29Л).
Расчетный вращающий момент на
колесе Т вместо формулы (29.9) определя-
ют по формуле
Г- (29.92)
Коэффициент динамичности
79
khv = ^kv • (29.93)
Начальный коэффициент динамично-
сти
Xfty = . (29.94)
Удельная динамическая сила Wjjy —
по формуле (29.21).
Наибольшая окружная сила
_ 22'шва[
• (29.95)
Коэффициент концентрации
Кир = 2 . (29.96)
Допускаемое контактное напряжение
= (29.97)
Базовый предел выносливости Одиш
принимают по табл.29.13.
Коэффициент запаса прочности SH
принимают по табл. 29.14.
Коэффициент шероховатости
ZR = 0,9 . (29.98)
Коэффициент размера Zx определяют
по формуле (29-53) .
Условие надежности по изгибу — по
формуле (29-56), напряжение изгиба ар—
по формуле (29-57), коэффициент Y— по
формуле (29-58).
Расчетная сила
2Гшах
F ~ KrvKF0 • (29.99)
Коэффициент динамичности
Кру = • (29.100)
Начальный коэффициент динамичности
Л-
= \+2Wpy^— . (29.101)
'max
Удельная динамическая сила Wpy —
по формуле (29.75).
Коэффициент концентрации Крр оп-
ределяют по рис.29.11 или по формуле
09.76).
[<7'] = • (29.102)
Предел выносливости сгя1ш определяют
по формуле 09.82).
Коэффициент запаса прочности Sp
принимают по табл.29.21, коэффициент
чувствительности Vj — по формуле
(29.86), коэффициент размера Yx — по
формуле (29.88).
29.10. Особенности расчета реечных
передач
Условие надежности по контактной
прочности — по формуле 09.1).
Контактное напряжение
Л/ F„
аи = 474 V 7-7- . (29.103)
Ml
Расчетная сила
F„ = , (29.104)
где Fmax — наибольшая осевая сила на
рейке (окружная сила на шестерне).
Коэффициент динамичности
Клу = 1,25. (29.105)
Коэффициент концентрации
Кнр = 2. (29.106)
Допускаемое контактное напряжение
[ан] определяют по формуле (29.97).
Условие надёжности по изгибу — по
формуле (29.56), напряжение изгиба ар —
по формуле <2937), коэффициент У — по
формуле (29-58).
Для рейки Yp = 3,63.
Расчетная сила, в формуле (29.57)
F ~ F^KpyKpp . (29.107)
Коэффициент динамичности
= 1,4. (29.108)
Коэффициент концентрации Крр оп-
ределяют по рис.29.11 или по формуле
(29.76).
Допускаемое напряжение изгиба [о>]
определяют по формуле (29.102).
Допускаемое напряжение изгиба
80
29.11. Проектировочный расчет
Рекомендуемое приложение 1.
Таблица 29.22
Исходные данные для проектировочного расчета
Наименование исходных данных Обозначение
Схема редуктора с основными данными —
Передаточное отношение i
Передаточное число ступеней «Т> “п- “в
Коэффициент ширины V
Коэффициент ширины тихоходной ступени *т
Тип передачи (прямозубая,косозубая,шеврон- ная) —
Продольная модификация д *1
Модификация головки —
Степень точности по ГОСТ 1643-81 —
Шероховатость по ГОСТ 2789-73:
активных поверхностей, мкм Яай Яа2
переходных кривых, мкм *11’ *й
T2i Ni Циклограмма нагружения •=——“/(“??) или коэффициент эквивалентности КНЕ
и наибольший момент гиах
Частота вращения шестерни, мнн'1 "1
Отношение числа реверсов к числу циклов ко- леса Л'ре.
Требуемый ресурс, ч ь*
Требуемая надежность —
Способ упрочняющей обработки —
Твердость поверхности (средняя) *01 :"02
Твердость сердцевины "кр *К2
Продел текучести материала (средний) °тр “г2
Марка стали зубчатых колес —
Исходные данные, необходимые для
проектировочного расчета, приведены в
табл.29.22.
В настоящее время невозможно сразу
определить все окончательные параметры
и размеры передачи. Поэтому используется
метод последовательного приближения.
Так как расчетные коэфициенты изменя-
ются гораздо медленнее определяющих
факторов, то для определения основных
параметров на первой стадии целесообраз-
но использовать приближенные, но про-
стые зависимости, уменьшающие трудоем-
кость вычислений.
Желательно иметь аналог, определяю-
щий порядок величин.
Первое приближение.
На этой стадии определяются предва-
рительные значения а'*, Ь'*, т', fl', z'y
z'2, используемые,в основном, для вычис-
лений расчетных коэффициентов при вто-
ром приближении.
Межосевое расстояние
a'w = Ки ^Тт^Ил (29.109а)
Коэффициент Ки определяют по
рис.29.13 или по формуле
К = 0 53
и,ао3 >— • (29.1096)
V и2
81
Коэффициент долговечности
3-» / fi/
кнл = кнеУ-£-- (29-110)
'тЯ11ш
— число циклов лимитирующего зуб-
чатого колеса, которое определяется по
указаниям раздела 29.3; Мтт — база
контактных напряжений, определяется
по рис.29.4.
Область существования К' Ня.
0,5 s К'Ня s 1 . (29.111)
Коэффициент К„ определяют по
табл.29.23.
Если передача имеет внутреннее за-
цепление, то ее межосевое расстояние
получают, умножив величину а'„, , най-
денную по формуле (29.109а), на
1 25 -~..1
*’"«+! ’ (29.112)
Ширина венца
i'w = a'wV>. (29.113)
Модуль т':
при твердости HRC3 2: 40
0,016a'w
z"'=—F7—; (29.114)
Таблица 29.23
Значения Кв.
Твердость поверхности
шестерня колесо
НВХ -207...235 НВ2 S207 0,20
HBt-235...262 НВ2 =207...235 0,25
ЯЛ] =269...302 НВ2 =235...262 0,315
ЯЯСэ1=45...50 НВ2 =269...302 0,50
ЯЛСэ1=50...56 HRCg2=45...50 0.80
ЯЯСэ1-57...64 ЯЛСэ2=57...64 1,25
при твердости НВ £ 350
, О.ОЫ’ж
т = ~К'~ (29.115)
Если передача нереверсивная, то пол-
ученную величину умножаем на 0,8.
Угол наклона зуба
е'д т'х
0' = arcsin-y- . (29.11 б)
Коэффициент осевого перекрытия е'^
рекомендуется принимать не менее 1,12
для зубьев без продольной модификации и
не менее 1,25 — при наличии продольной
модификации (бочкообразности).
Сумма зубьев
2a'wcos/9'
z's =----т'----• (29.117)
Число зубьев шестерни
„ Z'*
Z1=^±T’ (29.118)
Число зубьев колеса Z'2
Z'2 = Z't-u. (29.119)
Второе приближение.
Межосевое расстояние
V • (29Л20)
Коэффициент Z' определяют по фор-
муле (29.3)-, ZE — по формуле (29.4),
Z'H — по формуле (29.6) или по рис.29.1
в предположении jC|=jc2=0, Zu — по
формуле (29.7), Z'с — по формуле (29.8),
в которой коэффициент торцового пере-
крытия
[0.95-1,6(^±^)]х
xcos/9'(l + cos/3) . (29.121)
Расчетный момент 7* определяют для
каждого зубчатого колеса отдельно по
формуле (29.9), ТНЕ — по формуле
(29.10), К'Ня — по форм.29.11—29.13,
К'//у — по форм.29.18—29.20, К'Ир — по
форм.29.25—29.29 в предположении
Кд = 1 и у3 = 0, К'На— по форм.29.41—
29.42.
Допускаемое напряжение [он]' опре-
деляют по разделу 29.4 для каждого
82
зубчатого колеса отдельно, и за расчетное
к' Нд,
принимают значение, для которого . ,,
больше.
Объем вычислений можно сократить,
воспользовавшись указаниями раздела
29.3.
При допускаемое
напряжение определяют по формуле
(29.49).
Модуль т' определяют для каждого
зубчатого колеса отдельно:
т ~ bwl0F]' ' (29.122)
Коэффициент У определяют для каж-
дого зубчатого колеса отдельно по формуле
(29.58), rF — по рис.29.9 в предположе-
коррекции и т.п.) производится провероч-
ный расчет н принимаются исполнитель-
ные параметры и размеры, которые вно-
сятся в рабочие чертежи.
Рекомендуемое приложение 2.
29.1Z Пример проектировочного расчета
Требуется определить основные пара-
метры промежуточной ступени трехсту-
пенчатого кранового редуктора, показан-
ного на рис.29.14. Исходные данные
приведены в табл.29.24. Параметры тихо-
ходной ступени известны. Желательно
использование параметров десятого ряда.
Проектировочный расчет целесообраз-
нии Х=0, Yp — по формуле
(29.60), — по формуле
(29.62).
Расчетную силу F' опреде-
ляют по формуле (29.63), Г FE
— по формуле (29.64), К1 ру —
по форм.29.72—29.73, —
по формуле (29.76), K'Fa — по
Рис.29.14. Схема редуктора
формуле (29.79).
Допускаемое напряжение изгиба
[aF]‘ определяют по разделу 29.7 для
каждого зубчатого колеса отдельно.
Уточнение угла наклона
е'я тл
Р’ = arcsin-^— . (29.123)
Сумма зубьев
2awcos 0'
z's =---------• (29.124)
Полученную величину округляют до
целой, желательно в меньшую сторону, и
принимают за окончательную сумму зубь-
ев Z%.
Окончательное значение угла наклона
Zjm
0 = arCCOS1^7 • (29.125)
Третье приближение.
После конструктивной отработки за-
цепления (выбора ширины шестерни,
уточнения передаточного числа и числа
зубьев, введения, при необходимости,
но начинать с определения величины, для
которой имеется наибольший объем исход-
ной информации. Такой величиной явля-
ется коэффициент долговечности. Далее
расчет ведем в порядке накопления инфор-
мации.
Число циклов шестерни
^=LA-60n1=20000 60-400= 480-106.
База контактных напряжений по
рис.29.4.
^ta = 200 106.
Коэффициент долговечности К' На по
формуле (29.110).
0,56 V ”
200-10б
= 0,75.
Коэффициент долговечности для коле-
са не определяем, так как лимитирует
шестерня.
83
Таблица 29.24
Исходные данные для расчета промежуточной ступени трехступенчатого
кранового редуктора
Наименование исходных данных Обозначение Значение
Схема — иа рис.29.14; подшипники конические — —
Передаточное число и 3,55
Передаточное число тихоходной ступени «г 4,5
Коэффициент ширины 9 0,315
Коэффициент ширины тихоходной ступени 9, 0,4
Передача косозубая —
Продольная модификация А (2...2,5) Ю"4^
Модификация головки отсутствует — —
Степень точности — 10-9-9-С
Шероховатость активных поверхностей S1.25
Шероховатость переходных кривых S40
Наибольший момент 3610 103
Коэффициент эквивалентности КН Е 0,56
Частота вращения шестерни «1 400
Относительное число реверсов Л'ре. 0,02
Требуемый ресурс Ь* 20000
Требуемая надежность — высокая
Способ упрочняющей обработки — нитроцементация
Твердость поверхности игс. 60
Твердость сердцевины ИКС, 37...46
Марка стали — 25ХГМ
Коэффициент Ки ' по формуле
(29.1096).
Коэффициент К„ по табл.2923.
К„ = 1,25.
Межосевое расстояние aw по формуле
(29.109а):
3 /
1,036 V
ЗбЮКРОЛЗ
1,25 0,315
= 197.
Принимаем стандартное значение
e'w=200.
Ширина венца b'w по формуле
(29.113):
b'v = а'^/> »= 200*0,315 = 63.
Модуль т' по формуле (29.115):
0,016а'
т' =—------------
А нд
0,016*200
-----0J5-------4’27'
Принимаем стандартное значение
т' = 4.
Для увеличения прочности и снижения
уровня шума принимаем коэффициент
осевого перекрытия ед = 1,6.
Угол наклона зуба fi' по формуле
(29.116)
84
шп'х
р' = arcsin-^— =
® W
. 1,6’4’Л ,©
= arcsin——-18,61 .
Сумма зубьев Z'2 по формуле (29.117):
2а'^х>ф
Z у — . —
х т
2-200-0,948 „
=-----------= 94,8.
4
Принимаем Z'j = 95.
Число зубьев шестерни Z', по формуле
(29.118):
Z’y ПС
Z'l =7ГГ=зД1 вос-
принимаем Z’] = 21.
Число зубьев колеса Z'2 по формуле
(29.119):
Z'2 = Z'ju = 21 -3,55 = 74,55.
Принимаем Z’2 = 74, так как
74+21 = 95 = Z'z.
Таким образом, для определения рас-
четных величин н коэффициентов имеем
следующий набор основных параметров:
a'w=200;5'w=63;m'=4;Z'1 = 21;Z'2=74;
£' = 18,61°.
Второе приближение также ведем в
порядке накопления информации, для
компактности и обозримости, в табличной
форме. Принятые сокращения в графе
«источник» : п. — пункт, р.— рисунок, т.
— таблица, ф.— формула. Исходные
данные и результаты расчета первого
приближения не повторяются.
Расчет приведен в табл.29.25.
Результаты расчета.
Таблица 29-23
Искомая величина Обозначение Источник Резулвтат
Основные коэффициенты Коэффициент торцового перекрытия 4 ф.29.121 1,574
Коэффициент осевого перекрытия ПринВТО 1.6
Число циклов шестерни "х £A-60-n1 480-10*
Nx
Число циклов колеса Ы2 и 135-10*
База контактного напряжения р.29.4 200-106
Коэффициент циклов шестерни Khli ф.29.16 0,114
Коэффициент циклов колеса KHL2 ф.29.16 0
Предельное значение коэффициента ^Ядшах ф.29.12 0,760
долговечности Коэффициент долговечности шестерни кнах ф.29.12 0,674
Коэффициент долговечности колеса кна ф.29.12 0,560
Коэффициент Z'
Коэффициент упругости Ze ф.29.5 187
Коэффициент формы поверхностей Z'h р.29.1 2,39
Коэффициент передаточного числа Zu ф.29.7 1,933
Коэффициент длины контактных линий Z't ф.29.8 0,797
Коэффициент Z' ф.29.3 688,5
Расчетный момент T
Эквивалентный момент THE ф.29.10 2433 103
85
Продолжение таблицы 29.25
Искомая величина Обозначение Источник Результат
Диаметр шестерни d'x 2a'w u+T 87,9
Диаметр колеса d'z d'i -u 312,1
Окружная скорость V jtd* 1000-60 1,84
Коэффициент дн T.29.4 0,05
Коэффициент So т.29.3 8.2
Коэффициент ф.29.23 3,195
Удельная динамическая сила W HV ф.29.21 16,1
Эквивалентная окружная сила Г'нЕ ф.29.24 15,6-103
Начальный коэффициент динамичности ф.29.20 1,065
Коэффициент динамичности KHV ф.29.18 1,061
Базовое передаточное число «о+1 т.29.6. 6,35
Коэффициент *'d т.29.7 1
Угол перекоса за счет деформации валов Y'b т.29.6 0,370-1 О'3
Угол перекоса за счет деформации подшипников Yt т.29.8 -0,06-1 О'3
Угол перекоса за счет деформации подшипников Yr т.29.9 -0,254- IO"3
Угол перекоса за счет ошибок изготовления y'p ф.29.37 0,299-103
Угол перекоса за счет регулировочных зазоров Y3 ф.29.39 0
Угол профиля at ф.29.36 21,011’
Суммарный угол перекоса y' ф.29.31 0,363-1 О'3
Эквивалентное число зубьев шестерни Zji р.29.6 25,8
Эквивалентное число зубьев колеса Zv2 р.29.6 91,0
Удельная жесткость C р.29.6 16,9-103
Коэффициент ширины Vbd d'l 0,72
Коэффициент кручения т.29.11 -0,08
Начальный коэффициент концентрации ф.29.30 1,547
Коэффициент концентрации к'нр ф.29.26 1,228
Жесткость зубьев C' ф29А4 24,2-103
Предельные отклонения шага зацепления р' ГОСТ 1643-81 ф.29.43 34
Ppb2 ГОСТ 1643-81 ф.29.43 38
Коэффициент aa ф.29.46 0,25
Начальный коэффициент распределения нагрузки ф.29.43 1,336
Коэффициент распределения нагрузки ^Ha ф.29.41 1,313
Расчетный момент r ф.29.9 4162-103
S6
Продолжение таблицы 29.25
Искомая величина Обозначение Источник Результат
Допускаемое напряжение Вазовый предел выносливости Н^т т.29.13 1380
Коэффициент циклов ZN ф.2951 0,957
Коэффициент шероховатости Zr т.29.15 1.0
Коэффициент скорости Zv ф.29.52 1,0
Коэффициент размера Z'x ф.2933 1.0
Предел выносливости aHVm ф.29.48 1321
Запас прочности SH т.29.14 1,40
Допускаемое напряжение Ф.29Г48 944
Межосевое расстояние и ширина Межосевое расстояние a w ф.29.120 192
Принимаем “w 200
Ширина bv ф.29.113 63
Коэффициент У
Коэффициент формы зуба y'fi р.29.9 3,89
Y'f1 р.29.9 3,59
Коэффициент наклона зубьев Y>P ф.29.60 0,752
Коэффициент перекрытия Y\ ф.29.62 0,635
Коэффициент ф.2938 1.858
Y'l ф.2958 1,714
Расчетная сила F'
Коэффициент эквивалентности KFE ф.29.70 0,744
Предельное значение коэффициента ф.29.68 0,881
долговечности Коэффициент циклов KFL1 ф.29.67 0,291
KFL2 ф.29.67 0,214
Коэффициент долговечности *ftl ф.29.67 0,881
KFi& ф.29.67 0,881
Эквивалентная окружная сила ^FE ф.29.64 20,4-103
Коэффициент &F т.29.16 0,06
Удельная динамическая сила ф.29.75 24,1
Начальный коэффициент динамичности ^FV ф.29.74 1,074
Коэффициент динамичности KFV ф.29.72 1,069
Показатель степени в ф.(29.76) N'F ф.29.77 0,8873
Коэффициент концентрации ^JP ф.29.76 1,200
Коэффициент распределения нагрузки KFa ф.29.79 1,406
Расчетная сила F' ф.29.63 36,8-103
87
Продолжение таблицы 29-25.
Искомая величина Обозначение Источник Результат
Допускаемое напряжение Базовый предел выносливости а° Him т.29.17 750
Коэффициент заготовки yz т.29.18 1,0
Коэффициент шлифования yg т.29.19 1,0
Коэффициент упрочнения Уч т.29.19 1.0
Коэффициент т.29.20 0,34
Коэффициент реверса Уа, ф.29.83 0,860
Уаз ф.29.83 0,837
Предел выносливости для шестерни ^FlimOl ф.29.82 645
Предел выносливости для колеса °>llin02 ф.29.82 628
Коэффициент циклов ф.29.85 0,852
YN2 ф.29.85 0,889
Коэффициент чувствительности ф.29.86 0,978
Коэффициент шероховатости ф.29.87 1,0
Коэффициент размера ф.29.88 1,039
<2 ф.29.88 1,011
Предел выносливости °Htal CTMim2 ф.29.81 558
ф.29.81 552
Залас прочности [S,-] т.29.21 1,80
Допускаемое напряжение ф.29.81 310
♦ V ф.29.81 307
Модуль зубьев и угол наклона зуба Модуль ’ ф.29.122 зло
m2 ф.29.122 3,26
Принимаем m 4
Угол наклона зуба P’ ф.29.116 18,61-
Сумма зубьев ф.29.117 94,77
Принимаем 95
Угол наклона зуба p ф.29.123 18,1949’
Число зубьев шестерни z; 20,88
Принимаем Z1 u+1 21
Число зубьев колеса Z2 n 1 tS1 74
Окончательные значения основных параметров
<^=200 bw = 63 т = 4 /9= 18-11'41,6" Z, = 21 Z2 = 74
88
29.13. Пример проверочного расчета
Проверяется промежуточная ступень
трехступенчатого кранового редуктора,
спроектированного в разделе 29.12.
В процессе отработки конструкции
редуктора с целью оптимизации зацепле-
ния и обеспечения отклонения фактиче-
ского передаточного отношения редуктора
и фактических передаточных чисел его
ступеней от номинала не более 1 %
изменились некоторые исходные данные,
сводка которых приведена в табл.29.26.
Рекомендуемое приложение 3.
Расчет ведем в порядке накопления
информации. Для сокращения объема он
приведен в табличной форме. Принятые
сокращения в графе «источник» : п. —
пункт, р.— рисунок, т. — таблица, ф.—
формула.
При равных твердостях всегда лими-
тирует шестерня. Поэтому контактная
прочность колеса не проверяется.
Так как передаточные числа ступеней
выдержаны с высокой точностью, в расчете
используются их номинальные значения.
Расчет приведен в табл.29.27.
Таблица 29.26
Исходные данные для проверочного расчета
Наименование исходных данных Обозначение Величина
Схема — на рис.29.14; подшипники конические Межосевое расстояние aw 200
Модуль нормальный т 4
Ширина венца шестерни 71
Ширина венца колеса b2~ bw 63
Передаточное число и 23 335 5,0
Число зубьев шестерни Z1 27 21 16
Число зубьев колеса Z2 68 74 80
Коэффициент смещения шестерни *1 0 +0,1 -0,1
Коэффициент смещения колеса *2 0 -0,1 -0,407
Угол наклона Р 18°1Г4,6"
Продольная модификация шестерни д 0,014...0,018
Модификация головки отсутствует Степень точности по ГОСТ 1643-81 Шероховатость активных поверхностей Ra 1О-9:9-С 51,25
Шероховатость переходных кривых Rt 540
Межосевое расстояние тихоходной ступени awr 250
Коэффициент ширины тихоходной ступени 0,4
Передаточное число тихоходной ступени UT 4,0 4,5 5,0
Диаметр шейки вала тихоходной шестерни dn 80
Наибольший момент х Ю”3 Ттах 4060 3610 3250
Коэффициент эквивалентности КНЕ 0,45 0,56 0,80
Частота вращения шестерни Nl 630 400 200
Относительное число реверсов 0,02
Требуемый ресурс N2 Lh 20000
Марка стали зубчатых колес Способ упрочняющей обработки Твердость поверхности зуба ЯЯС., 25ХГМ нитроцементация 60
Твердость сердцевины зуба яясэ 37...46
89
Таблица 29.27
Результаты проверочного расчета
Искомая величина Обозначение Источник Результаты
Основные коэффициенты Коэффициент торцового перекрытия Са ГОСТ 16532-70 1.595 1357 1,626
Коэффициент осевого перекрытия е0 ф.29.61 1365 1365 1,565
Число циклов шестерни *1 ift’GO-zii 756-10* 480-10* 240-10*
Число циклов колеса Nl 302-1О6 135-10* 48-10*
База контактных напряжений ^Я1нп ф.29.4 200-10* 200-10* 200-10*
Коэффициент циклов шестерни ф.29.16 0,173 0,114 0,024
Коэффициент циклов колеса КН12 ф.29.16 0,054 0 0
Предельное значение коэффициента долговечности к ЛЯдшах ф.29.12 0,711 0,760 0,845
Коэффициент долговечности шестерни КЯд1 ф.29.12 0,623 0,674 0,824
Коэффициент долговечности колеса КЯд2 ф.29.12 0304 0360 0,800
Контактное напряжение Коэффициент упругости ZE ф.293 187 187 187
Коэффициент формы поверхностей 2н р.29.1 2,39 2,39 2,49
Коэффициент передаточного числа Zu ф.29.7 1,852 1,933 2,078
Коэффициент длины контактных линий zt ф.29.8 0,792 0,801 0,784
Коэффициент Zx ф.29.3 655,5 692,0 758,6
Эквивалентный момент ТНЕ ф.29.10 2529-103 2433-103 2678-103
Диаметр шестерни Zim 113,7 88,4 67,4
Диаметр колеса d2 cosfi diu 286,3 311,6 332,6
Продолжение таблицы 29.27
Искомая величина Обозначение Источник Результаты
xdini
Окружная скорость V 1000-60 3,75 1.85 0,71
Коэффициент т.29.4 0,05 0,05 0.05
Коэффициент «о т.293 8,2 8,2 8,2
Коэффициент к? ф.29.23 2,25 3,1925 4,5
Удельная динамическая сила WHV ф.29.21 273 16,2 7,4
Эквивалентная окружная сила fhe ф.29.24 17,7-103 15,6-103 16,1-103
Начальный коэффициент динамичности ^HV ф.29.20 1,098 1,065 1,029
Коэффициент динамичности KHV ф.29.18 1,092 1,061 1,027
Базовое передаточное число “o+l т.29.6 6,25 6,25 6,25
Коэффициент *d т.29.33 0,9844 0,9844 0,9844
Угол перекоса за счет деформации валов Vb т.29.6 0,317-10-3 0,363-10"3 0,423-10“3
Угол перекоса за счет деформации подшипников Yt т.29.8 -0,068-10-3 -0,060-103 -0,054-10’3
Угол перекоса за счет деформации подшипника Yr т.29.9 -0,360-10-3 -0,254-10-3 -0,180-Ю”3
Угол перекоса за счет ошибок изготовления ф.29.37 0,299-10-3 0,299-10"3 0,299-Ю'3
Угол перекоса за счет регулирования зазоров Y3 ф.29.39 0 0 0
Угол профиля at ф.29.36 20,963" 20,963° 20,963°
Суммарный угол перекоса Y ф.29.31 0,337-10"3 0,405-10"3 0,509-10~3
Эквивалентное число зубьев шестерни Z,1 р.29.6 313 24,5 18,7
Эквивалентное число зубьев колеса ZV2 р.29.6 75,9 86,3 93,3
Удельная жесткость c р.29.6 17,2-103 17,2- Ю3 15,6-103
bw
Коэффициент ширины Vbd di 0,55 0,72 0,95
Коэффициент кручения т.29.11 -0,08 -0,08 -0,08
Продолжение таблицы 29-27
Искомая величина Обозначение Источник Результаты
Начальный коэффициент концентрации ф. 29.30 1,452 1,627 1,690
Коэффициент концентрации *нр ф.29.26 1,192 1,257 1,275
Жесткость зубьев сг ф.29.44 24,9-103 24,4-103 22,9-103
Продольное отклонение шага зацепления РрЬ\ ГОСТ 1643-81 34 34 34
РрЬ2 ГОСТ 1643-81 38 38 38
Коэффициент аа ф.29.46 0,25 0,25 0,25
Начальный коэффициент распределения нагрузки К°На ф.29.43 1,304 1,330 1,299
Коэффициент распределения нагрузки «На ф.29.41 1,285 1.308 1,274
Расчетный момент Т ф.29.9 4230-103 4244-1О3 4467-103
Контактное напряжение °н ф.29.2 849 898 1010
Предел выносливости
ю Базовый предел выносливости °ЯИт т.29.13 1380 1380 1380
Коэффициент циклов ZN ф.2951 0.936 0,957 0,991
Коэффициент шероховатости ZR т.29.15 1,0 1,0 1,0
Коэффициент скорости ZV ф.2952 1,0 1,0 1.0
Коэффициент размера zx ф.2953 10 1,0 1,0
Предел выносливости CTWllm ф.29.48 1292 1321 1368 .
Надежность Запас прочности sH ' " ф.29.1 1,52 1,47 1.35
Надежность надежность т.29.14 высокая высокая средняя
Напряжение изгиба Коэффициент эквивалентности KFE ф.29.70 0,692 0,744 0,838
Предельное значение коэффициента долговечности ^Fnpax ф.29.68 0,862 0,881 0,913
Продолжение таблицы 29.27
Искомая величина Обозначение Источник Результаты
Коэффициент циклов шестерни KFL1 ф.29.67 0,319 0,291 0,249
Коэффициент циклов колеса KFL2 ф.29.67 0,263 0,214 0,151
Коэффициент долговечности шестерни KW ф.29.67 0,862 0,881 0,913
Коэффициент долговечности колеса KFp2 ф.29.67 0,862 0,881 0,913
Эквивалентная окружная сила ffe ф.29.64 24,4-103 20,4-103 17,8-103
Коэффициент т.29.16 0,06 0,06 0,06
Удельная динамическая сила Wfv ф.29.75 41,3 24,3 11,1
Начальный коэффициент динамичности K^FV ф.29.74 1,107 1,075 1.039 |
Коэффициент динамичности KFV ф.29.72 1,100 1,070 1,036 ;
Показатель степени в формуле (29.76) Nf ф.29.77 0,8873 0,8873 0,8873 |
Коэффициент концентрации KFp ф.29.76 1,169 1,225 1,241
Коэффициент распределения нагрузки *F« ф.29.79 1,285 1,308 1,274 ,
Расчетная сила F ф. 29.63 42,9-103 37,4-103 31,0-Ю3
Коэффициент формы зуба шестерни yFt р.29.10 3,78 3,80 4,33 ;
Коэффициент формы зуба колеса У Fl р.29.10 3,59 3,61 3,67
Коэффициент наклона зубьев YP ф.29.60 0,763 0.763 0,763
Коэффициент перекрытия У' ф. 29.62 0,627 0,642 0,615
Коэффициент у, ф.2958 1,808 1,818 2,071
Коэффициент y2 ф.29.58 1,717 1,727 1,756
Напряжение в шестерне aF\ ф.2957 273 239 226
Напряжение в колесе aF2 ф.2957 292 256 216
Предел выносливости Базовый предел выносливости °FUm т.29.17 750 750 750
Продолжение таблицы 29.27
Искомая величина Обозначение Источник Результаты
Коэффициент заготовки П т.29.18 1.0 1,0 1,0
Коэффициент шлифования У, т.29.19 1.0 1,0 1,0
Коэффициент упрочнения Yd т.29.19 1.0 1,0 1,0
Коэффициент Л т.29.20 0.34 0,34 0,34
Коэффициент реверса шестерни YM ф.29.83 0.854 0,860 0,866
Коэффициент реверса колеса YA2 ф.29.83 0,837 0,837 0,837
Предел выносливости для шестерни аЛ1тО1 ф.29.82 640 645 649
Предел выносливости для колеса CT/limO2 ф.29.82 628 628 628
Коэффициент циклов шестерни YNi ф.29.85 0.840 0,852 0,872
Коэффициент циклов колеса YN2 ф.29.85 0,866 0,889 0,921
Коэффициент чувствительности Yi ф.29.86 0,978 0,978 0,978
Коэффициент шероховатости Yr ф.29.87 1.0 1,0 1,0
Коэффициент размера шестерни YxX ф.29.88 1,036 1,039 1,042
Коэффициент размера колеса Ya ф.29.88 1,013 1,011 1,008
Предел выносливости шестерни стЯ1ш1 ф.29.82 545 558 577
Предел выносливости колеса стЯ1ш2 ф.29.82 539 552 570
Запас прочности шестерни ф.29-56 2,00 2,33 2,53
Запас прочности колеса ф.2956 1,85 2,16 2,64 .
Надежность — ф.2956 высокая высокая высокая
о
/1
ГЛАВА 30. КОЛЕСА КРАНОВЫЕ
30.1. Основные положения расчета
Колеса крановые являются отвествен-
ным элементом механизмов передвиже-
ния. В реальных условиях эксплуатации
нагрузки, воспринимаемые колесами кра-
нов, характеризуются не только высокой
интенсивностью, но и частой сменой
направления. Это связано с непостоянст-
вом весов поднимаемых грузов, различным
положением тележки в пролете крана,
изменяемым направлением движения, а
также дополнительными динамическими
воздействиями от пуско-тормозных режи-
мов электропривода и неровностей подкра-
новых путей. Существенное влияние на
нагруженность колес кранов оказывают
неточности изготовления и монтажа метал-
локонструкции, а также отклонения от
проектных направлений плоскостей самих
колес.
Указанные нагрузки, воздействуя в
радиальном, окружном, продольном и
поперечном направлениях, вызывают кон-
тактные напряжения смятия, местные
пластические деформации, приводящие к
усталостным разрушениям и износу колес.
Поэтому расчет колес кранов является
комбинированным, включающим провер-
ку на контактную прочность (местное
смятие), и расчет на долговечность [1,2,3].
Методика расчета колес кранов регла-
ментирована OCT 24.090.44-82 «Колеса
крановые. Выбор и расчет», основанном на
проверке условий объемного напряженного
состояния с использованием энергетиче-
ской теории прочности. Напряжение в
контакте колеса крана с рельсом, рассчи-
танное в соответствии с данной методикой,
не должно превышать допускаемой вели-
чины, определяемой механическими свой-
ствами материала и заданным сроком
службы колеса.
Следует отметить, что обеспечение
заданного срока службы колеса, выбранно-
го и проверенного в соответствии с данной
методикой, возможно лишь при условии
соблюдения норм точности изготовления и
монтажа металлоконструкции крана,- норм
точности установки колес крановых соглас-
но ГОСТ 27584-88 «Краны мостовые н
козловые. Технические условия», а также
норм точности установки подкрановых
путей согласно Правилам Госгортехнадзо-
ра [4].
30.2. Предварительный выбор колес
Диаметр дорожки катания колеса D и
тип рельса предварительно выбирают по
стандартам и техническим условиям на
колеса и рельсы, исходя из величины
максимальной статической нагрузки на
колесо Р (табл.30.1) [5].
Типы, основные размеры н техниче-
ские требования крановых ходовых колес
регламентирует ГОСТ 28648-90 «Колеса
крановые. Технические условия».
Рельсы, применяемые в кранах, могут
иметь выпуклую или плоскую поверхность
катания.
Выпуклую головку имеют:
специальные крановые рельсы типа КР
ГОСТ 4121-76; железнодорожные рельсы
типа Р43 ГОСТ 7173-54, типа Р50 ГОСТ
7174-75, типа Р38 ТУ 14-2-118-74, узкой
колеи по ГОСТ 6368-82. В качестве
плоского рельса применяют, в основном,
заготовку квадратную по ГОСТ 2591-88.
Величина максимальной статической
нагрузки на колесо Р определяется расче-
том для случая, копта тележка с номиналь-
ным грузом находится у опоры крана (см.
главу 9, пояснения к формуле (9.1).
Ширина дорожки катания колеса оп-
ределяется суммарной величиной ширины
головки рельса и зазора между ребордами
и рельсом.
Величина зазора принимается по тех-
нической документации на краны.
303. Расчет колес
Предварительно выбранные диаметр
колеса и тип рельса проверяются расчетом
на контактную прочность и долговечность
[5].
Напряжения в контакте обода колеса
и рельса (МПа) с выпуклой головкой
определяют по формуле
96
Таблица 30-1
Предварительный выбор крановых колес и рельсов
Максимальная статическая нагрузка Л кН Диаметр колеса по ГОСТ 28648-90 D, см Рельс с выпуклой голоакой Ширина ПЛОСКОГО рельса по ГОСТ 2591-88 Во, см (рис.30.2)
Тип рельса Радиус закругления головки, г , см (рис.30.1) Ширина голоаки рельса, 5 , см (рис.30.1)
От 30 до 50 включ. 20; 25 Р18 ГОСТ 6368-82 Р24 ГОСТ 6368-82 Р38 ТУ 14-2-118-74 9,0 20,0 30,0 4,0 5,1 6,8 4,0; 4,5; 5,0
Са.50 до 100 включ. 32; 40 Р38ТУ 14-2-118-74 Р43 ГОСТ 7173-54 КР70 ГОСТ 4121-76 30,0 30,0 40,0 6.8 7,0 7,0 5,0; 5,5; 6,0
Св. 100 до 200 аключ. 40; 50 Р38ТУ 14-2-118-74 Р43 ГОСТ 7173-54 Р50 ГОСТ 7174-75 КР70 ГОСТ 4121-76 30,0 30,0 50,0 40,0 6,8 7,0 7.2 7,0 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0
Св.200 до 250 включ. 50; 56; 63 Р43 ГОСТ 7173-54 Р50 ГОСТ 7174-75 КР70 ГОСТ 4121-76 КР80 ГОСТ 4121-76 30,0 50,0 40,0 40,0 7,0 7,2 7,0 8,0 6.0; 6,5; 7,0
Са.250 до 320 аключ. 63; 71 Р43 ГОСТ 7173-54 Р50 ГОСТ 7174-75 КР 80 ГОСТ 4121-76 КР100 ГОСТ 4121-76 30,0 50,0 40,0 45,0 7,0 7,2 8,0 10,0 7,0; 7,5; 8,0
Св.320 до 500 включ. 71; 80 КР 80 ГОСТ 4121-76 КР100 ГОСТ 4121-76 40,0 45,0 8,0 10,0 —
Св -500 до 800 включ. 80; 90; 100 КР100 ГОСТ 4121-76 КР120 ГОСТ 4121-76 45,0 40,0 10,0 12.0 —
Св.800 до 1000 включ. 90; 100 КР120 ГОСТ 4121-76 КР140 ГОСТ 4121-76 50,0 70,0 12,0 14,0 —
Св.1000 100 КР140 ЛСТ 4121-76 70,0 14,0
Таблица 30.2
Значения коэффициента К
Значение r/D Значение К Значение r/D Значение К
0,3 0,176 1.0 0,119
0,4 0,157 1,1 0,117
0,5 0,143 1.2 0,113
0,6 0,137 1.3 0,111
0,7 0,133 1.4 0,108
0,8 0,127 1Л 0,107
0,9 0,123 1.6 0,105
Рис.30.1. Эскив рельса с выпуклой головкой
Рис.30.2. Эскиз для расчета рабочей шири-
ны плоского рельса
97
\/K„PEl
а = КК,У , (30.1)
где D — диаметр колеса, см; К —
коэффициент, зависящий от отношения
радиуса закругления головки г (рис.
30.1) к диаметру D (табл.30.2); Р —
максимальная статическая нагрузка,
кН, определяется по указаниям раздела
30.2; Ад — коэффициент динамичности
пары колесо-рельс,: определяется по
формуле
Ад = 1+aV , (30.2)
где V — номинальная скорость передви-
жения, м/с; а — коэффициент,
зависящий от жесткости кранового
пути (табл.30.3); Kf — коэффициент,
учитывающий влияние касательной
нагрузки на напряжения в контакте
(табл.30.4); Е — модуль упругости ма-
териала, Па.
При различных материалах колеса и
рельса принимается приведенный модуль
упругости
2£']i-2
Е = Ё^’ <303)
где Е{ и Е2 — модули упругости соот-
ветственно материалов колеса и рельса.
Для стали Е = 20,58-10“ (Па),
поэтому для стальных колес, работающих
в контакте со стальными рельсами, форму-
ла (30.1) принимает вид
3\/КД,Р
а = 7500AAf V . (30.4)
Таблица 30.3
Значения коэффициента а
Тип кранового пути а ,с/м
Рельсы на шпалах на балласте 0,10
Рельсы на металлических балках 0,15
Рельсы на железобетонных балках 0,20 с
Рельсы на массивных фундаментах 0,25
Таблица 30.4
Значения коэффициента К,_____
Условия работы кранов Kt
В закрытых помещениях при У*2 м/с при И«2...3,2 м/с 1,05 1,07
На открытых площадках 1,10
Напряжение в контакте обода колеса
с плоским рельсом (МПа) определяют по
формуле
а = 0,236Af V...BD , (30.5)
где Kt, Кд, Р, D, Е — определяются в
пояснениях к формуле (30.1); В — ра-
бочая ширина плоского рельса, см, оп-
ределяется по формуле
В=В0-2гу (30.6)
Здесь Bi Во и г3 — по рис. 30.2; КИ —
коэффициент неравномерности распреде-
ления нагрузки по ширине рельса, прини-
мается Аи=2; при опирании кранов на
балансирные тележки допускается прини-
мать Аи=1,5.
Для стальных колес, работающих в
контакте со стальными рельсами, формула
(ЗОЛ) принимает вид
ст = 340AfA/—. (30.7)
Напряжения в контакте обода колеса
и рельса по формулам (30.1), (30.4), (30.5),
(30.7) не должны превышать допускаемые
напряжения (МПа), определяемые по
формуле
104
[OjJ = [ст0] V — , (30.8)
где W — приведенное число оборотов
колеса за срок службы; [а01 — допуска-
емые напряжения при №104; для ко-
ваных и штампованных колес [а0 ]
(МПа) определяется по формуле
(30.9)
[с0] = 3,92НВе 800,
где НВ — твердость по Брииелю.
Для литых колес значения [ст0 ], пол-
ученные по формуле (30.9), следует
уменьшить на 4%, для катаных —
увеличить на 3%. Значения [ст0] для
некоторых марок сталей, применяемых
при изготовлении колес, приведены в табл.
30.5.
Приведенное число оборотов колеса за
срок службы
# = 6NC , (30.10)
где Nc — полное число оборотов колеса
за срок службы, определяется по фор-
муле
98
Таблица 30.5
Значения допускаемых напряжений I сг0 ]
Вид заготовки Марка материала Вид термообработки, твердость по Бринеллю [<То1, МПа
Поковка Сталь 45 ГОСТ 1050-88 Нормализация, НВ 200 610
Сталь 50 ГОСТ 1050-88 Закалка,*отпуск НВ 240 700
Сталь 75 и 65Г ГОСТ 14959-79 То же Сорбитизация НВ 300 НВ 330 НВ 350 800 860 890
- Прокат Сталь 75 и 65Г ГОСТ 14959-79 Сорбитизация НВ 350 920
Сталь по ГОСТ 10791-89 Сорбитизация НВ 320 860
Отливка Сталь 55 Л ГОСТ 977-88 Отжиг НВ 190 560
Сталь 35 ГЛ ГОСТ 977-88 Отжиг НВ 210 600
Таблица 30.6
Значение коэффициента 0
Ориентировочное значение пробега крана, м Св.80 80 40 20 до 20
Значение Г«/Г 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Значение/? 0,9 0,8 0,7 0,6 0.5
Vc
ЛГ<==3б1°4^Т«>ш- (3011)
Здесь D — диаметр колеса, см; Vc —
усредненная скорость передвижения коле-
са, м/с, определяется по формуле
Vc = 0V, (30.12)
Здесь0 — коэффициент, зависящий от
пробега крана или от отношения времени
неустановившегося движения (суммар-
ное время разгона и торможения) к
полному времени передвижения t. Ориен-
тировочные значения 0 приведены в табл.
30.6. — ресурс колеса (машинное
время работы колеса в часах за срок его
службы); задается при проектировании на
основании технико-экономического анали-
за.
Для ориентировочных расчетов значе-
ния гмаш рекомендуется принимать в
зависимости от группы режима по
табл.30.7, в которой приведены справоч-
ные значения 7^, соответствующие сред-
нестатической долговечности по дорожке
катания обода, которую в настоящее время
имеют колеса, изготовленные по ГОСТ
28648-90.
9 — коэффициент приведенного числа
оборотов, определяется по формуле
’ll3
pj +лГс1Р]
N Ip \3
7/ "p ’
(30.13)
где Nx, N2...N„ — число оборотов колеса
под нагрузкой Р|, Р2...Рп соответствен-
но.
При наличии гистограммы распределе-
ний массы грузов и положений тележки в
пролете приведенное число оборотов коле-
са за срок службы определяется по
указаниям главы 9.
Так как при проектировании крана
исходные данные по загрузке колеса, т.е.
значения Рр Р2...и NJt N2...N„ известны
не всегда, допускается пользоваться при-
ближенным расчетом, полагая, что в
Таблица 30.7
Справочные значения Тшш
Группа режима работы механизмов по ГОСТ 25835-83 IM-2M ЗМ-4М 5М-6М
7\жяп1» ч 1600 3200 12500
Ориентировочный срок службы, лет 12 8 5-4
99
f........... 1
i' ;
Таблица 30.8
Значения в для существующих кранов
Значение Pai!JP 0,2 0,3 0.4 0,5 0,6 0,7 0,3
Значение 6 0,16 0,19 0,24 0,30 0,38 0,49 0,63
пределах от максимальной до минималь-
ной все другие нагрузки равнозначны.
Тогда значение в будет определяться в
зависимости от отношения минимальной
нагрузки на колесо Pmln к максимальной
нагрузке Р по формуле
„ 5у3+у2+у+1
в =------------. (30 14)
•^mln
Здесь у = -у- ,
где Pmin — минимальная нагрузка иа
колесо, определяемая расчетом для слу-
чая, когда тележка без груза находится
у противоположной опоры краиа. В
табл. 30.8 указаны наиболее типичные
значения 9 в зависимости от отношеии-
ЯД Для существующих в насто-
ящее время конструкций кранов.
Соответствие действительного срока
службы колеса расчетному Tw.m
(табл.30.7) обеспечивается при норме точ-
ности установки колеса — угле перекоса
его в горизонтальной плоскости, не превы-
шающем 2' (0,0005 рад), и состоянии
подкрановых путей, отвечающем требова-
ниям «Правил устройства и безопасной
эксплуатации грузоподъемных кранов»
Госгортехнадзора. При этих условиях срок
службы колеса по ребордам будет ие
меньше заданного срока службы по
ободу. Как показали исследования, если
угол перекоса превысит указанное выше
значение в 3 раза, составив значение
0,0015 рад. срок службы колеса уменьшит-
ся в 2 раза, так как колесо преждевременно
выйдет из строя по износу реборд [6 ].
30 А Пример расчета
Рассчитать колесо для механизма пе-
редвижения мостового крана общего назна-
чения грузоподъемностью Ют, пролетом
22,5 м, работающего в закрытом помеще-
нии.
Группа режима работы механизма —
5М ( Тмаш = 12500 час). Максимальная
статическая нагрузка Р = 103 кН, мини-
мальная = 40 кН; скорость передви-
жения V = 2 м/с, ориентировочный пробег
крана до 20 м; укладка рельсов — на
металлических балках; материал колеса —
сталь 65 Г, паковка, сорбитизация, НВ 350.
1. По табл. 30.1 при Р = 103 кН выбираем
колесо диаметром D = 40 см и рельс КР70
(г = 40 см).
2. По формуле (30.4) определяем
напряжение (МПа) в контакте колеса с
головкой рельса
Зл/^Д'Р
а - 7500КК, V "ГТ
г
По табл.30.2 при г/D = 40/40 = 1
К = 0,119.
По формуле (30.2)
Кд = 1+ aV = 1+0,15-2 = 1,3 ,
где а = 0,15 по табл. 30.3. По табл. 30.4
К, = 1,07.
Тогда напряжение
<7 = 7500-0,119-1,07 V -т- =
402
= 417,ЗМПа.
3. В соответствии с формулой (30.8)
определяем
Ч/Пн
b/d= lCToI V -^г-
Согласно табл. 30.5 (<т0 ] = 890 МПа.
По формуле (30.10) N = 9NC.
По формуле (30.11)
Ч
<V =36-104——Ттш.
с XD маш
По формуле (30.12) Vc = flV. По
табл.30.6 при пробеге крана менее 20 м
Р = 0,5.
Тогда Nt = 0,5-2 = 1 м/с.
Полное число оборотов колеса за срок
службы
«V =36- Ю4-^-12500 = 35,8-10*.
с л40
1ПЛ
По табл. 30.8 при
^min 40
—=103= °,39 8 = 0,235.
Тогда приведенное число оборотов
колеса #= 0,235-35,8-106 = 8,41 -106;
[^] ° 890 V Mbio* = 421-8МПа-
Таким образом, для выбранного колеса
при заданных параметрах будет обеспечен
срок службы колеса по ободу = 12500
часов.
Литература
1. Ковальский Б.С. Грузоподъемные
машины. Передвижение кранов. /Сборник
научных трудов. Харьков: Харьковское
высшее командно-инженерное училище.
1963.
2. Спицына И.О. Опыт заводов по
сорбитизации крановых ходовых колес.
//Гр. ВНИИПТМАШ. 1963. Выпуск 10
<42).
3. Ковальский Б.С. Расчет деталей на
местное сжатие. // Тр. Харьковского
высшего командно-инженерного училища.
1967.
4. Липатов А.С. Основные положения
теории расчета долговечности реборд кра-
новых колес./Тр. ЦНИИТЭИТЯЖМАШ.
1981. 6-81-14.
5. Аникеева ФЛ., Ковальский Б.С.
Расчет крановых ходовых колес на долго-
вечность. /Подъемно-транспортное обору-
дование. Киев: Техника. 1984. Вып.16.
6. Спицына И.О., Аникеева ФЛ.
Повышение износостойкости крановых хо-
довых колес. # Краны и грузоподъемные
машины. М.: НИИИНФОРМТЯЖМАШ.
1974. Сб. 6-74-8.
-'?«авшм||*|амаишщимм||амйвашшаммы«м>шм^^ Jj,
ЧАСТЬ 4. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
ГЛАВА 31. ОБЩИЕ УСЛОВИЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
31.1. Режим работы электрооборудования
Режим работы электропривода любого
механизма крана при циклической работе
характеризуется относительной продолжи-
тельностью включения ПВ% в формули-
ровке ГОСТ 183-74 (включая относитель-
ную продолжительность включения при
регулировании скорости), числом включе-
ний в час и величиной эквивалентного
момента статических сопротивлений на
валу электродвигателя, приведенного к
нормативной относительной продолжи-
тельности включения (40% ПВ или 25%
ПВ). В соответствии с международными
нормами ИСО 4301-80 и ГОСТ 25546-82
грузоподъемные краны по режимам работы
объединяются в 8 групп 1К-8К, а механиз-
мы кранов согласно ГОСТ 25835-83 (СТ
СЭВ 2077-80) объединяются в 6 групп
1М-6М. При этом основные принципы
классификации определяются для кранов
общим числом циклов нагружения и
коэффициентом нагружения, а для меха-
низмов — общим временем работы меха-
низмов и коэффициентом нагружения
[1 ](см.гл.2).
Поскольку в Правилах устройства и
безопасной эксплуатации грузоподъемных
кранов Госгортехнадзора классификацион-
ными параметрами также являлись отно-
сительная продолжительность включения,
число включений в час и коэффициенты,
характеризующие степень нагружения ме-
ханизмов, в новой классификации режи-
мов работы электрооборудования ( ОСТ
24.090.85-88 “Электроприводы кранов гру-
зоподъемных. Нормы расчета") нормиро-
вана классификационная система, увязан-
ная с ГОСТ 25546-82, ГОСТ 25835-83,
которая приведена в табл.31.1.
31.2. Циклограммы работы крана
Грузовой цикл работы крана состоит
из перемещения груза по заданной траек-
тории и возврата к исходному положению
для нового цикла. Число грузовых циклов
крана в час входит в понятие производи-
102
а*
1
Режим работы электродвигателей
Расчетные параметры электрооборудования крана,принятые в ОСТ 24.090.85-88 Интенсивность использования, число включений за 600 с наиболее интенсивного использования $ss 1 100 ! ио о сч
Расчетное вре- мя работы в год не более, ч 1 оя 500 800 1000 2500 3000 | 000»
I I 1 Нормированое число включе- ний в час О 1 90 | 120 , 120 i 240 ! 300 1 09£
Относительная продолжитель- ность включе- ния ПВ % рас- четная £р «о 15-25 25-40 40 40 1 60 8
Группа режима работы механизма по ГОСТ 25835-87 ! IM—2М I 2 ж 3
ГЧ S S 3 . и °? = 11 !£« eaas-sa * со 1 - м: * г- £
Классификация режима работы электрооборудования по Правилам Госгортехнадзора (справочно) Число включений в час S О ГЧ 240 300—600 1
09 С •о 25 40 о о 'О
Г Коэффициент использования крана по гру- зоподъемности Лчр 0,25-1,0 О | 0,75—1,0 J О
Группа работы м ех ан изма, электрообо- рудования ч о Н н
тельности этого крана. В цикле работы
крана время включения и работы каждого
из механизмов чередуется с временем
отключенного состояния 2Х этого меха-
низма, когда включен другой механизм,
происходит застроповка (расстроповка)
груза или организационно-технологиче-
ская пауза.
Максимальная продолжительность
цикла работы механизма + 24v
Кр.С
Рис.31.2. Коэффициент увеличения време-
ни движения за счет регулирования ско-
рости
нормированная ГОСТ 183-74, составляет
600 с (10 мин). При фактической продол-
жительности одного грузового цикла рабо-
ты механизма более 600 с он условно
разделяется на законченные составные
части, например, движение в одном на-
правлении и паузу после этого движения
общей продолжительностью не более
600 с. Условная тахограмма цикла работы
крана приведена на рис. 31.1.
Краны для перегрузочных операций в
технологическом процессе грузообработки,
например, контейнерные краны, грейфер-
ные краны, перегрузочные краны для
штучных грузов, башенные строительные
краны, лесопогрузчики, технологические
краны металлургии, краны целлюлозобу-
мажной промышленности, перегрузочные
краны металлобаз и строительной индуст-
рии и другие имеют многократно и
постоянно повторяющиеся грузовые циклы
с тахограммой близкой к типовой (см. рнс.
31.1).
Краны машиностроительных произ-
водств, судостроения, монтажные и разно-
образные ремонтные краны не имеют
повторяющихся циклов работы. Такие
краны относятся к грузоподъемным маши-
нам с условно циклической работой.
Для механизмов этих кранов относи-
тельная продолжительность включения
определяется для отрезка времени 600 с по
формуле:
24.
пв% = -f,
где 2^ - общее время включения
(работы) механизма за отрезок времени
600 с.
Основные параметры грузового цикла
крана характеризуются либо конкретной
Рис.31.3, Средние скорости движения крана
тахограммой выполнения грузовой опера-
ции (для специальных кранов с заданной
постоянной траекторией движения груза),
либо усредненной тахограммой цикла
кранов универсального использования.
Основные усредненные расчетные па-
раметры мостовых и козловых кранов
общего назначения приведены в табл. 31.2.
Большинство крановых механизмов,
имеющих выработанные практикой или
оптимизированные скорости по характеру
использования, как правило, должны
иметь малые установочные и посадочные
104
3
Расчетные параметры циклов работы крана
— (4f*i’*G>'©r-eo
105
скорости для обеспечения остановки в
заданных координатах с необходимой точ-
ностью, безопасной посадки грузов или
грузозахватных органов, либо для сниже-
ния нагрузки на механические тормоза с
целью обеспечения необходимого уровня
их износостойкости.
Точность остановки крана или тележ-
ки в заданных координатах прежде всего
зависит от величины скорости начала
торможения, а также от разброса времени
срабатывания коммутационных аппаратов
и тормозов. Поскольку разработчик крана
не может влиять иа факторы разброса
времени срабатывания элементов механиз-
ма, единственным фактором достижения
необходимой точности является выбор
скорости начала торможения', т.е. малой
скорости движения. При заданной точно-
сти остановки и известной номинальной
скорости движения устанавливают требу-
емый диапазон регулирования скорости
механизма Z)p с целью избежать излишних
дополнительных доводочных включений
механизмов. Коэффициент увеличения
времени движения в зависимости от D?
приведен на рис. 31.2.
Расчетное число грузовых циклов в час
£ мостовых, козловых и портальных кранов
универсального назначения определяется
по формуле
3600 (31.1)
3600
~4,2КрсН L* L,
—------+ 1,35/крс(—— + -—) + t„
п гср к 'ср т
где Н — средняя расчетная высота
подъема, м; L* — средний путь переме-
щения (поворота) крана в одном на-
правлении; 1,35 — коэффициент,
учитывающий, в среднем, совмещение
перемещения крана и тележки; —
средний путь перемещения тележки в
одном направлении; tn — время паузы
на застроповку и расстроповку гру-
зов, с; Гц — время одного цикла, с;
Ул — скорость подъема, м/с; К^. -
коэффициент увеличения времени дви-
жения за счет регулирования скоро-
сти (см.рис.31.2); Иср к, Уд, т - средние
скорости (м/с) движения крана и те-
лежки, определяются по рис. 31.3 в
функции длины пробега ZK, Z^; 4,2 —
коэффициент, учитывающий суммиро-
вание времени подъема и спуска груза
и пустого крюка за цикл.
Величины Н, L*, Lj, Ц, приведены в
табл. 31.2. При этом для поворота Z* —
длина дуги, описываемой грузом. При
определенном числе грузовых циклов в час
и времени одного цикла относительная
продолжительность включения механиз-
мов находится по формулам:
механизм подъема
4,2КрсЯ
ПВ% = ' ЮО;
ТТЛ
механизмы горизонтального передви-
жения
2*р<А
пв% = tv— юо.
тгсрк
За цикл работы крана происходит
определенное количество включений ме-
ханизмов, в число которых входит как
минимально необходимое число пусков до
наибольшей скорости движения и соответ-
ствующее число торможений, так и
некоторое дополнительное количество
включений регулирования. Согласно типо-
вой тахограмме грузового цикла в число
включений передвижения входят в среднем
2 разгона до наибольшей скорости У„ = 1;
2 разгона до промежуточной скорости
Ип1 = 0,3 и 2 разгона до малой скорости
Ип2 = 0,15, что соответствует двум рабо-
чим направлениям движения, двум вклю-
чениям для гашения раскачки груза и двум
включениям для корректировки точности
остановки, итого 6 включений за цикл
работы механизма. В число включений
подъема входят в среднем 4 разгона до
наибольшей скорости У„ = 1; 2 разгона до
промежуточной скорости Уп1 = 0,3 для
выбирания слабины каната, 4 разгона до
малой скорости Ул2 = 0,15 для обеспече-
ния точной остановки груза или захвата,
итого 10 включений за цикл. Приведение
количества включений за цикл к числу
106
Рис.31.4. Область действия нагрузок: а) — механизмы подъема; б) — механизмы передвижения
пусков в час до наибольшей скорости
производится по формуле
*вкл = + Z2[Vl - (1 - VnI)2] +
+ Z3[V2 - (1 - Vn2)2j} /{Zl+Z2+Z3} ,
(31.2)
где Zx, Z2, Z2 - число включений за
цикл соответственно для наибольшей,
промежуточной и малой скоростей. -
Для всех механизмов крана при усред-
ненной типовой тахограмме ~ 0,6,
при других тахограммах рассчитыва-
ется по формуле 31.2.
Правилами Госгортехнадзора и ОСТ
24.090.85-88 установлено число включе-
ний в час N электроприводов кранов с
различной интенсивностью использования
(среднее за смену).
Расчетное число пусков в час до
наибольшей скорости будет равно
Расчетное число пусков в час до
наибольшей скорости и торможений в час
противовключением до остановки
Л'рк =
Для кранов с усредненной тахограммой
движения
Nv = 0.6.V
~ 0,36N.
313. Статика и динамика электроприводов
Механизмы кранов имеют нагрузки,
меняющиеся как по величине от номиналь-
ных значений до холостого хода, так и по
направлению в режимах тяги (подъема) и
торможения (спуска).
На рис. 31.4 представлены области
приложения нагрузок к механизмам:
заштрихованная часть — область прило-
жения статических нагрузок при устано-
вившемся движении, незаштрихованная
часть, ограниченная пунктирными линия-
ми, — область действия нагрузок в режиме
разгонов и торможений.
На рис. 31.4а представлена область
действия нагрузок механизмов подъема
при подъеме и опускании груза.
На рис. 31.46 представлена область
действия нагрузок механизмов горизон-
тального перемещения. Более плотной
штриховкой ограничена зона действия
установившихся нагрузок механизмов, не
подвергающихся давлению ветра или дви-
жению под уклон. Более редкой штрихов-
кой обозначена зона действия нагрузок от
попутного ветра. За положительные значе-
ния нагрузок принимаются величины в 1
и 3 квадрантах. Для механических харак-
теристик электроприводов: в зависимости
частоты вращения вала электродвигателя
от величины момента приняты аналогич-
1П7
ные направления положительных н отри-
цательных моментов.
Любое движение механизма происхо-
дит в условиях разгона, установившейся
скорости перемещения и торможения до
остановки. Разгон и торможение механиз-
мов происходят при затрате кинетической
энергии на изменение скоростных парамет-
ров движущихся масс. Основное уравнение
движения механизма с постоянной пере-
мещаемой массой имеет вид:
dw
М - М„ = J— ,
где М — пусковой или тормозной мо-
мент при ускорении или торможении;
А/Ст — момент статических сопротивле-
ний; / — момент инерции движущихся
dw
масс; — — ускорение или замедление
в процессе разгона или торможения.
Уравнение, разрешенное относительно
конечной скорости механизма при линей-
ной зависимости п = /(Л/), имеет вид:
V а пн (^кои ~ янач)
= г5/мн(Л/нач - Мыи) *
Мнач - Л/ст (31.3)
Х -М„ ’
где 9,55 — размерный коэффициент;
V — конечная скорость разгона,замед-
ления, м/с; а — ускорение (замедле-
ние) механизма, м/с2; J — момент
инерции движущихся масс, приведен-
ный к валу, вращающемуся с частотой
п, кг-м2; пн — номинальная частота
вращения вала электродвигателя,
об/мин; Ми — номинальный момент иа
валу электродвигателя, Н-м; лкон —
конечная частота вращения электро-
двигателя при разгоне (торможении)
механизма, в относительных едини-
чкой
цах -----; пиач — начальная частота
"н
вращения электродвигателя, относи-
Чиач
тельная----; Л/нач — начальный пус-
«н
ковой момент при пуске (торможении)
^нач
в относительных единицах - ;
Мн
Л/Кои— конечный момент прн разгоне,
А^кон
относительный - ; М„ — относи-
ли
тельная величина момента статиче-
Л/Ст
ских нагрузок —- .
Лгн
Время разгона (торможения) согласно
известной формуле
t = V/а
может быть определено из уравнения
движения для конкретных значений па-
раметров разгона (торможения).
31.4. Моменты инерции механизмов и ус-
корения
Приведение моментов инерции (кг- м2)
масс элементов механической передачи к
валу электродвигателя производится по
следующим формулам:
— для вращающихся частей кранов
2уобЩ = ’-Ч» +
тврЛ,2 0,7m,/ (31.4)
9ирв^опу 9ирвиопу
— для поступательно движущихся
частей кранов
2*^общ =
91(т + + 0,7тф)У2 (31.5)
"‘кЧдЛ
где J„a — момент инерции двигателя,
кг-м2; коэффициент 1,2 учитывает мо-
мент инерции тормоза и первой шестер-
ни редуктора; тар — масса вращаю-
щихся частей краиа, кг; Rt —средний
радиус вращающихся масс крана, м;
ffiq, — масса груза, кг; I — размер от
оси вращения крана до оси грузового
каната, м; т — масса перемещаемых
конструкций крана (тележки), кг;
Игу — масса подвески, кг; V — скорость
горизонтального перемещения, м/с;
тк — число механизмов; лдв — ча-
стота вращения двигателя, соответст-
вующая Рст, об/мин; 7 — КПД меха-
низма. Коэффициент 0,7 учитывает,
что в цикле работы крана число пусков
108
Таблица 31.3
Выбор расчетных ускорений крановых механизмов горизонтального перемещены
с электроприводами постоянного тока или переменного тока с двигателем,
имеющим фазный ротор
Тип крана Назначение Условия исполь- зования Механизм Наибольшее время разгона, с Расчетное ускорение ор, м/с
Общего назначения, группы ЗК помещение мост 5 0,2
5К 5 0,3
Мостовой Грейферный, помещение мост тележка б 3 0,35 0,25
группы 7К—8К открытый мост 6 0,2
воздух тележка 4 0,3
Технологический, группы 8К помещение мост тележка 5 3 0.5 0,3
Общего назначения, открытый мост 6 0.2
Козловой группы ЗК—5К воздух тележка 3 0,25
Контейнерный, мост 6 0,2
группы 5К—6К тележка 3 0,3
Портальный Стреловой поворотный Монтажный, группы ЗК—5К поворот стрела 4 3 0,4 0,3
Перегрузочный, группы 7К-8К поворот стрела 5 3 0.5 0,4
Кран- штабелер Группы 6К—7К помещение мост 6 0.3
с грузом не превышает 60% от общего
числа пусков; ирв, иопу — передаточные
числа редуктора и опорно-поворотного
устройства.
Поскольку у механизмов горизонталь-
ного перемещения грузов приведенный
момент инерции механизма и груза пре-
вышает момент инерции вращающихся
частей электродвигателя в 10—30 раз,
время разгона, а следовательно, и произ-
водительность крана в целом существенно
зависит от динамических возможностей
этих механизмов.
Величина расчетного ускорения явля-
ется определяющим параметром при
выборе необходимой мощности электро-
двигателей для различных механизмов
горизонтального перемещения (передви-
жения моста и тележки, поворота крана и
тележки, захвата и т.п.), при этом вели-
чину расчетного ускорения механизмов
горизонтального перемещения следует вы-
бирать не менее указанной в табл. 31.3,
если в качестве приводного выбирается
электродвигатель переменного тока с фаз-
ным ротором или двигатель постоянного
тока. При применении для механизмов
горизонтального передвижения асинхрон-
ных короткозамкнутых электродвигателей
величина расчетного ускорения должна
выбираться по табл. 31.4 и 31.5 для
заданных номинальных скоростей приме-
нительно к режимным группам и соответ-
ствующим допустимым числам пусков
механизмов, а именно, для заданной
скорости V и заданной режимной группы
устанавливается необходимое расчетное
ускорение ар и соответствующее ему
допустимое число пусков и торможений в
час, которое должно находиться в пределах
установленных нормативами для соответ-
ствующих режимных групп [2 ].
В табл. 31.4 и 31.5 зоны недопустимых
скоростных параметров обозначены: зна-
ком (—), когда время пуска, равное V/a^,
больше 3 с, и знаком (х), когда скорость V
недостаточна для работы механизма в
соответствующей режимной группе.
Выбор расчетных ускорений по
табл. 31.3—31.5 обеспечивает иеобходи-
109
—'Л1
Таблица 31.4
Выбор расчетных ускорений и допустимых чисел пусков и торможений в час способом
противовключения асинхронных крановых короткозамкнутых электродвигателей 4МТ и
4АСК
Расчетное ускорение, Число допустимых пусков и торможений в час способом противовключения при номинальной скорости передвижения V , м/с
м/с 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3
Группа режимов ЗМ ПВ 25 %
0.12 33
0.16 60 48 L«_
0,2 72 60 51 1 42,5 — — — — — —
0,3 X 30 1 72 60 51 45 40 — — — —
0,4 X 100 84 78 | 67 58 52 47 1 39 39
0,5 X X X 88 85 74 66 59 54 49 40
Группа режимов 5МПВ40 % Группа режимов 4М ПВ 25—40 %
Таблица 31.5
Выбор расчетных ускорений и допустимых чисел пусков в час и торможений
двухскоростных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей 4АСК 4 МТКН
Расчетное Число допустимых пусков в час до наибольшей скорости и торможений до малой ско- рости при скорости V , м/с
ускорение. 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3
Группа режи- ма ЗМ 25% ПВ Группа режима 2М ПВ 15 %
0,12 63 55
0,16 76 1 65 57 —
0,2 по 78 67 56 — — — — — —
0,3 X 110 80 | 76 58 _ . 50 — — — — -
0,4 X 130 114 94 82 72 1 «1 57 52 48 —
0,5 X X 130 (_ 114 99 86 7*1_ 69 62 58 [_ 47
0,6 X X 160 134 116 102 90 80 73 67 55
Группа >е жимов Группа режимов Группа режимов
5М ПВ 40 % 4М ПВ 25—40 % ЗМ ПВ 25 %
мую мощность электродвигателя привода.
Плавный же разгон механизмов передви-
жения по условиям главы 9 (табл. 9.5)
должен обеспечиваться за счет системы
регулирования пускового момента элект-
родвигателя при разгоне крана или тележ-
ки.
Литература
1. Яуре А.Г., Певзнер Е.М. Крановые
.электроприводы. Справочник. М.: Энерго-
атОмиздат. 1988. 380 с.
2. Яуре А.Г., Шафиров З.Е. Примене-
ние асинхронных короткозамкнутых
электродвигателей для механизмов грузо-
подъемных кранов. М.: Электротехника
№ 8. 1984. 29-30 с.
ПО
ГЛАВА 32. СОСТАВ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
32.1. Электродвигатели
Электрические двигатели характери-
зуются номинальными параметрами под-
водимой к ним электрической энергии и
параметрами механической энергии, отда-
ваемой ими рабочему механизму [1-3].
Номинальный режим работы электро-
двигателей, используемых для кранов,
должен соответствовать одному из следу-
ющих стандартных режимов:
1) продолжительному 51;
2) кратковременному 52 с длительно-
стью работы при неизменной номинальной
нагрузке в течение 10, 30, 60 и 90 мин;
3) повторно-кратковременному 53 с
ПВ 15, 25, 40 и 60% при продолжитель-
ности цикла 10 мин.
Основное исполнение электродвигате-
лей , используемых в крановом электропри-
воде, IP44. В крановых двигателях пере-
менного тока за номинальный принят
режим ПВ 40%, а в двигателях постоян-
ного тока режим 60 мин (наряду с режимом
ПВ 40%) Основные исполнения электри-
ческих машин по способу монтажа приве-
дены в табл. 32.1.
Крановые электродвигатели посто-
янного тока.
Связь электрических и механических
параметров в машинах постоянного тока
описывается выражениями:
Е=СъФп, (32.1)
М = СМФ/Я , (32.2)
где п — частота вращения электродви-
гателя, об/мии; Е — ЭДС якоря дви-
гателя, В; 1Я — ток якоря, А; Ф —
магнитный поток главных полюсов, Вб;
М — электромагниный момент на валу
двигателя, Н-м; СЕ - электрическая
pNl
С* ~ 60< С|
постоянная
— механиче-
pNt
ская постоянная; См = — чис-
ло активных проводников якоря; р —
число пар полюсов; а( — число парал-
лельных витков обмотки якоря.
Мощность на валу электродвигателя,
кВт, выраженная через механические
параметры:
Р2 - Мп /9550.
Мощность двигателя, выраженная че-
рез электрические параметры
Р2 = Шя >/10-3,
где U — напряжение на зажимах дви-
гателя, В; г)— КПД двигателя.
М = 9,55ШЯ 7 /п. (32.3)
Магнитный поток Ф создается МДС
обмоток главных полюсов; частота враще-
ния определяется по формуле
60а( и 2jtOj гя (32.4)
П рМ^Ф рМ, ф2^ ’
где гя— сопротивление цепи якоря дви-
гателя, Ом.
Мощность электрической машины по-
стоянного тока, выраженная через геомет-
рические размеры, равна
ла,- (32.5)
Рг = бо^ящ4Д,-1О-3 ,
где £>я — диаметр якоря, см; 1Я —
эффективная длина пакета якоря, см; А
— линейная нагрузка, А/см; Bj —
индукция в воздушном зазоре, Тл; а,. —
коэффициент расчетной полюсной дуги
двигателя (находится в пределах 0,6-
0,68).
Для крановых электродвигателей оп-
тимальное отношение 1Я/ЕЯ = 0,85+1,15.
Линейная нагрузка якоря А в зависимости
от режимов работы принимается 260-370
А/см.
Рекомендуемые значения индукций
при конструировании электродвигателей
принимаются: а) в воздушном зазоре ВА —
0,6...0,8 Тл; в зубцах якоря 5^1/3 —
1,7...2,0 Тл.
Двигатели серии Д мощностью 2... 185
кВт [4] предназначены для работы в
электроприводах грузоподъемных машин,
в том числе металлургических. Для меха-
низмов с большим числом включений (до
1000 в час) групп 6М с целью повышения
динамичиских показателей приводов и
уменьшения расхода энергии на разгон
якоря используются тихоходные двигатели
с относительно невысокой номинальной
Таблица 32.1
Основные исполнения электрических машин по способу монтажа
Условное обозначение поГОСТ 2479-79 Условное обозначение по ГОСТ 2479-65 Обозначение ряда зарубеж- ных машин Особенности мон- тажа Обозначение серий элект- рических ма- шин Схематическое обозна- чение машин
IM 1001 M 101 вз На лапах для крепления к по- лу, ось вращения горизонтальная все серии машин
IM 1011 IM 1071 — — На лапах для крепления к любой плоскости 4А Л Т II
IM 2011 M 201 B3/B5 На большом флан- це к вертикальной стенке или на ла- пах к полу, ось вращения горизон- тальна все серии машин £ 2]
IM 2011 M 202 V5/V1 На большом флан- це или на лапах к вертикальной стенке, ось вала вертикальная, ко- нец вала вниз Д; мт; 4МТ
IM ЗОИ M 302 VI На большом фланце к полу. Ось вращения вертикальная, фланец н конец ва- ла вниз Д; 4А “ПИ ”
частотой вращения. Для механизмов с
числом включений в час 120...240 (групп
4М-5М) предусмотрены быстроходные
двигатели типе» Д21-Д808, имеющие час-
тоту вращения на 30-50% большую, чем
двигатели первого типа.
Номинальное напряжение 220 и 440 В.
Способ возбуждения: последовательное,
параллельное, параллельное со стабилизи-
рующей последовательной обмоткой и
смешанное.
Расчет механических характеристик
двигателей постоянного тока
Для расчета механических характери-
стик двигателей в различных условиях
использования на рис. 32.1 приведены
усредненные нагрузочные характеристики
серии в относительных единицах, а на рис.
32.2 потери холостого хода в относитель-
ных единицах.
Исходные данные. Напряжение на
зажимах якоря двигателя ия в функции
тока якоря находится известными [1 ]
способами; сопротивление обмоток якоря
и добавочных полюсов гя; способ возбуж-
дения и ток в обмотке последовательного
возбуждения, если она есть, в функции
тока якоря.
Расчет механических характеристик
ведется в относительных единицах
п* = .
112
Рис.32.1. Нагрузочные характеристики крановых двигателей постоянного тока: 1 — /я = 0;
2 — /я = 0,5/н; 3 — /я ж /н> 4 — 7Я — 27н; 5 — ж 37н-
Задаются величиной тока якоря в
относительных единица* 1^, определяется
£/я
величина I/J = у, определяется величи-
ем
на МДС главных полюсов
Г =
2Н
где I* — величина МДС независимой
обмотки возбуждения в относительных
единицах; Кс —. коэффициент возбуж-
дения последовательной обмотки, для
двигателей последовательного возбуж-
дения Кс = 1; для двигателей смешан-
ного возбуждения Кс = 0,35, для дви-
гателей параллельного возбуждения со
стабилизацией Кс = 0,1.
По характеристикам рис.32.1 находят
относительную величину магнитного пото-
ка Ф* в функции F* и 7J.
Определяют постоянный коэффициент
частоты вращения
Частота вращения для заданного 7J
определяется по формуле
По найденным значениям Ф* и п* по
номограмме потерь холостого хода (рис.
32.2) находим ДА/* н определяем величину
момента на валу двигателя ,
АГ = 1,03ГФ’ ± ЛМ ,
где ( — ) — режим двигателя; ( + ) —
режим электрического торможения.
После чего строится зависимость
Электродвигатели переменного то-
ка.
Основные параметры асинхронных
электродвигателей имеют следующие
обозначения*.
А/ — вращающий момент на валу, Н • м;
AfH — номинальный вращающий мо-
мент, Н*м;
Р\ — мощность, подведенная к стато-
ру, кВт;
Р2 — мощность на валу электродвига-
теля, кВт;
— ток статора, А;
п — частота вращения, об/мин;
/ — частота питающей сети, Гц;
113
Рис.32.2. Потери холостого хода в относительных
единицах.
выраженная через геометрические раз-
меры, определяется по формуле
лКоб1 , ' , ,(32.6)
pi ~ V2 -60 D^lPnAB>^°
где — диаметр ротора, см; 1р —
длина ротора, см; А — линейная плот-
ность тока, А/см; Вл — индукция в
воздушном зазоре, Тл.
Соответственно та же мощность,
выраженная через электрические пара-
метры, равна
Р1= Плт111Ф/УУ1Ко61С<№р\0-ъ.
(32.7)
При этом магнитный поток электро-
двигателя определяют по формуле
^ф-Лг1 (32.8)
Ф ~ 4,44/И^,'
Расчет характеристик двигателей
переменного тока.
По номинальным данным электро-
двигателей могут быть определены пара-
метры для расчета механических харак-
теристик:
р — число пар полюсов обмотки
статора;
Ш| — число фаз обмотки статора;
А/цус, — пусковой момент на валу
двигателя, Н-м;
Мт„ — максимальный момент на валу
электродвигателя, Н-м;
q — сопротивление фазы статора, Ом;
г2 — сопротивление фазы ротора, Ом;
х0 — индуктивное сопротивление на-
магничивания (холостого хода), Ом;
Х[ — индуктивное сопротивление ста-
тора, Ом;
х2 — приведенное к статору индуктив-
ное сопротивление ротора, Ом;
Ф — магнитный поток, Вб;
Wl — число витков фазы статора;
W2 — число витков фазы ротора;
Аобр Ао62 — обмоточный коэффици-
ент обмотки статора и ротора;
S — скольжение ротора двигателя;
5Н — номинальное скольжение ротора
электродвигателя.
Мощность, подведенная к двигателю,
— частота вращения
п = ^(1 - 5);
— критическое скольжение (при
максимальном моменте)
sK = sH(^ +
* ич МИ
Ми +1+5н>
) /
(32.9)
где Ми — номинальный момент элект-
родвигателя, Н-м
(32.10)
9560Р2н
Мн =---------
н п
Максимальный момент
0,079т1ПфР
^ш»х — г-д—, ’
/(q + Vd +4 )
здесь хк = х1+х|/х0+х2' .
114
ми
Полное сопротивление короткого за-
мыкания
£/ф//1п(^ + £)
*1н *1н
где 11п — пусковой ток двигателя.
Лп\* “н/
Ап (32.11)
+ 0,33~(1-7,,) ].
хн
При наличии параметров ZK и cos у>п
можно рассчитать величины резисторов
для ограничения пусковых моментов н
построения характеристик регулирования
моментов:
Необходимый пусковой момент
при измененном сопротивлении
rK = ZKcos^n; xK=ZKsiny>n.
Добавочное сопротивление резистора
будет равно_____________
Лдоб= ZL-Z^inVn -'•к- <32-12)
Регулирование скорости двигателей с
фазным ротором осуществляется за счет
добавочных сопротивлений (резисто-
ров) во внешних цепях роторов.
Основная зависимость между скольже-
нием 5 и величиной момента на валу
двигателя определяется формулой
2+2Sr,/R2 (32.13)
...2-
_+^+2V1/K2-
где
r2’ - г2'+л'доб -
здесь г'2 и 2f'eoj — приведенные к ста-
тору значения сопротивления обмотки
ротора и внешнего добавочного сопро-
тивления резистора W2; К^2,
— числа витков и обмоточные коэффи-
циенты обмоток ротора и статора.
На прямолинейных участках механи-
ческих характеристик до величины момен-
та 1,ЗЛ/Н величина скольжения 5И может
быть определена по формуле:
где 5И — скольжение по характеристике
с сопротивлением роторной цепи Л2;
5е — скольжение по естественной ха-
рактеристике с сопротивлением ротор-
ной цепи г2.
Величина момента М прн этих усло-
виях определяется по формуле
М _ ЦЛ (32.14)
^2н(*доб+^ ’
При несимметричных величинах со-
противлений ступеней резисторов по фа-
зам
„ _ ЛЛЛБ+ЛБЛС+ЛАЛС
Кдоб.экв ДА + ДВ+ЛС
(32.15)
где ЛА; ЛБ; Rc — величины сопротив-
лений по фазам.
Серия крановых электродвигателей
переменного тока 4МТ.
Все двигатели рассчитаны для эксплу-
атации в условиях открытого воздуха У1;
Tl; XJI1 и имеют степень защиты IP44,
крышки коллекторных люков и клеммных
коробок выполняются с соответствующим
уплотнением. В выводных отверстиях
вставлены резиновые уплотнения для про-
пуска кабелей и обеспечения брызгонепро-
ницаемосги внутренних полостей. В клем-
мных коробках располагаются панели
выводных зажимов. По желанию потреби-
телей электродвигатели снабжаются встро-
енной тепловой защитой.
Охлаждение двигателей производится
снаружи с помощью вентилятора на валу.
Обмотка роторов короткозамкнутых
исполнений электродвигателей выполня-
ется литой из алюминиевого сплава повы-
шенного сопротивления.
Основное конструктивное исполнение
— горизонтальное на лапах с одним
концом вала (IM1001), однако по требова-
нию потребителей двигатели могут постав-
ляться с двумя свободными концами валов.
Двигатели с высотами центров 112—
225 мм имеют конструктивное исполнение
IM2001 — горизонтально фланцевое на
лапах. При этом крепление двигателей
11.5
может осуществляться либо за фланец,
либо за лапы. Двигатели с высотами
центров 112—160 мм имеют вертикально
фланцевое исполнение (IM3001).
Все двигатели рассчитаны на две
группы напряжений 220/380 В и
380/660 В 50 Гц и имеют в клеммной
коробке 6 выводных концов для включения
обмоток соответственно в треугольник или
звезду. Кроме того, двигатели изготовля-
ются на нестандартное напряжение и
частоты, а именно: 500 В 50 Гц; 440 В 60
Гц и 50 Гц; 415 В 50 Di; 380 В 60 Гц.
При колебаниях напряжения в сети от
— 5 до + 10% номинального значения
двигатели должны сохранять номинальную
мощность.
Максимальная рабочая частота враще-
ния электродвигателей с числом полюсов
2р = 4 и 2р = 6—2500 об/мин, с числом
полюсов 2р = 8—1900 об/мин и 2р =
=10—1500 об/мин.
Двухскоростные крановые электро-
двигатели переменного тока.
Двухскоросгные крановые электродви-
гатели переменного тока являются конст-
руктивной модификацией короткозамкну-
тых крановых двигателей основного ряда.
Конструктивно и технологически односко-
ростные и двухскоросгные электродвигате-
ли идентичны и в них используются
Одинаковые узлы и детали. Такими одина-
ковыми узлами являются станины, корот-
козамкнутые роторы в сборе, щиты и
подшипниковые узлы. Отличительными
особенностями двухскоростных двигателей
являются в основном обмотки статора.
В крановом электроприводе могут
применяться только двигатели с двумя
независимыми обмотками на статоре. По-
этому при намотке таких двигателей в
пазах размещаются две обмотки. Обмотка
с большим числом полюсов ближе к выходку
из паза. Обмотка с малым числом полюсов
соединяется в звезду, а обмотка с большим
числом полюсов имеет шесть выводов и
может либо включаться последовательно с
малополюсной обмоткой, либо включается
независимо при соединении в звезду. При
последовательном включении обмоток об-
мотка с малым числом полюсов отключа-
ется путем замыкания между собой ее
зажимов, а обмотка с большим числом
полюсов отключается шунтированием
каждой фазы.
Электродвигатели переменного тока
серии 4А
Для грузоподъемных кранов режим-
ных групп IK—4К, электрических талей,
а также для отдельных типов кранов
режимных групп 5К во все более широких
масштабах начинают применяться элект-
родвигатели единых серии 4А или АИ
различных модификаций. Прежде всего
эти электродвигатели применяются для
привода механизмов подъема и передвиже-
ния электрических талей. При группе
режимов электрических талей 1М—ЗМ с
небольшим ускорением, невысоким чис-
лом включений в час (до 120) и сравни-
тельно небольшим ресурсом по числу
включений за срок службы короткозамк-
нутые двигатели единых серий хорошо
зарекомендовали себя при многолетней
эксплуатации на этих механизмах.
Начиная с 1980 года двигатели единых
серий широко применяются в качестве
приводов передвижения строительных ба-
шенных кранов и кранбалок режимной
группы ЗМ. Наблюдение за этими приво-
дами в эксплуатации, создание методов
выбора двигателей передвижения для кра-
новых механизмов и имеющийся положи-
тельный опыт их использования позволяет
распространить применение короткозамк-
нутых двигателей единых серий для боль-
шой группы кранов общего назначения
режимных групп ЗК—5К для механизмов
передвижения кранов и тележек. Такое
решение дает возможность снизить уста-
новленные мощности двигателей тележек
до необходимых величин, удешевить при-
вод за счет использования двигателей,
изготовляемых крупными сериями и, самое
главное, применить встроенный в двига-
тель механический тормоз взамен отдель-
ного колодочного.
Наилучшими параметрами примени-
тельно к крановому электроприводу обла-
дают двигатели с повышенным скольжени-
ем, обозначенные типом 4АС. По
параметрам механической прочности, сте-
пени защиты от воздействия окружающей
среды, условиям работы с частыми пусками
и торможениями электродвигатели этого
исполнения приближаются к имеющимся
116
на кранах условиям эксплуатации. Если
для механизмов подъема кранов примене-
ние таких двигателей еще недостаточно
обосновано, то для механизмов передвиже-
ния режимных групп ЗМ—4М. с числом
включений в час до 120 эти двигатели
вполне пригодны.
Как и крановые двигатели, двигатели
серии 4АС рассчитаны на питание от сетей
с напряжением 220, 380 и 660 В. Кроме
того, они могут получать питание от
нестандартных напряжений 440 В 60 Гц,
415 В 50 П; и 380 В 60 Гц.
Учитывая относительно высокие пус-
ковые плотности тока электродвигателей
серии 4АС целесообразно для механизмов
с времеием пуска до 3 с применять
двигатели 660 В, включенные в сеть
380 В. Для механизмов передвижения
режимных групп ЗМ—4М не следует
плотность пускового тока иметь выше 30
А/мм2.
Учитывая, что механические тормоза
двигателей серии 4А—4АС не рассчитаны
на частые торможения механизмов с
большим приведенным моментом инер-
ции, процесс торможения должен по
возможности осуществляться самим двига-
телем. В этом случае наилучшими энерге-
тическими характеристиками будут обла-
дать двухскоростные электродвигатели
серии 4А (АИК) с двумя отдельными
обмотками. Эти электродвигатели допу-
скают до 100 пусков и торможений
механизмов передвижения моментом
инерции до 20 /дв и могут быть применены
для значительного числа механизмов кра-
нов общего назначения режимных групп
ЗК—5К. Использование двух независи-
мых обмоток позволяет путем комбинаций
их включения обеспечить регулирование
пусковых и тормозных моментов. Степень
защиты электродвигателей от окружаю-
щей среды IP54—IP44, поэтому фактиче-
ски они могут использоваться и практиче-
ски используются на открытом воздухе,
хотя формально маркируются для катего-
рий размещения У2, Т2 и ХЛ2. По способу
монтажа на механизмах двигатели, ис-
пользуемые на кранах, имеют исполнения
IM 1001, IM 2001.IM 3001 и IM ЗОН.
Ввод кабелей в клеммную коробку
осуществляется через сальниковые уплот-
нения.
32.2. Системы кранового электропривода
Системы управления крановыми меха-
низмами относятся к категории устройств,
находящихся под непрерывным контролем
оператора, т.е. в этих системах выбор
момента начала операции, скоростных
параметров и момента окончания операции
осуществляется лицом, управляющим ме-
ханизмом. В свою очередь система управ-
ления должна обеспечивать необходимую
последовательность переключения для
реализации желаемых скоростных пара-
метров, предотвращать при этом недопу-
стимые перегрузки и обеспечивать надле-
жащую защиту.
Механические свойства электроприво-
дов характеризуются механическими ха-
рактеристиками — зависимостями частоты
вращения от момента на валу. Если
характеристики построены в % от номи-
нальных значений, они называются типо-
выми и распространяются на интервал
номинальных мощностей. Все многообра-
зие различных систем управления может
быть разделено на следующие группы [1 ]:
1. управляемые непосредственно сило-
выми кулачковыми контроллерами, где
весь процесс управления, включая выбор
необходимых ускорений, осуществляется
исключительно оператором;
2. управляемые кнопочными постами,
Где возможности управления ограничены
конструктивными особенностями поста и
заданной программой разгона (торможе-
ния);
3. управляемые сложным комплект-
ным устройством (магнитным контролле-
ром с использованием преобразователя
энергии или без него). В этом случае
оператор выбирает только необходимые
скорости, а процессы разгона, торможения
и необходимые промежуточные переклю-
чения осуществляются автоматически.
В соответствии с приведенной класси-
фикацией в крановом электроприводе
применяются следующие системы управ-
ления:
К-ДП—электропривод постоянного
117
тока с управлением при помощи силового
контроллера;
МК-ДП—электропривод постоянного
тока с управлением при помощи магнит-
ного контроллера;
ТП-ДП—электропривод постоянного
тока с питанием и управлением при
помощи тиристорного преобразователя;
ГД —электропривод постоянного тока
по системе ГД (Леонарда);
МП-АДК—электропривод переменно-
го тока с короткозамкнутым двигателем,
управляемым магнитным пускателем;
К-АДК—электропривод переменного
тока с короткозамкнутым двигателем,
управляемым силовым контроллером;
МК-АДД—электропривод переменно-
го тока с двухскоростным двигателем,
управляемым магнитным контроллером;
К - АД Ф —электропривод переменного
тока: двигатель с фазным ротором, управ-
ляемый силовым контроллером;
КД-АДФ —электропривод переменно-
го тока: двигатель с фазным ротором,
управляемый силовым контроллером с
динамическим торможением самовозбуж-
дением;
КИ-АДФ—электропривод переменно-
го тока: двигатель с фазным ротором,
управляемый силовым контроллером с
тиристорным импульсно-ключевым регу-
лированием скорости;
МКП-АДФ—электропривод перемен-
ного тока: двигатель с фазным ротором,
управляемый магнитным контроллером с
торможением способом противовключе-
ния;
МКД-АДФ —электропривод перемен-
ного тока: двигатель с фазным ротором,
управляемый магнитным контроллером с
динамическим торможением способом са-
мовозбуждения;
МКБ-АДФ—электропривод перемен-
ного тока: двигатель с фазным ротором,
управляемый магнитным контроллером с
бездуговой коммутацией и импульсно-
ключевым регулированием скорости;
ТРН-АДФ—электропривод перемен-
ного тока: двигатель с фазным ротором,
управляемый тиристорным регулятором
напряжения;
МКИ-АДФ—электропривод перемен-
ного тока: двигатель с фазным ротором,
управляемый магнитным контроллером с
тиристорным импульсно-ключевым регу-
лированием скорости;
ПЧН-АДД —электропривод перемен-
ного тока: двигатель двухскоротной корот-
ко-замкнутый, управляемый тиристор-
ным преобразователем частоты.
323. Технико-экономические обоснования
выбора системы управления для кранов
Выбор системы управления для крано-
вых механизмов осуществляется на основе
анализа сравнительных технических дан-
ных (табл. 32.2), а именно: диапазона
регулирования, способа управления, ре-
сурса (уровня износостойкости), диапазона
возможных мощностей электроприводов,
показателей энергетики и динамики, а
также дополнительных данных, определя-
ющих условия эксплуатации электропри-
водов. Экономическая оценка систем уп-
равления должна базироваться на
принципе минимальных расходов, связан-
ных с первоначальными затратами (по
табл. 32.3.), эксплуатационными затрата-
ми на ремонт, а также затратами энергии,
потребляемой из сети на разгон и тормо-
жение крановых механизмов за период
эксплуатации до капитального ремонта (10
лет). Выбирается система, обладающая
наилучшими экономическими показате-
лями. Учитывая, что размещение преобра-
зовательных агрегатов или полупроводни-
ковых преобразователей на кранах
сопряжено с определенными трудностями,
может оказаться необходимым и целесооб-
разным применить систему, не обладаю-
щую оптимальными экономическими по-
казателями [2,3,4].
Литература
1. Алексеев Ю.В., Богословскийй А.П.
и др. Крановое электрооборудова-
ние./Справочник. М.: Энергия. 1979.
290 с.
2. Богословский А.П., Певзнер Е.М. и
др. Электрооборудование кранов. М.; Ма-
шиностроение. 1983. 310 с.
3. Яуре А.Г., Богословский А.М.,
118
1 Условное обозначение системы | Электроприводы переменного тока ки- АДФ Сеть переменного тока 1 _ .... • $ § 1:10 I Регулирование скорости выше номинальной отсутствует 1 _ ... _ _ _ ... С фазным ротором 1,4-15 ' 120 2-10*5 901 ГО оо 00£ Ч" *
кд- АДФ • § а г* ' h4 1 1:3 1 10-22 J § 1 901-г ; 1 0,2 10й г- © ч-
К-АДФ • & X & X & X 1,4-22 1 § ь гч ъ сч о г- © © <ч
1 мтк- 1 АДД • а а Г J г-1 | *эн ! Двухскоростной короткозамкнутый двигатель L _ Г8Г0 о 24 ! 1010й 1 S гч О 300 *
пчн- АДД • S 5 ? 1 10-40 ] 1 240 J | 901-01 901-1 2 3500 1 © гч ©
мк- АДД • а а I 0,7-30 J о <ч 1 90I-S 1 ъ © о © гч m
К-АДК • § § § * и X 1 । Короткозамкнутый асинхронный двигатель i 0,7-10 J 8 & ГЧ 901 Z‘0 о Г4
-ни • о X о X S 1 0,7-10 ] 8 ъ 0,2-106 © гч о -
пчи- АДК • « о (Ч т Гоя-ог | 8 & о 4-106 £ 8 © ОС о ©
1 Электроприводы постоянного тока j г • а а 1:20 * Постояного тока j независимого возбуждения 20-300 | 8 <*3 | 20 10йJ § гч 8 | 2600 I гч
тп-дп • 5 а 1:20 ГО * 1 50-300 | 8 <*3 pOl-OZ 1 iot-г О 1 5000 I 8 8
мк-дп Сеть постоянно- го тока « а а * (Ч * последовательно- го возбуждения 1 021'01 | 360 | 20-106 | «Oil о 5,W
к-дп « 5 § * <ч гч LeL’LJ 8 ь ь © оо © г- гч
Параметры Источник питания Способ управления | 1-3 квадрант | 1 2-4 квадрант | 1 ниже номинальной । скорости 'выше номинальной скорости Г пускового момента 1 Исполнительный двигатель Диапазон мощностей,кВт | Частота пусков в час Ресурс по числу включений без тока | Коммутационная износостойкость циклов В. О. Удельная масса аппаратуры кг/кВт на среднюю мощность Стоимость аппаратуры, руб. средняя ♦** | Среднее время восстановления после отказа, час Время наладки при вводе j в эксплуатацию, час 1
Зона регулирования Наибольшие параметры регулирования
119
X
Е
X
M
§
'B
tl
1 Условное обозна чение систем ы Взрывобезопасные краны ! мк-АДД | Сеть переменного тока • 3 3 чг Б Z сч । . « о « А з ЦП 1.0-15 § 0,5-10» Ь © 8 8 Г- со во
МП-АДК « S ё ё ё ё Коротко- замкнутый 1 | гг-9‘о S 0,5-10» | 0,5-10» сч сч, Ч1
Электроприводы переменного тока МКДИ- | АДФ * 3 3 1 1:10 & Z сп С фазным ротором до 12x11 | 8 1 901-01 90b I во | 2000 во со
1 мки- | АДФ • § 3 i 1:10 S Z 1.4-80 | 3 сч 1 901-01 901-1 о. 1 во
МКД-АДФ; АДД • 3 3 1:12 От1,6:1 до 2:1 РЧ 22-55 § 1 90I-S 901 ГО о Р 00£1 | ю сч
ТРН-АДФ • 3 3 о Регулирование скорости выше номинальной отсутствует i 10-120 | 8 1 901-01 901г о | 2000 | сч 3
МКБ- АДФ • 3 5 во со 15-100 | § 20-10» | ь о | 0021 во хв
МКД- АДФ • 3 3 во со 10-160 | 3 сч 1 901-01 1-10» о. 8 во ч» во
ВТ-АДФ • ч 3 во сч 10-30 | о сч 5-10» | 0,5-10» о. 1000 | ч-
1 мкп- | АДФ • Б Z Б Z чг 3-100 | 3 сч I 90b 01 90Ь1 8 ч-
Параметры Источник питания | Способ управления | | 1-3 квадрант ] 2-4 квадрант | ниже номинальной скорости выше номинальной скорости j пускового момента | Исполнительный двигатель Диапазон мощностей,кВт | Частота пусков в час | Ресурс по числу включений без тока | Коммутационная износостойкость циклов В.О. Удельная масса аппаратуры кг/кВт на среднюю мощность Стоимость аппаратуры, руб. средняя *** | Среднее время восстановления после отказа, час Время наладкн при вводе в эксплуатацию, час
Зона регулирования Наибольшие параметры регулирования
Примечания: только нз кабины; из кабины и с пола; по состоянию цен на 1-07.89 г.
Таблица 32.3
Сравнительные экономические данные системы электроприводов
I Элементы электропривода Диапазон мощностей электропривода, кВт
0,7—2,0 2—5 5—12 12—30 30—70 70—150 свыше 150
Сдв, руб/кВт* — электродвигателя постоянного тока — 120 72 38 28 26 25
—с фазным ротором — 50 28 17 15 13 11
—двухскоростной короткозамкнутый 70 60 40 28 25 — —
Сс. руб/кВт* —комплект магнитного пускателя 10 6 5 — — — —
—аппаратуры силового кулачкового контроллера 20 10 5,5 3,0 — — —
—аппаратуры магнитно- го контроллера 100 75 40 16 10 7,5 6,5
—питания и управления системы Г-Д — 120 70 42 32 22 20
—питания и управления системы ТП-Д — 250 200 80 50 32 30
—питания и управления системы ПЧН-АДД — — 320 150 65 — —
—аппаратуры управле- ния системы ТРН-АДФ — — 200 80 45 32 —
-МКИ-АДФ — — 55 28 — — —
* Приведенная в тайл, удельная стоимость соотаегствует уровню цен по прейскурантам 1988—1989 гг.
Певзнер Е.М. Электроприводы судовых
грузоподъемных механизмов. Л.: Судо-
строение. 1971. 184 с.
4. Богословский А.П., Певзнер Е.М.,
Туганов М.С., Яуре А.Г. Системы тири-
сторного управления судовыми электроме-
ханизмами. Л.: Судостроение. 1978.232 с.
5. Яуре А.Г., Певзнер Е.М. Крановый
электропривод./Справочник. М.: Энерго-
атомиздат. 1988. 344 с.
б. Певзнер Е.М., Яуре А.Г. Эксплуа-
тация крановых тиристорных’ электропри-
водов. М..- Энергоатомиздат. 1991. 104 с.
120
121
ГЛАВА 33. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ
33.1. Статические нагрузки
Исходными параметрами выбора элек-
тродвигателей и аппаратуры к ним явля-
ются следующие: мощность статической
нагрузки Ра при подъеме и перемещении
груза, крана, тележки; режим работы
механизма по ГОСТ 25835-83 согласно
гл.31 (табл.31.1); номинальная скорость
подъема Уп, перемещения Гр расчетное
ускорение при разгоне.
Режим работы электрооборудования и
его составные части выбирают согласно
классификации и режиму работы кранов,
приведенному в гл. 31.
Номинальные скорости перемещения
задаются заказчиком и выбираются с
учетом оптимизации параметров кранов.
Определение нагрузок установившего-
ся движения или покоя крановых механиз-
мов при подъеме, спуске и перемещении
грузов приведено в гл. 8 и 9.
Исходя из номинального натяжения
каната, статическая мощность (кВт) на
валу электродвигателя подъемной лебедки
при подъеме груза определяется по форму-
ле
= 9'81<ОТФ * м-у/п <33-В
СГЛ1 103утп ’
где /Ирр — масса поднимаемого груза,
кг; nify — масса крюковой подвески,
захвата, спредера, грейфера или грузо-
подъемного магнита, кг; Уп — номи-
нальная скорость подъема груза, м/с;
г)— КПД канатной системы и механиз-
ма при подъеме номинального груза;
значения полного КПД механизма
подъема приведены в гл.8 (пояснения к
формуле 8.9); тп— коэффициент числа
механизмов, поднимающих груз.
У крюковых кранов с одной лебедкой
подъема коэффициент тп = 1. У кранов с
двумя лебедками подъема и общим грузо-
вым канатом тп = 2 (контейнерные
краны, краны со специальными захвата-
ми). У кранов с двумя лебедками с
одинаковым передаточным числом и двумя
независимыми подъемными канатами и
общей траверсой тп = 1,8. У кранов с
двухканатным грейфером для замыкаю-
щей лебедки в процессе замыкания грей-
фера тп = 1. При подъеме груженого
грейфера совместно с замыкающей лебед-
кой тп = 1,8 для обоих лебедок.
Статическая мощность (кВт) на валу
электродвигателя механизма передвиже-
ния крана (тележки), исходя из полного
статического сопротивления передвиже-
нию крана (см.гл.9), определяется
выражением
р = 2^
стг 103<
Раскрывая это выражение, с учетом
того, что полное статическое сопротивле-
ние передвижению крана является
суммой сопротивлений от сил трения И^,
от действия ветра и от уклона путей
= Жтр + W, + wr
получаем следующие формулы для
рачета статической мощности на валу
электродвигателя:
а) механизма передвижения крана
(тележки), работающего в помещении при
отсутствии ветровой нагрузки
_ (т+т^+т^У^
стг 10^
<33S
где т — масса передвигающегося меха-
низма (крана, тележки), кг; —
масса груза, кг; — масса грузового
захвата, кг; Уг — скорость передвиже-
ния, м/с; g = 9,81 м/с2 — ускорение
свободного падения; г/— КПД механиз-
ма (см.гл.9); у>п — коэффициент трения
в подшипниках опор вала ходового ко-
леса, значения см. в гл.9, пояснения к
формуле <9.1Jy; dn — диаметр по по-
садке подшипника ходового колеса, м;
Dk — диаметр ходового колеса, м; при
отсутствии исходник данных обычно
для расчетов принимается dn / Dk =
•=0,25; ц — коэффициент трения качения
колеса по рельсу, значения даны в гл.9
(табл.9.3); — коэффициент трения
реборд, значения приведены в гл.9
122
(табл.9.2); mK — число механизмов пе-
редвижения; Р — уклон рельсового пу-
ти тележки или крана, см.формулу
'(9.13).
б) механизма передвижения крана
(тележки), работающего на открытом
воздухе
9,81(m+mip+ntry)Vr..
^СГ.Г = -------- о ----------Х
, » <33.3>
1 И ₽ п 10V".
где We — среднее усилие, действующее
на механизмы крана и груза от ветра,
Н.
В соответствии с ГОСТ 1451-77 среднее
усилие на кран от ветра Wb определяется
по формуле
= P,SK
где Рв — распределенная ветровая на-
грузка на кран и груз, Па; SK — рас-
четная площадь крана или груза, м2.
Рв = q, Кя Св П1 ,
где 9В — динамическое давление на
высоте Юм над поверхностью земли,
Па; Кя — коэффициент высоты; Св —
коэффициент лобового сопротивления;
П) — коэффициент нагрузки.
9. =pV2/2,
здесь р — плотность воздуха 1,225
кг/м3; V, — скорость ветра у земли,
м/с.
Для рабочего состояния кранов, ис-
пользуемых в ветровых районах 1—4 по
ГОСТ 1451-77,9в принимается равным 125
Па. Соответственно коэффициенты Kt=
=1,27; С» = 1; л, = 1. Распределенная
ветровая нагрузка принимается равной
Рв = 1,27x125 = 160 Па.
Расчетная площадь груза (м2) может
быть определена по формуле
SK = O,1V^ . (33.4)
Таким образом, общая формула мощ-
ности статической нагрузки передвижения
крана имеет вид
V.
Рст г = Hfy tg(w+wn>+wrPx
х(
Кр+Р)+ 16(/m^+/m)3]3’5)
и может быть использована для кранов
любого типа, кроме судовых нли рабо-
тающих в портах.
33.2. Выбор частоты вращения
Первым этапом выбора исполнитель-
ного электродвигателя кранового механиз-
ма является установление номинальной
частоты вращения. Для механизмов пере-
движения всех режимных групп оптималь-
ная синхронная частота вращения элект-
родвигателей переменного тока с фазным
ротором 1000 мин-1, двигателей постоян-
ного тока 800—1000 мин-1. Для механиз-
мов передвижения режимных групп 2М-
ЗМ оптимальная синхронная частота
вращения короткозамкнутых электродви-
гателей 3000 мин-1; если эта частота
вращения электродвигателя не может быть
реализована, следует применять электро-
двигатели с синхронной частотой вращения
1500 мин-1. Для механизмов передвиже-
ния режимных групп ЗМ-4М оптимальная
синхронная частота вращения двухскоро-
стных короткозамкнутых электродвигате-
лей — 1500 мин-1.
Для механизмов подъема с использо-
ванием двухскоростных короткозамкну-
тых электродвигателей их синхронная
частота вращения, соответствующая номи-
нальной скорости подъема, должна прини-
маться равной 1500 мин-1. Для механиз-
мов подъема режимных групп ЗМ-4М с
использованием двигателей переменного
тока с фазным ротором их синхронная
частота вращения выбирается 1000 мин-1.
Эти же двигатели используются для меха-
низмов режимных групп 5М-6М мощно-
стью до 40 кВт. Для механизмов подъема
режимных групп 5М-6М мощностью свыше
40 кВт следует применять электродвигате-
ли постоянного и переменного тока с
частотой вращения 500—750 мин-L
Для взрывобезопасных двигателей ча-
стота вращения 1500 об/мин при мощно-
сти до 1,0 кВт и 1000 об/мин при
мощности свыше 1,0 кВт.
123
333. Выбор двигателей передвижения
Выбор электродвигателей для меха-
низмов передвижения режимных групп
1М-5М осуществляется по условиям пуска
с заданным ускорением. Величина расчет-
ной мощности электродвигателя Рр (кВт)
должна быть равна или ниже номинальной
мощности выбираемого электродвигателя
переменного тока при относительной про-
должительности включения ПВ 40% J и
"ДВийисля постояннбгб"токапри ПВ 25%
О.бб^т+т^+т^У^ У" г
Р 103тк9 1.75 ’(33.6)
где т — масса перемещаемой конструк-
ции, кг; — масса груза, кг; —
масса грузозахватного органа, кг; Иг —
линейная скорость горизонтального пе-
ремещения, м/с; ар — расчетное уско-
рение, м/с2 (см.гл.31); тк — число
приводов механизма; у — КПД меха-
низма; Рстг - мощность статической
нагрузки одного привода, кВт. При этом
для фазных двигателей ар > Уг/5, а
для короткозамкнутых ар > Уг/3.
Как следует из данных, приведенных
в разд.ЗЗ. 1, при движении крана (тележки)
в помещении сопротивление движению (Н)
можно с достаточной точностью принять
равным
т+т^+т^
10
а при движении на открытом воздухе и
условии 70% расчетного сопротивления
ветровой нагрузки
т+т„.+т~
ТУИ =----?----
н 4
имея ввиду, что мощность статической
нагрузки равна
р w«vr
ст “ 10»иЛ ’
деличина расчетной мощности (кВт)
для механизмов передвижения может
быть определена по формулам.:
помещение
(т+тгр+тгу)(11,5ар+1)Иг
р = 1,7510*тл <33-7)
открытый воздух
(т+тп>+тгу)(4,6ар+1)Иг
Р? 7103тк>7 ‘ (33-8)
Величина расчетного ускорения ар
выбирается по данным гл.31 (табл.31.3,
31.4 и 313).
Выбор электродвигателей для меха-
низмов передвижения режимной группы
6М осуществляется по условиям пуска на
границе условий сцепления колес с рель-
сами (у> = 0,2) при числе пусков в час,
соответствующем нормативным данным
этой группы, т.е. числу включений в час
360 и относительной продолжительности
включений ПВ 60% [1 ].
Расчетная мощность двигателя (кВт)
механизма передвижения группы 6М оп-
ределяется по формуле
р —
р_ з.б юХч
у/lOONVfl
где а — отношение числа приводных
колес к общему числу колес.
Расчетная мощность, найденная по
формуле (33.9), должна быть равна или
меньше номинальной мощности двигателя
переменного тока при относительной про-
должительности включения ПВ 60% и
двигателя постоянного тока ПВ 40%.
Электродвигатели механизмов пере-
движения режимных групп 1М-4М, в том
числе короткозамкнутые, выбранные по
номинальным параметрам, подлежат про-
верке по условиям обеспечения сцепления
колес с рельсами.
Электродвигатели механизмов пере-
движения режимных групп 5М подлежат
проверке по условиям обеспечения сцеп-
ления колес с рельсами, а также проверке
тепловой нагрузки при предельной произ-
водительности для данной группы.
Электродвигатели передвижения кра-
нов режимной группы 6М, выбранные с
использованием формулы (33.9) в допол-
нительных проверках не нуждаются.
33.4. Выбор двигателей подъема
Выбор электродвигателей для меха-
низмов подъема осуществляется по расчет-
ному параметру мощности Рр (кВт), кото-
рая должна быть равна или меньше
124
соответствующего значения номинальной
мощности электродвигателя постоянного
или переменного тока при режиме работы
пв4о%.
Р₽ = «Wc • <ЗЗ.Ю)
где Ки — коэффициент использования
в зависимости от типа поднимаемого
груза; для крюкового крана Кк = 0,7;
для грейферного крана К„ — 0,8; для
контейнерного крана Ки = 0,75; для
магнитного крана Ки = 0,75; Ks —
коэффициент запаса иа условия работы
при повышенной температуре окружа-
ющей среды (в металлургическом про-
изводстве до + 60'С) или непредвиден-
ные перегрузки более интенсивного
использования; К3 = 1 для механизмов
режимных групп 1М-4М; К3 = 1,2 для
механизмов режимной группы 6М и ме-
таллургических механизмов режимной
группы 5М, работающих при темпера-
туре окружающей среды выше + 40‘С
до + 60*С; Кр — коэффициент исполь-
зования электродвигателей при регули-
ровании скорости, Кр = 1 для систем
ГД, тиристорных приводов постоянного
тока и частотно регулируемых электро-
приводов. Для систем с параметри-
ческим регулированием скорости зна-
чения Кр указаны в табл.33.1; Кг —
коэффициент относительной продолжи-
тельности включения (см.табл.33.2);
Хпр — коэффициент дополнительных
пускотормозных нагрузок (см. табл. 33.2);
Рст — мощность статической нагрузки
при подъеме номинального груза с но-
минальной скоростью, кВт.
Двигатель постоянного или перемен-
ного тока, выбранный с использованием
формулы 33.10 для режимных групп
1М-ЗМ, проверяется по условиям надеж-
ного пуска
9560Рст 9560 1,4Рн
«ст «н <
< 0,55Мп < 0,68Ммин, (33.11)
где. пст — частота вращения электро-
двигателя при мощности статической
нагрузки; Р„, Рн и пн — номинальные
параметры электродвигателя постоян-
ного тока при ПВ 25% или переменного
тока с фазным ротором при ПВ 40%;
М„ — пусковой момент короткозамк-
нутого двигателя, Н-м; Ммии — мини-
мальней момент в процессе пуска ко-
роткозамкнутого двигателя. При
невыполнении неравенства (33.11) вы-
бирается электродвигатель большей
мощности или снижается Рст.
Электродвигатели короткозамкнутого
типа (односкоростные и двухскоростные)
механизмов подъема режимных групп
ЗМ—4М проверяют на обеспечение цикла
по теплу.
Электродвигатели постоянного и пере-
менного тока с фазным ротором режимных
групп 5М и 6М проверяют на обеспечение
цикла по теплу. Электродвигатели посто-
янного и переменного тока с фазным
ротором режимных групп 1М—4М тепло-
вой проверке не подвергаются.
33.5. Проверка двигателей передвижения
по сцеплению в процессе их выбора
Проверка двигателя передвижения по
условиям сцепления в процессе его выбора
производится исходя из общих условий
движения без нарушения сцепления по
ниже приведенным формулам. Оконча-
тельная проверка всего электромеханиче-
ского комплекса по сцеплению осуществ-
ляется по указаниям гл. 9.
Общие условия движения без наруше-
ния сцепления соответствуют уравнению
(ра8(т+т1у)Иг А^пмин^н
X^-IO3»; м»рр (33.12)
0,6б(т+т1у+тгр)И1др Р„
Х[ КР, +1,75 •
Эта формула в преобразованном виде
^пмин^н
0.9 0,72
х(°.6баР+1,75Кх) + Кх ’
где Кх — для помещения — 10; для
открытого воздуха—4. Мпмин определя-
ется по механической характеристике,
если иа ией возможно движение без
125
груза. Конкретные условия обеспече-
ния сцепления определяются следую-
щими формулами:
— для электродвигателей с регулиру-
емым пусковым моментом механизмов,
работающих в помещении,
(т+т„)
а—------2—-0,038>
(m+m Ф/Ягр)
мпми1Л (33.13)
>-- (0,35^+0,027);
— для электродвигателей с репетиру-
емым пусковым моментом механизмов,
работающих на открытом воздухе,
против ветра
(м+мгу)
аг—------0,158>
(m+m^+mrp)
по ветру
(m+m )
аг—-----2—-+0,158 >
(m+mjy+m^)
1/ р
>_^r(0’58a«"+0’114);
(33.14)
— для короткозамкнутых электродви-
гателей без регулирования пускового мо-
мента, работающих в помещении
(m+m„)
,33J!-
— для короткозамкнутых электродви-
гателей без регулирования пускового мо-
мента, работающих на открытом воздухе,
против ветра
(m+m_.) (33.15)
а-------2__0,386> 1,16а-,
(m+m^+mrp) р’
по ветру
(m+m_.) (33.16)
а-------—г-0,07 > 1,16апоп;
(т+Мгу+Мгр) доп
— для электродвигателей взрывобезо-
пасных механизмов, работающих в поме-
щении, включая К*. = 1,5,
(m+m„)
а-—-------0,133 > 0,33V,; (33.17)
(m+m^+mrp) ”
— для электродвигателей взрывобезо-
пасных механизмов передвижения мостов,
работающих на открытом воздухе,
против ветра
(т+т)
а-------—г-0,55 > 0,27V.,
(т+т +т^) г
Таблица 33.1
Коэффициенты использования электродвигателей при регулировании скорости
Группа режимов Коэффициент использования Ко при системе регулирования Относительное время работы на малой скорости в % от общего времени работы за цикл
Системы с торможением противовклю- чением постоянно- го и переменного тока Системы с динами- ческим торможени- ем постоянного и переменного тока Двухскоростные короткозамкнутые электродвигатели
1М-ЗМ 1.3 1,15 1,2 50
4М 1,22 1,2 1.2 25
5М 1,15 1,05 — 15
6М 1,08 1.0 — 7
z Таблица 33.2
Коэффициенты режимов работы электроприводов подъема
Группа режимов *р Расчетное число включений (пус- ков) в час N Кг Кпр
ЗМ 0,25 90 0,82 1.0
4М 6,4 120 0,95 i.i :
5М 0.4 240 1,05 1,25
6М 0,6 360 1,2 1.4
126
по ветру
<33.18,
Расчетное ускорение ар и допустимое
ускорение при движении по ветру прове-
ряются на возможность их реализации в
реальных условиях разгона.
Максимально допустимая величина
ускорения, обозначаемая а^, должна
быть меньше фактического ускорения,
развиваемого электроприводом. При этом
должно соблюдаться условие
^доп ^рб
9,55ткп„(М'п+М„—)
=С„, "(33.19)
•раз »
где М'п — средний пусковой момент,
при котором возможно начать разгон.
Выполнение неравенства обеспечива-
ется выбором надлежащих значений М'п,
т*. п„, М^. Для обеспечения выпол-
нения неравенства необходимая величина
добавочного момента инерции опреде-
ляется по формуле
Мст
9,55(М'П+МСТ)—-
“доп
91У?(т+тгу+0,7тгр)
(+ ) — для открытого воздуха.
При этом для короткозамкнутых элек-
УТ
тродвигателей величина-=,тмз не ДОл-
адоп
жна превышать 3 с и большое время
разгона существенно ограничивает допу-
стимое число пусков в час по условиям
нагрева.
При определении параметра
т+т^/т+т^+Щф следует учитывать
отношение давления на колесе в наихуд-
ших сочетаниях, т.е. в знаменателе под-
ставляются максимальные значения, а в
ходовое колесо с менее нагруженной
стороны крана (в козловых кранах с
консольным подвесом груза — на опоре
стороны противоположной грузу; в пор-
тальном кране — на опоре, противополож-
ной вылету стрелы, и т.п.). У кранов,
работающих на открытом воздухе,тележки
должны иметь а = 1 и мосты должны
иметь а = 1 при пролете более 22 м. У
взрывобезопасных кранов, работающих в
помещении, тележки должны иметь а = 1.
У взрывобезопасных кранов, работающих
на открытом воздухе, мосты должны иметь
а - 1, а тележки должны иметь жесткую
связь с путями [10 ] или канатную тягу.
Для механизмов, у которых использу-
ется способ сложения механических харак-
теристик со связью через рельсовый путь
и при этом часть электроприводов нахо-
дится в тормозном режиме, имеются
следующие ограничения по сцеплению:
такие системы не могут применяться для
кранов, работающих на открытом воздухе;
в помещении использование таких систем
для мостов возможно при а -1; для
передвижения тележки в помещении при-
менение возможно прй~о = 1 и
m+nt~/m+mty+mr[)> 0,4. Если оконча-
тельно выбранный короткозамкнутый
электродвигатель механизма передвиже-
ния имеет чрезмерно большой пусковой
момент Мп, его ограничение для получения
необходимого ускорения может быть
осуществлено: уменьшением в 1,73 раза
путем использования двигателя с номи-
нальным напряжением 500 В в сети 380 В;
или уменьшением в 3 раза путем исполь-
зования двигателя с номинальным напря-
жением 660 В в сети 380 В; до необходимых
значений — добавочными невыключаемы-
ми резисторами в цепи статора или
включением последовательно (встречно) с
обмоткой статора вторичной обмотки от-
дельного трансформатора.
33.6. Тепловая проверка выбранных двига-
телей постоянного и переменного тока с
фазным ротором способом эквивалентно-
го КПД [5]
числителе минимальная часть массы кон-
струкции механизма, которая давит на
В основе метода лежит использование
127
Рис.33.1. Эквивалентный КПД электропривода: 1 — системы ПЧН-АДД; ТПДП; ГД;
2 — системы КД-АДФ-.МКД-АДФ; МКБ-АДФ; К-ДП; МК-ДП; 3 — системы К-АДФ;
МК-АДФ; МКП-АДФ; КИ-АДФ; МКИ-АДФ; ТРН-АДФ; ТРНД-АДФ.
показателя эквивалентного КПД, являю-
щегося обобщенным параметром, характе-
ризующим энергетические свойства систе-
мы электропривода и общие потери
энергии в главной цепи электропривода.
График зависимости эквивалентного КПД
— как функции от приведенной
частоты включений в час представлен на
рис. 33.1.
Величину приведенного числа включе-
ний механизма находят по формуле
1 гг 91("1+т1у+"1п>)*'2 * * * * * В
* да /г?дт_
Nnp~NKeim lt2/aB ' ’
(33.20)
где /д, — момент инерции ротора элек-
тродвигателя, кг-м2; — масса гру-
за, кг.
В системах с торможением способом
противовключения вместо А^ц, в формулу
33.20 подставляется
Для механизма передвижения крана
Мф принимается равной 0,85 номинальной
грузоподъемности, для механизма
передвижения тележки — 0,7 номиналь-
ной грузоподъемности; для механизма
подъема — 0,5 номинальной грузоподъем-
ности. N — нормированное число включе-
ний в час для соответствующей режимной
группы механизма; Кщ — коэффициент
приведения числа включений в час к числу
пусков до номинальной скорости.
Расчетную мощность электродвигате-
ля, учитывающую все условия изменения
теплового режима в цикле при заданном
числе включений, регулировании, измене-
нии относительней продолжительности
включения и других факторов, определяют
по формуле
„ 03.21)
р ^o(1.2573„-0,25731[bS) ’
где Ки — определяется для механизма
подъема по разделу 33.4; для передви-
жения крана Ки = 0,85; для передвиже-
ния тележки = 0,7; Ар — коэффи-
циент добавочных потерь
регулирования. Для системы ГД, систем
с питанием от тиристорных преобразо-
вателей постоянного тока и частоты
Рис.33.2. Коэффициент условий охлажде-
ния двигателя: 1 — МТ, 4МТ; 2 — D = 800
128
К_= 1; для остальных систем значения
Кр приведены в табл. 33.1; К3 — коэф-
фициент запаса (см.раздел 33.4); Ко —
коэффициент условия охлаждения
(см.рис.33.2); Кн — коэффициент доба-
вочных потерь холостого хода. Для си-
стем с питанием двигателя от сети
- 1, для систем с питанием двигателя
постоянного тока от преобразователя
Ии+U
«„(1+0,4/е,,) ’
>!„ — эквивалентный КПД электро-
привода, определяется по рис.33.1;
<7жв.б — базовый эквивалентный КПД,
т.е. КПД в статическом режиме;
7эп.б = 0,76 — для электроприводов с
торможением противовключением и си-
стем с тиристорными регуляторами на-
пряжения; Чза.б = 0,81 — для систем с
динамическим торможением перемен-
ного тока; Пэка.б = 0,94 — для систем
тиристорных электроприводов постоян-
ного тока; >?экв.б = 0,9 — для систем с
параметрическим регулированием по-
стоянного тока.
Если предварительно выбранный элек-
тродвигатель имеет номинальную мощ-
ность ниже определенной по формуле
(33.21), выбирается электродвигатель
большей мощности или изменяются пара-
метры (статическая мощность, режим
использования).
33.7. Тепловая проверка предварительно
выбранного двигателя по расчетным та-
хограммам способом среднеквадратичных
потерь
Тепловая проверка производится на
постоянном токе по полным потерям якоря;
на переменном токе для двигателей с
фазным ротором раздельно по полным
потерям статора и ротора. Эта проверка по
своим конечным результатам близка к
проверке способом эквивалентного КПД и
может дать белее точные результаты при
высоких значениях частоты пусков и
торможений.
Постоянный ток.
Для предварительно выбранного дви-
гателя по каталогам, справочникам и
технической литературе определяют номи-
нальную энергию потерь (Втс): в обмотке
якоря
Лоя=36Л2гяен ,
где JH — номинальный ток якоря, А,
при относительной продолжительности
включений ен % ПВ; гя — сопротивле-
ние обмотки якоря, нагретого до рабо-
чей температуры, Ом; энергию потерь
в сердечнике якоря, приведенную к об-
мотке якоря 36
( 0,7 — коэффициент приведения );
энергию добавочных потерь, пропорци-
ональных току якоря и напряжению 36.
О.^добА •
Величины номинальных потерь Р*^ и
рдаб.н определяют по каталогам и [1].
В номинальном режиме при допусти-
мой температуре нагрева якорь рассеивает
допустимую энергию потерь, отнесенных
к времени 3600 с
/ \ 2 ✓ \ 2
, , (АС) (Па+Пн)
^ижЗвен[/Л^ 2nH j +
IE.} Af£
+0,7ДРжяи^ 1+0,7ДРдо<^]
при Мх = Ми, пх = л,, и Мнин = МХЕХ
потери в якоре номинальные.
Мн, Пи, "н — номинальные данные
двигателя.
По тахограмме для фактических зна-
чений Мх, л*, Ех и «р, определяются
составляющие потерь при пуске, регулиро-
вании скорости Ех и любых внешних
нагрузках Мх.
Энергия пусковых и тормозных потерь
+0ЛА7*»» Крт.
129
здесь величина | определяется по дан-
ным,приведенным в 31.2 (см.гл.31).
Под знаком £ объединяется сумма
потерь энергии при всех разгонах и
торможениях за 1 цикл, приведенные к
конечным значениям разгона и торможе-
ния.
Время разгона или торможения
(^мех"*" 1 '2^дв)(лхк—^н)
'рт 9,5(Л/ср^Л/ст) ’
гце
МХН+МХЖОН
Мср.х= 2 ’
Лхк-Лхн
«ср.х=---2---: ’
здесь пи, Мхн — начальные значения
момента и частоты вращения при раз-
гоне и торможении.
По механическим характеристикам
электропривода определяют п**, М№ —
конечные значения момента и частоты
вращения при разгоне и торможении.
Мп при разгоне принимается равным
А/Стат, при торможении Ма - 0.
Мспт — момент статических нагрузок,
соответствующих мощности статической
нагрузки Н м.
Энергия установившихся режимов
X 2«н +
/ \ )
+0,7ДРжян
где Мх, п*, Ех; частичные е'р —устано-
вившиеся значения параметров при
различных условиях работы по тахог-
рамме проверяемого электропривода.
Под знаком £ вычисляется каждая из
составляющих установившегося движения.
Условие для правильного выбора дви-
гателя
•^доп>(Д^п"*’Д^у)ер/ен
для каждой из рассчитываемых траек-
торий движений, т.е. для каждого из
возможных £ и соответствующего обще-
го е'р.
Переменный ток. Проверка по цепи
статора.
Для предварительно выбранного дви-
гателя по каталогам, справочникам и
технической литературе определяют допу-
стимую номинальную энергию потерь
(Втс):
в обмотке статора
Аист=36 ‘ 3/J.CT гф.ст *н >
где JK Ct — номинальный ток статора
(А) при режиме работы 40 ПВ%; сопро-
тивление фазы статора Гф ст при иагреве
обмотки до рабочей температуры, Ом ;
потери в сердечнике статора, приведен-
ные к обмотке статора
0,7х36ДРЖ С1гн , Втс.
Добавочные потери 0,7х180еиР2 >
где Р2 — номинальная мощность, кВт.
В номинальном режиме при допусти-
мой температуре нагрева статор рассеивает
энергию потерь, отнесенную к времени
3600 с
\2(и ’I2
I ми
х
Лдоп= 36ен фст I
+0,7 0,5Р2]
+0,7ДРж.ст —
I 11
при Afx = MHj их = UH (номинальные
условия).
По тахограмме для фактических зна-
чений Мх, IZX, определяются составля-
ющие энергии потерь при пуске, торможе-
нщ, регулировании скорости и любых
нагрузках, определяются составляющие
энергии потерь.
Энергия пусковых и тормозных потерь:
/х)2
АА1СТ=££Й^Н.<ЯГф.ст| jjJi' +
+0,7Д/»жст+0,7-0,5Р2]^ .
Под знаком £ объединяется сумма
потерь энергии при всех разгонах и
торможениях за 1 цикл, приведенных к
конечным значениям разгона и торможе-
ния, где
130
(2^мех'*’^’^дв)(пхк лхи)
9,5(Мхср+Л/ст)
(-) — время разгона и торможения,с;
Мт+Мт
мсрх~ 2
Мхн; пхн — начальные значения момен-
та и частоты вращения при разгоне и
торможении по механическим характе-
ристикам.
Мхк принимается равным Л/стат.
Пхх при разгоне принимается равным
Ист.
При тормджении Мих = 0.
Мсят — момент статических нагрузок,
соответствующий мощности данной стати-
ческой нагрузки.
Энергия установившихся потерь.
длуст=зб2[^.с/ф.Ст+
fi/xV’5
+0-7држ.ст 7П +0,7-0,5Р2]а'р.
Под знаком £ объединяется каждая из
составляющих установившегося движения
со своим частичным е'р .
/хст — токи статора при соответству-
ющих значениях Мх.
Условие правильного выбора двигате-
ля:
'^ГОП.СТ^(АА1Ст'*’Д^уСт)ер/£Н ’
для каждой, из рассчитываемых траек-
торий движения, т.е. для каждого из
возможных | и соответствующего обще-
го ер.
Проверка по цепи ротора.
Для предварительно выбранного дви-
гателя по каталогам, справочникам и
технической литературе определяют номи-
нальную энергию потерь.
Поскольку в номинальном режиме
работы частота магнитного потока в роторе
составляет 2—5 Гц, потери в сердечнике и
добавочные потери при этом практически
отсутствуют; энергия потерь (Втс) целикам
определяется потерями в обмотке.
^доп—р?н>
При стоящем роторе, когда частота
магнитного потока составляет 50 Гц,
приведенная к обмотке ротора мощность
потерь в сердечнике и дополнительных
потерь принимается равной 40% от номи-
нальных потерь сердечника статора. Изме-
нение потерь в процессе изменения скоро-
сти принимается в степени 1,5 от частоты
магнитного потока ротора.
При номинальной частоте вращения, а
также при спуске с режима динамического
торможения ДРжр = 0.
При стоящем роторе или малой скоро-
сти движения включенного двигателя ДРяф
= 0,4ДРжрст-
При разгоне от 0 до номинальной
частоты вращения и при динамическом
торможении в процессе остановки
Д-Ржр = 0,15ДРжрст
При торможении противовключением
от номинальной частоты вращения до
остановки ДРжр = 0,8 ДРжрст •
Энергия пусковых и тормозных потерь,
Втс,
АА1р=Й}1^н.ргф.р^1/^ +АРж.р1/рт-
Под знаком 2 объединяется сумма
потерь энергии при всех разгонах и
торможениях за 1 цикл, приведенных к
конечным значениям разгона и торможе-
ния.
Энергия установившихся потерь, Втс,
_ , (мА2
АЛусГ.р=Зб2[3/н.рГф.р| +Д7>ж.р1® Р'
Под знаком X объединяется каждая из
составляющих установившегося движения
со своим частичным е'р и ДРжр-
Условие правильного выбора двигателя
по нагрузке ротора
Ахоп.р* (АЛПр+ ДЛуСТ р)Вр/ ен
для каждой из рассчитываемых траек-
торий движения, т.е для каждого из
возможных £ и соответствующего обще- •
го ер.
ЗЗЛТепловая проверка выбранных корот-
козамкнутых электродвигателей
Тепловая проверка короткозамкнутых
131
электродвигателей осуществляется по ио-
терям в роторе, поскольку номинальный
режим работы двигателей близок к расчет-
ной относительной продолжительности
включения, и изменением потерь холосто-
го хода в сравнении с номинальным
режимом в общем балансе потерь электро-
двигателя можно пренебречь.
Потери при пуске электродвигателя
(Втс) с грузом 60% номинальной грузо-
подъемности (учитывается, что часть пус-
ке» происходит без груза)
л _1,2л^щк/я.+91(»1+л1гу+трр)Г2
Л°п= О,9 182т7лпкХ^1 '
(33.22)
Потери при торможении:
— способом противовключения одно-
скоростного электродвигателя
2,4и^тк/дв+91(т+тгу+трр)К2ХС1^
Ка — коэффициент снижения потерь
при питании обмоток через резисторы,
ния на малой скорости двухскоростного
двигателя
л^тк/д,+91(«+т1у+тРр)И2
Л°п= 0,9’182m. Х
n0—nt 1 (33.24)
где п0 — синхронная частота вращения
большой скорости; nf — сних ройная
частота вращения малой скорости.
Допустимые потери в роторе электро-
двигателя (Втс) за час при номинальном
режиме с номинальной относительной
продолжительностью включения, ен:
Агоп^нЗн^ОМбОО. (33.25)
Потери (Втс) статических режимов
передвижения за 1 час:
Лст=0,5-103 • Зб00ерРс15ст,(33.26)
где 5СТ — скольжение при мощности
'ст-
Допустимое число пусков и торможе-
ний
Рис.33.3. Номограмма определения мощности двигателей передвижения в помещении
«кр+гигр — масса крана (тележки) и груза: 1 — Шкр+тгр-Зт; 2 — 10 т; 3 — 20 т; 4 —
30 т; 3 — 40 т; 6 — 60 т; 7 — 30 т; 8 — 80 т; 9 - 40 т; 10 — 100 т; 11 — 60 т; 12 — 80 т.
132
Рис.33.4. Номограмма определения мощности двигателей передвижения на открытом возду-
хе: ткр+Мф — масса крана (тележки) и груза: 1 — ткр+Щф» 10 т; 2 — 20 т; 3 — 40 т;
4 — 80 т; 5 — 120 т; б — 160 т; 7 - 240 т
Допустимое число пусков и торможе-
ний должно быть выше нормированной
величины пусков при торможении
противовключением
*доп>*рк=*-кгкл.
при торможении на малой скорости
"доп>*₽к=?/-*в.иг
На основании приведенных выше ре-
комендаций по определению величины
расчетной мощности электродвигателей
крановых механизмов как по пусковому
моменту, так и по тепломощности на
рис.33.3 приведена номограмма определе-
ния мощности электроприводов передви-
жения в помещении, режимных групп
ЗМ-5М (пунктиром даны зависимости для
короткозамкнутых двигателей; штрихпун-
ктиром — для режимной труппы 6М), а на
рис.33.4 — номограмма определения мощ-
ности передвижения на открытом воздухе.
На рис. 33-5 приведена номограмма по
определению расчетной мощности элект-
родвигателей подъема с регулированием и
торможением способом противовключе-
ния.
На рис.33.6 приведена номограмма по
определению расчетной мощности элект-
родвигателей подъема с регулированием и
торможением способом самовозбуждения.
Номограммы позволяют не прибегая к
расчетам оценить мощность электродвига-
телей в зависимости от основных парамет-
ров механизмов и групп их режимов.
33.9. Выбор аппаратуры управления
Выбор аппаратуры управления при-
водными электродвигателями осуществля-
ется по следующим параметрам:
Р^кВт
Рис.333. Номограмма определения мощно-
сти двигателей подъема с регулированием
скорости, способом противовключения. Пун-
ктиром показана номограмма короткозамк-
нутых двигателей
133
Рис.33.6. Номограмма определения мощности
двигателей подъема с регулированием и тормо-
жением способом самовозбуждения
способу управления (силовым конт-
роллером, магнитным контроллером или
тиристорным устройством);
степени защиты аппаратуры от агрес-
сивного воздействия окружающей среды;
обеспечения управления электродви-
гателем с ресурсными параметрами соглас-
но уровням режимных групп механизмов;
обеспечения электродинамической и
термической стойкости выбранной аппара-
туры к возможным токам перегрузки.
Выбор способа управления произво-
дится по табл.33.3.
Выбор конкретной системы управле-
ния производится по параметрам табл.322
(см.гл.32).
Выбор конкретных типов аппаратов и
комплектных устройств производится по
расчетной мощности Рр. Выбранные таким
способом аппараты управления обеспечи-
вают ресурс, соответствующий режимным
группам механизмов, а именно:
группы 1М-ЗМ — механическая изно-
состойкость 2,5’Ю6 циклов В.О., комму-
тационная износостойкость не
ниже 0,3 106 циклов В.О.;
группа 4М — механическая износо-
стойкость (5...10) • 10б циклов В.О.; комму-
тационная износостойкость не ниже
0,6 *Ю6 циклов В.О.;
группа 5М — механическая изнооо-
Таблица 33.3
Выбор способа управления крановыми электродвигателями
место уп- равления Мощность двигателя, кВт Требования регулирова- ния скорости Группа режимов работы
IM-2M зм 4М 5М 6М
Управление с пола 0,7—2,5 нет П п М — —
1,0—3,5 1:3 М м М — —
2,5—5,0 1:4 М м М — —
7,5-22 1:6 М м М — —
1,0—11,0 регулирование пускового момента в 3 раза м м М — —
Управление нз кабины 0,7—5,0 нет П п К — , —
1,5—11 до 1:3 К к к К —
11—15,5 до 1:3 К к к — —
свыше 1:3 м м м м м
15,5—30 до 1:3 к — — — —
свыше 1:3 м м м м м
свыше 30 от 1:3 до 1:8 м м м м м
свыше 5,0 свыше 1:8 т т т т т
П — Магнитный пускатель
К — Силовой контроллер
М — Магнитный контроллер (панель управления)
Т — Тиристорное устройство
134
Таблица 33.4
Условия защиты электрооборудования на кранах
Расположение электро- оборудования Категория размещения крана в эксплуатации
У1 У2 УЗ ХЛ1 ХЛ2 TI Т2 У2 метал- лургия ОМ1
Электрооборудование в кабинах кранов УЗ IP31 УЗ IP31 УЗ IP31 хлз 1Р31 ХЛЗ 1P3I тз IP3I ТЗ 1P3I У2:УЗ IP41 ОМ1:ОМ2 1Р44. IP55
Специальные аппарат- ные кабины уз 1РОО УЗ IPOO УЗ 1РОО хлз IPOO хлз IPOO тз 1РОО тз 1РОО УЗ IPOO ОМЗ 1РОО
Специальные аппарат- ные кабины с подогре- вом (охлаждением) — — — хлз ТРОО хлз IPOO — — УЗ IPOO —
Электрооборудование внутри шкафов, кожухов УЗ IPOO УЗ IPOO УЗ 1РОО хлз IPOO хлз IPOO ТЗ IPOO тз ipoo УЗ IPOO ОМЗ IPOO
Электрооборудование под навесом У2 IP44 — У2 IP 44 Т2 IP44
Электрооборудование на открытых частях кранов У1 IP44 У2 IP31 УЗ* IPOO ХЛ1 IP44 ХЛ2 1P3I TI IP44 Т2 1P3I У1 1Р54 OMI IP56
Шкафы и кожуха на от- крытых частях кранов У1 1Р44 — — ХЛ1 IP44 — Т1 1Р44 Т2 IP31 У2 IP54 OMI IPS6
Электрооборудование кранов, управляемых с пола У1 1Р44 У2 1Р31 УЗ 1Р22 — ХЛ2 1Р31 TI IP44 Т2 IP31 — —
Электрооборудование на открытых частях кранов для пожароопасных зон П2А — 1Р44 IP 44 — IP44 1Р44 IP54 —
* В отапливаемом рабочем помещении.
стойкость 10 -106 циклов В.О.; коммутаци-
онная износостойкость не ниже 1,5-106
циклов В.О.;
группа 6М — механическая износо-
стойкость (10...20) • 106 циклов В.О., ком-
мутационная износостойкость не ниже
(2,5.,.5,0) • 106 циклов В.О.
При размещении выбранных аппара-
тов на кранах необходимо обеспечивать их
защиту от агрессивного воздействия внеш-
ней среды в соответствии с рекомендация-
ми табл.33.4. Категории размещения соот-
ветствуют требованиям ГОСТ 15150-69, а
степень защиты применяется по ГОСТ
14254-80.
33.10 Выбор пускотормозных резисторов
Пускотормозные и регулировочные
резисторы в крановых электроприводах
используются при параметрических мето-
дах регулирования. Получение механиче-
ских характеристик, обеспечивающих за-
данные показатели регулирования и пус-
котормозные параметры, достигается вве-
дением активных сопротивлений в цепи
обмоток двигателей. При выборе н вклю-
чении резисторов в главные цепи электро-
приводов решаются две задачи:
— обеспечение необходимых механи-
ческих характеристик электропривода;
— обеспечение рассеяния пускотор-
мозных потерь в соответствии с расчетным
режимом работы механизма.
В комплектах крановых электроприво-
дов каждой схеме соответствуют опреде-
ленные механические характеристики, вы-
ражающие зависимость частоты вращения
электродвигателя от величины момента на
его валу. Как правило, эти механические
характеристики изображаются в относи-
тельных единицах в долях от номинальных
значений частоты вращения и момента. В
частностищля асинхронных двигателей—
в долях от синхронной частоты вращения,
принятой за 1.
Применительно к этим механическим
135
Таблица 33.S
Величины сопротивлений ступеней резисторов и их расчетная нагрузка для электропри-
_______________водов переменного тока с кулачковыми контроллерами____• _______
Схема ККТ61, ККТ62 Схема ККТ68 Схема ККТ65
Ступень Параметры, % Ступень Параметры, % Ступень Параметры, %
Pl — Р5 29/65 Pl — Р4 9/54 Pl — Р4 Р2—Р5 РЗ — Р6 10/84
Р5 — Р61 170/19 Р4 — Р7 31/35
Р61 — Р6 75/19 Р7 — P7I 60/35 Р4 - Р7 30/55
Р2 — Р4 9/59 Р71 — РЮ 40/35 Р6 — Р9 74/41
Р4 — Р62 87/35 Pl — Pl 1 17/29 ООО £ си £ 1 1 1 ь «о О' О. CU О. 61/44
Р62 — Р6 35/35 РИ — Р14 76/17,5
РЗ — Р6 61/50
В числителе — % номинального сопротивления.
В знаменателе — % номинального тока ступени резистора при включении 100% ПВ
характеристикам величины сопротивлений
ступеней резисторов указываются в отно-
сительных единицах—в процентах от но-
минального сопротивления, а величины
расчетных значений тока длительного
режима этих ступеней указываются в
процентах от номинального тока двигателя
режима ПВ 40%.
Номинальное сопротивление (Ом),
принимаемое за 100%:
для постоянного тока
Ян = UK/JK\ (33.28)
для переменного тока
Ян =lZp/VJ/Hp, (33.29)
где U„ — номинальное напряжение се-
ти, В; JH — номинальный ток якоря при
режиме работы ПВ 40%; 1/р — напря-
жение на кольцах заторможенного ра-
зомкнутого ротора,В; /нр — номиналь-
ный ток ротора при режиме работы ПВ
40%.
Соответственно конкретные парамет-
ры ступеней резисторов могут быть опре-
делены по формулам
R «Я^Яи/100 (33.30)
J =/отн/Нр/100 (33.31)
В табл.33.5 и табл.33.6 приведены
типовые параметры ступеней резисторов
наиболее употребляемых схем.
В числителе указаны величины сопро-
тивлений ступеней в % от номинального
сопротивления R*.
В знаменателе указаны величины
расчетного тока режима ПВ 100% и в %
от номинального тока двигателя режима
работы ПВ 40%.
Блоки резисторов.
Блоки резисторов компонуются из
отдельных элементов, объединяемых в
самостоятельное устройство.
Резисторы характеризуются следую-
щими параметрами:
— активным сопротивлением, Ом;
— мощностью в установившемся ре-
жиме, Вт, т.е. количеством теплоты,
выделяемом за 1 с при расчетной вели-
чине температуры активной части резисто-
ра;
— режимом работы рассеяния тепла с
продолжительностью включения ПВ 12,5;
17,7; 25; 35; 50 и 100% при длительности
цикла 60 с, либо кратковременным режи-
мом 20, 30, 60 и 180 с.
В установившемся режиме соотноше-
ние между параметрами определяется
известным законом Ома:
где R — сопротивление блока, Ом;
/дд— ток режима ПВ 100 %, А.
При кратковременном режиме
При повторно-кратковременном режи-
ме
7^/(1 -е~6°А)
Р™- i-e-бОе/Т
где t — время кратковременного про-
136
Таблица 33.6
Величины сопротивлений ступеней резисторов и их расчетная нагрузка в % для электро-
приводов переменного тока, управляемых магнитными контроллерами________________
Ток ротора до 160 А Ток ротора свыше 160 А
Ступени Типы панелей (магнитных контроллеров)
ТА. К ТСА, КС В6506 ПОК6500 ТСД П6506 ТА. К ТСА, КС ТСД П6507
Pl — Р4 5/83 5/83 5/83 5/83 3/50 14/59 14/52
Р4 — Р7 10/59 10/59 10/59 10/59
Р7 — РЮ 20/50 20/59 15/59 20/59
РЮ — Р13 40/42 27/50 50/50 27/50 86/22
для ТСД
Р13 — Р16 120/21 76/42 100/30 76/42 76/42
Р4 — РЮ 42/42 39/50 39/18
РЮ —РЮ 146/35 86/25 —
Pl — Р7 24/59 23/42 23/32
Р7 — Р13 100/30 92/25 92/18
Р16 - РЮ 72/30 —
для П6506 П6507
50 — 51 40/50
В числителе указаны % номинального сопротивления
В знаменателе указаны % от номинального тока электропривода, явлвющиесв длительными токами
ступени резистора.
хождения тока,с; а — относительная
продолжительность включения резисто-
ра в долях от 1; Г — постоянная време-
ни нагрева резистора, равная отноше-
нию теплоемкости к теплоотдаче, с.
Постоянная времени нагрева резисто-
ре» в зависимости от конструкции меняется
от 150 до 350 с.
Промышленностью выпускаются три
вида блоков резисторов:
серии Б6 с шестью элементами из
фехралевой ленты, намотанной на фарфо-
ровые изоляторы на ребро;
серии БК12 с 12 элементами из
константановой проволоки;
серии БФК12 с комбинированной ком-
поновкой их Из фехралевых и константа-
новых элементов.
Блоки резисторов типа Б6 и БК 12
имеют два основных исполнения:
стандартизированные блоки, из кото-
рых могут комплектоваться любые схемы
электроприводов, и специальные блоки для
конкретных типовых схем и определенной
мощности исполнительных электродвига-
телей.
Блоки БФК12 входят только в группу
специальных.
33.11 Энергопотребление грузоподъемных
кранов
Энергопотребление характеризуется
удельными энергозатратами каждого из
механизмов [3], вспомогательных потре-
бителей, электромонтажа, отнесенными к
одному циклу в час производительности на
1 тонну номинальной грузоподъемности
тф и при среднесменной грузоподъемности
в соответствии со следующими нормами
[3]:
Краны режима ЗК-5К общего назначе-
ния
мгрср = °>5мп>; мгу = О.°8мгр-
Краны контейнерные режима 5К
^грср = 0,8/Лгр; wtjy = 0,3/Лрр.
Краны режима 6К-7К общего назначе-
ния
^Грср = =
137
Краны технологические режима 7К-
8К
«грср = «гр: «гу = О.1«гр>
Краны грейферные
«грср = <U«rp! «гу = О.6«гр.
Краны магнитные
«грср = О^гр! «гу = ОЛИгр.
Удельные энергозатраты
(Вт-час/цикл-т) для механизма подъема
кранов с подъемом н опусканием груза
одной высоты
«грср
ДАп=9,81Я(л» +т _)(-------+
Ч* ^«грср77дв7пр
+—-+ап)+„ д .
«грср ’Wfflnp
Рис.33.7. Моменты инерции ротора и дви-
гателей: Переменный ток: 1 — фазный
ротор 1000 мни’1; 2 — фазный ротор 750
мни ; 3 — фазный ротор 600 мин’1; 4 —
двухскоростные и односкоростные коротко-
замкнутые двигатели,- 5 — тихоходное ис-
полнение постоянного тока
где <о — угловая скорость двигателя,
рад/с.
Механизмы горизонтального передви-
жения (крана, тележки, поворота)
«грср
(1 +^т)(—2~+«гу+«гр)
^r= ЭТдЛпр Х
x(-Jq-+4,8V?) ,
где Ка = 0,1 для систем К-АДФ.МКП-
АДФ, МКИ-АДФ, ТРН-АДФ; К„ - 0
для систем КД-АДФ, МКД-АДФ, МКБ-
АДФ; Ав = 2,5 для открытого воздуха;
К, = 1 для помещения; Кг = 0,3 для
систем К-АДФ, МКП-АДФ, МКИ-
АДФ, ТРН-АДФ; К, = 0,1 для систем
КД-АДФ, МКД-АДФ, МКБ-АДФ.
Зависимость = f(PJ приведена на
рис.33.7.
Вспомогательные цепи, электромон-
таж, грузозахват
103 [ЮерХРда+О.бер/п^+Ау ]
где «гр — грузоподъемность крана с
подъемными электромагнитами, кг (ес-
ли они применяются); ХРда — суммар-
ная установленная мощность двигате-
лей на кране, кВт; Ау — энергозатраты
в цепях управления; Ау - для кранов
режимных групп ЗК-5К 70 Вт-час;
для кранов режимных групп 6К-7К
ПО Вт-час; для технологических н пор-
тальных кранов режимных групп 7К-8К
220 Вт-час.
Общие энергозатраты (энергопот-
ребление крана).
Общее удельное энергопотребление
определяется по формуле
ДЛобщ=ДЛп+АЛк+ДАг+ДЛвСп •
Фактическое годовое энергопотребле-
ние (кВт-ч) определяется по формуле
5«грЯсрД<Д^о(»ц
A>6m= |q6 >
где Кср — число часов работы крана в
сутки; Дс — число рабочих суток в год.
Литература
1. Справочник по автоматизированно-
му электроприводу/ под род. Елисеева
ВЛ., Шипанского А.В. Энергоатомиз-
дат.1983.530 с.
138
2. Яуре А.Г. Крановая электрическая грузоподъемных кранов. Обзор. ЦНИИ-
аппаратура. М.: Энергия. 1974.105 с. ТЭИТЯЖМАШ.серия 6. вып.1.1987. 32 с.
3. Яуре А.Г. Снижение энергоемкости
139
ГЛАВА 34. ВЫБОР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДИАПАЗОНА РЕГУЛИРОВАНИЯ
СКОРОСТИ КРАНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
Основным параметром для определе-
ния диапазона регулирования скорости
являются требования условий работы или
погрешность точной остановки AS. Воз-
можны два случая:
первый — диапазон регулирования
скорости D задан;
второй — диапазон регулирования
определяется по заданному AS.
Выбор системы электропривода при
заданном диапазоне регулирования скоро-
сти.
Принятая система электропривода
должна быть согласована с заводом-изго-
товителем.
Выбранную систему электропривода
проверяют на точность остановки AST в
следующем порядке.
Определяют величину среднего тор-
мозного пути STO (по этой величине
устанавливают датчик на выключение
двигателя)
^то=^01+^02+^03 > (34.1)
где S01 — средний путь,пройденный с
момента поступления импульса на от-
ключение до полного срабатывания ап-
паратуры управления и отключения
двигателя; 502 — средний тормозной
путь,пройденный с отключенным дви-
гателем до включения тормозной систе-
мы (свободный выбег); s03 — средний
тормозной путь механизма, пройден-
ный механизмом под действием сум-
марных тормозных сил сопротивления
передвижению и тормоза, до полной
остановки.
• <34.2)
где Уо — установившаяся скорость пе-
редвижения механизма до подачи сиг-
нала на остановку; 1т — среднее сум-
марное время срабатывания
аппаратуры управления до отключения
электродвигателя (принимается по ка-
талогам); Ку — коэффициент относи-
тельного изменения средней скорости;
Ки — коэффициент относительного из-
менения среднего времени срабатыва-
ния аппаратуры управления.
v
г найм
^наиб
^наим (34.3)
1+т^
г наиб
где ^наим — скорость передвижения
механизма крана без груза, м/с; Инаиб
— скорость передвижения механизма
крана с номинальным грузом, м/с,
л н
<34-4>
ян
« н=— • (34.5)
пс
где VH — скорость передвижения крана
(с номинальным грузом); л'и — отно-
сительная величина частоты вращения
двигателя прн номинальном гру-
зе; пИ —частота вращения двигателя
прн номинальном грузе; лс — синхрон-
ная частота вращения двигателя; D —
диапазон регулирования скорости.
Коэффициент Кт является функцией
) и определяется по рис. 34.1, где
Р — абсолютная величина относительной
Рис. 34.1. ГрафЙК зависимости относитель-
ной и средней скорости от/3: 1 — мост;
2 — тележка; 3 — подъем
140
Таблица 34.1
Параметры точной остановки для выбора системы электропривода
Группа точности Величина погрешности Абсолютная величина относительной
механизма точной остановки, мм жесткости регулировочной характеристики
Высокой — 1 2 — 3 от 20 и выше
Повышенной — 2 5—10 10-20
Средней — 3 25 — 50 7-10
Низкой — 4 100 — 200 4-7
жесткости регулировочной характеристи-
ки
где 5нр — номинальное скольжение ре-
гулировочной характеристики.
। (д иаил»
~ *анаиб
t >
(34.7)
‘а наиб
где ^наим* 4наиб ~ суммарные наимень-
шие и наибольшие времена срабатыва-
ния аппаратуры,определяются по ката-
ложным данным.
*а наиб+ta найм
'по" 2 ’ <34.8)
Определение среднего пути
s^v^i+k^-
где Уов — скорость свободного выбега
до включения тормоза,может быть при-
нята Vo; lr0 — среднее время срабаты-
вания тормоза (находится аналогично
формуле (34.3); ао2 — средняя величи-
на замедления под действием сил сопро-
тивления до наложения тормоза, м/с2;
Кп — коэффициент относительного из-
менения среднего времени срабатыва-
ния тормоза,находится аналогично
формуле (34.7); Ка2 — коэффициент
относительного изменения среднего за-
медления.
Определение указанных величин:
Fjx
a^=^i+^ 5 (34.9)
и Пз
KF=7^ 5 (34.10)
то
(34.11)
где т„ — приведенные к валу двигателя
вращающиеся массы привода и поступа-
тельно движущейся массы крана и гру-
за; т0 — то же,при отсутствии груза;
Fo ~ силы сопротивления передви-
жению соответственно с грузом и без
груза
(34.12)
Определение пути $о3.
V20 I+IK^+Kl
S°3=^ -
(34.13)
где пдз — средняя величина замедления
под действием сил сопротивления пере-
движению и тормоза; а — коэффици-
ент, учитывающий изменение сопро-
тивления передвижению; для
механизма передвижения крана а =
1,2—1,3; для механизма передвижения
тележки а = 1,2; £т — сила торможе-
ния, создаваемая механическим тормо-
зом или электродвигателем; К& — ко-
эффициент относительного изменения
среднего замедления под действием сил
сопротивления передвижению н тормоза.
Определение указанных величин
(34.14)
141
Fr 1+^Г2
«оз-1^(1+хп)(1+л-1+Й) •
Fffi
K^~F^ ’ (34.15)
F„
KT2~f^ • (34.16)
Определение погрешности точной
остановки.
ASt=ASj+AS2+AS3 • <34.17)
где ASt — погрешность среднего пути
501; Д$2 — погрешность среднего тор-
мозного пути 502; Д53 — погрешность
среднего тормозного пути 503.
Определение указанных величин:
• 04.18)
Mi-V'UK'+Kt')-
-^2[2Ktr+Ke2(l+Katr)J, (34.19)
рис. 34.2. График зависимости диапазона
регулирования скорости и КП ar AS.
Выбирается система электропривода,
обеспечивающая рассчитанный диапазон
регулирования скорости, по табл. 34.1 и
согласовывается с заводом-изготовителем.
AS3
= V* iKy+K^l+K*)
• (34.20)
Входящие величины пояснены в
форм. (34.2).
Выбор системы электропривода при
заданной погрешности точной останов-
ки ДВу.
По заданной величине Д5Т определяют
группу точности механизма и величину
относительной жесткости механической
характеристики/? (табл. 34.1).
Необходимый диапазон регулирования
скорости
п, „v y/2Kv+Ka3(l+xC)'
п "°
,(34.21)
где К„ — коэффициент,учитывающий
влияние первого и второго этапа тормо-
жения, определяют по рис. 34.2,
КП=/(Д5Т) , Д5Т — задано.
лн
^но—• (34.22)
Диапазон регулирования D для меха-
низме» передвижения мостовых кранов
грузоподъемностью 5—50 тонн можно
определить по рис. 34.2 в зависимости от
Акт-
Рис. 34.3. График зависимости относитель-
ного ускорения от изменения массы при
различных Ft и а: сплошная линия — а =
al; штриховая — а = 0.8; 1 — Ft - 10;
2 — Ft = 100; 3 — Ft = 1; 4 — Ft = 2
142
Пример. Определение погрешности точной остановки.
Определить погрешность остановки мостового крана грузоподъемностью 20/5т,
Я = 22,5 м при скорости передвижения 78 м/мин и малой скорости 15,7 м/мин для
случаев жесткой и гибкой конструкции.
Исходные данные:
»»1 = 10800 кг; т2 = 14600 кг; т,. = 20000 кг;
'"min = «1 + «г = 25400 кг; тшах = + m2 + mr = 45400 кг
(возможно обозначение F).
Wi = 600 Н ; VF2 = 1000 Н ; W = + 1Г2 = 1600 Н ; И',, - 3000 Н;
Tj = т2 = 5000 Н ; Т = Т1 + Т2 = 10000 Н;
F = — ЮООО - 3 13 ' Г — _ Ю00____л 03.
1 W„~ 3000 - ’ ’ w Wn 3000 - ’ ’
_ тих _ 1600 1,2 _ - Жн. 3000 1,2.
- т ~ 10000 - 0,192 ,К^~Та~ 10000 “ °’25 ‘
Определяем следующие данные:
iz п н 1 a Q»93 . JA i
V° ~ V”KVo ~ 1,3‘ 0,9 “ 1,34 /C ;
nCT = 930 об/мин определяется по механической характеристике при jyH(jFH) =
= 3000; л'н — определяется по формуле (34.5) ; Кт = 0,9 определяется по ха-
рактеристике Кю = = 2,6-10'2 — определяется по характеристике Ку =
= f(/8) ; (рис. 34.1) ^8 = 10);
. 4г шах,, , , 0,24 ,, , 0,16\ „ _ , 4zmln 0,16 п А_
W--Г-О+'а)—V(1+o^24) ' а ^ 0^24 0,67 :
4г min> 4г шах — определяются по каталожным данным аппаратов
J-A, 1-0,67 2.
1+^"1+0,67 и,2>
аналогично
/ -°Л2- .0.08'_ л , _ 1-0,67 __ .
2 -^1+0,12^ °’1с’кп 1+0,67 0,2 ’
к - '-3000-1,2,. , 0,533 , п
2-45400(1+0,56-1,22)“ °’66 /?’
1 Ка<г 1-0,66 Л, „ '"min 25400 п
^=~к7=ТТоГ66=0’2 ’ К«=^;=45400=0,56
Т 1+Ктэ 10000 1+0 25
^=^1+хт.Х1+^)=®,+()',^+0'5®= О-38
К„3 == 0,28 — определяется по графику рис.34.3;
Коз = f(Km) при Fr = 4 я Ка = 0,56.
143
Расчет шжрешности для случая: Уи = 78 м/мин, металлоконструкция жесткая
ASi-V^Kv+^jJ-l,34-0,2(0,026+0,2)= 60 мм ;
вог^о .
Л-*2= V^K.+K^-----^-{2Ки+Кл(\ +К*Т) ]=
0,066-0.11
=1,34-0,1(0,026+0,2)—-у’ [2 0,2+0,2(1+0,У) ]= 30 мм.
Fo 2Kv+*a3(1+^) 1.342 2 0,026+0,28(1+0,0262)
^З-^' “2-0,38 1-0.282 -736 мм.
Д5т=Д51+Д$2+Д$3=60+30+736= 826 мм.
Для случая упругой металлоконструкции добавляется погрешность от остаточного
перекоса (одна опора после остановки крана забегает относительно другой).
Упругий перекос определяется по формуле
2 «2 т1
^=7^^+^)———(rj+jyj)
П1ТМ2 гП}+т2
для случая 7\ - 1,2Т2 и Т[ = Г2 .
Тогда можно записать
0.2Т, т2 0,2-5000 14600
Д5п= Ка ‘m1+m2“ 1,510s ’ 10800+14600“ 4
Следовательно,после остановки крана одна опора будет забегать относительно другой
на 4 мм. Тогда погрешность остановки опор будет равна :
забегающей
Д5у1 = AS + Д5П = 826 + 4 = 830 мм-;
отстающей
Д$у2 - 826 - 4 - 822 мм.
Учитывая, что упругий перекос после остановки крана ие зависит от начальной
скорости торможения, величина ASn может иметь существенное значение при выборе
электропривода.
Расчеты погрешности точной остановки для других случаев сведены а табл. 34.2.
Таблица 34.2
Расчеты погрешности точной остановки
Скорость, М/с Диапазон peiy пирования D Д5Ь мм Л5а> мм Д5з, ММ Конструкция
Жесткая Упругая
Д£г> ММ А5П. ММ Л5уЬ ММ Д5У2» мм Зя &
1.34 1 60 30 73,6 826 4 830 822 0,48
0,268 5 12 5,8 29,5 47 4 51 43 83
0,134 10 6 2.8 7,36 16 4 20 12 25
0,067 20 3 1.3 1,84 4 4 8 0 100
144
ГЛАВА 35. РАСЧЕТ И ВЫБОР ТОКОПОДВОДА И СПЕЦИАЛЬНОГО
КРАНОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
। 35.1. Расчет троллеев,
кабелей и проводов
Наибольшее распространение для пи-
тания электрических грузоподъемных кра-
нов получили два основных способа тако-
подвода — кабельный (гибкий) и
троллейный (жесткий), имеющие различ-
ные конструктивные оформления и обес-
печивающие надежный подвод питания к
крановым установкам и внутри кранов
(грузовые и вспомогательные тележки,
электротали, грузозахватные устройства).
Все провода (кабели) и троллеи на
кране должны быть выбраны достаточными
по условиям нагрева, проверены на потерю
напряжения ± 10% номинального.
Допустимая по нагреву нагрузка опре-
деляется по стандартам и техническим
условиям на провода и кабели выбранных
марок и не должна превышать нагрузок,
указанных в ПУЭ для данной группы
проводов при определенной температуре
окружающей среды.
При прокладке проводов и кабелей в
местах, подверженных высокой темпера-
туре, следует выбирать специально пред-
назначенные для этого провода типов ПРИ,
ПРТН и кабели типов КРПТН и КРПСН
в резиновой маслобензиностойкой оболоч-
ке, а там, где допустимо использование
обычных проводов (ПР, ПРГ, КРПТ,
КРПС), снижать их нагрузку а соотвествии
с указаниями ПУЭ.
Для ориентировочных расчетов можно
принимать ток двигателей трехфазного
тока 2—ЗА/кВт (принапряжении380В),
двигателей постоянного тока 5 A/кВт (при
напряжении 220 В).
При повторно-кратковременном режи-
ме величина расчетного тока для проверки
сечения проводников по нагреву принима-
ется так:
— для медных проводников сечением
до 6 мм2 и для алюминиевых — до 10 мм2
как так длительного режима;
— для медных проводников сечением
свыше 6 мм2 и для алюминиевых — свыше
10 мм2 ток определяется по формуле
, , 0,875 (35.1)
*ео
где /д, — допустимая нагрузка при
длительном режиме, А, е0 = ПВ%/100
— относительная продолжительность
включения нагрузки в долях единиц.
Рабочая нагрузка /р на провода (кабе-
ли), питающие группу электродвигателей
и других потребителей, может быть ори-
ентировочно определена по формуле
4 = *р1Рд.+*р2£4от > <35'2)
где S/д, — сумма токов электродвига-
телей наибольшей мощности двух одно-
временно работающих механиз-
мов; Ар1 — коэффициент,
учитывающий неоднородность полной
загрузки двигателей, принимается в
зависимости от группы режима работы
механизмов: 1М-ЗМ равным 0,6, 4М-
6М равным 0,9; Х7П0Т — сумма токов
постоянно включенных потребителей
(нагревательные приборы, рабочее ос-
вещение, кондиционеры, двигатели
грузозахватных устройств и др.); Ар2 —.
коэффициент, учитывающий неодно-
родность включения потребителей и за-
висящий- от группы режима работы ме-
ханизмов: до ЗМ — 0,2; до 4М — 0,3;
до 5М — 0,4; до 6М — 0,6.
Величина тока, рассчитанная по фор-
муле (35.2), относится к напряжению
380 В.
Пересчет рабочего тока для других
напряжений производится по формуле
(35.3)
Г
₽ •
Примеры расчетов по условиям
нагрева:
1. Требуется определить допустимый
так нагрузки в проводе сечением 35 мм2
при е0 = 0,6, если, нормы допускают
длительную нагрузку этого провода 150 А.
Расчет ведем по формуле (35.1)
. . 0,875 150 0,875 А
---------------01------163 А-
2. Требуется определить ток нагрузки
для нахождения сечения провода из
145
условий нагрева, если известны:
группа режима работы механиз-
мов 5М, сумма токов двух дви-
гателей, работающих одновре-
менно, 210 А, токов других
постоянно включенных в линию
потребителей = 30 А,крат-
ность тока наибольшего пускае-
мого двигателя К„ = 2,5, а
величина его номинального тока
/н = 120 А.
Величину тока /р находим по
формуле (35.2)
4 - ^Рд.+^'пот =
= 0,9-210+0,3-30= 198 А
Выбираем трехжильный ка-
бель с сечением жилы 95 мм2
(табл.1.3.6. Глава 1.3 ПУЭ).
Потеря напряжения в прово-
дах, кабелях и медных троллеях
определяется а % от номиналь-
ного напряжения сети UH'.
Рис. 35.1. Зависимость потерь напряжения от тока
нагрузки и материала троллеев: 1 — полосовая сталь
50x8; 2—9 — угловая сталь соответственно 40X40X4;
40x40x5; 50x50x5; 50x50X6; 60X60x8; 75x 75x 8;
75x75x10; 80x80x12
ЛГ/о/ - _ 173/fcOSJP
aqUn ' (35.4)
для постоянного тока
Л„о/ - 200W - 2оол
/о <>qUn' (35.5)
где Р — мощность, передаваемая ли-
нией, Вт; I — длина линии, м; q —
сечение провода, мм2 ; а — удельная
проводимость материала провода, при-
нимаемая для меди 57 м/Ом-мм2 , а
для алюминия 35 м/Ом-мм2 ; I — ток
нагрузки, А; созу> — коэффициент мощ-
ности нагрузки.
Потеря напряжения &U в стальных
троллеях определяется с учетом активного
R и реактивного х сопротивлений в Ом
на 1 м длины линии / по формуле
Д(/ = 1,73(Лсоз$р + xsin <р)-1, (35.6)
и далее Д1/% = ^/100 % (35 7)
где <р — угол сдвига между I и напря-
жением U„, обычно можно принимать
cosy» 0,65—0,7 и sinp « 0,76—0,71.
Расчет потери напряжения в стальных
троллеях можно вести по номограмме
(рис. 35.1), где учтены активное и реак-
тивное сопротивления
Д(/ = el, (35.8)
и далее по формуле 35.7.
Рекомендуется ие превышать следую-
щие величины полной потери напряжения:
при установившемся режиме — 7%, при
пуске — 12%.
В проводах (кабелях), проложенных
непосредственно на кране, рекомендуется
допускать ие более 30% потерь от полного
падения напряжения.
Максимальная потеря напряжения в
линии, питающей группу двигателей (на-
пример, жесткий токопсдвод или гибкий
кабель), определяется с учетом пускового
тока наибольшего по мощности электро-
двигателя и рабочего тока всех остальных
электродвигателей
. (35.9)
где /р — определяется по формуле
(35.2); /н1 — номинальная сила тока
двигателя с наибольшим пусковым то-
ком при ПВ - 25%; Хп — кратность
пускового тока электродвигателя с наи-
большим пусковым током, определяет-
ся: 7пуск //ном.. Для электродвигателей
с короткозамкнутым ротором выбнрает-
146
ся по каталогу; для электродвигателей
с фазным ротором — равным 2,5; для
двигателей постоянного тока равным
1,8—2,0.
Выбор сечения проводов (кабелей),
питающих группу крановых двигателей, по
расчетному току, определенному по гра-
фикам нагрузки всех двигателей крана или
группы кранов (точный метод), часто не
дает желаемого результата. Это происхо-
дит из-за значительных колебаний на-
грузок и неопределенности исходных дан-
ных.
Практика показала целесообразность
применения следующей приближенной
формулы для определения расчетной мощ-
ности (кВт), по величине которой опреде-
лется расчетный ток (формула 35.2)
Рр = K„PZ+CP3 , (35.10)
где Р% — установленная мощность всех
электродвигателей прн ПВ = 100%; Р3
— установленная мощность трех наи-
больших по мощности электродвигате-
лей прн ПВ - 100%; К„ — коэффици-
ент использования; С — расчетный
коэффициент.
Первый член формулы определяет
среднюю мощность, а второй — ту
дополнительную мощность, которая появ-
ляется в результате совпадения максиму-
мов нагрузки отдельных двигателей в
данной группе.
Численные значения коэффициентов
находятся по табл.35.1. При жестком
токоподводе троллеи выбираются по току
нагрузки (Ар) и затем проверяются на
потерю напряжения. В табл. 35.2 приведе-
ны длительно допустимые силы тока
нагрузки на угловую сталь прн предельно
допустимой температуре нагрева 75'С и
температуре окружающего воздуха 25‘С.
В табл. 35.3 приведены допустимые
потери напряжения на участках токопод-
вода.
Примеры, расчетов на потерю напря-
жения:
1. Определить потерю напряжения в
проводах (кабелях) при следующих усло-
виях: ток трехфазный, напряжение 380 В;
коэффициент мощности сс&р = 0,8; сече-
Таблица 35.1
Значения коэффициентов КИ и С для определения расчетной мощности
группы крановых электродвигателей
Место работы кранов К» С
Котельные, ремонтные, сборочные и им подобные цехн 0,12 0,4
Литейные цехи 0.18 0,6
Мартеновские цехи и миксерные отделения (заливочные, разливочные и завалочные краны) 0,2 0,3
Шихтовые дворы, дворы изложниц и стрипперные отделения мартеновских цехов 0,44 0.5
Прокатные цехи 0,36 0,6
По данным обследования крановых установок постоянного тока [1].
Таблица 35.2
Длительно допустимые токи нагрузки на угловую сталь
при температуре окружающей среды +25°С
Размеры, мм 2 Сечение,мм Длительно допустимая сила тока нагрузки, А Омическое сопротивление, Ом/км
переменный ток постоянный ток
50x50x5 480 315 565 0,30
50X50X6 569 330 610 0,255
60x60X6 691 395 735 0,21
60x60x8 903 410 840 0,16
75 x75 x8 1150 520 1085 0,126
75X75X10 1410 540 1180 0,103
147
Таблица 35.3
Допустимые потери напряжения на отдельных участках крановой сети
Участок сета Допустимые потери напряжения; %
трехфазный ток постоянный ток
Питающая магистраль и распределительная сеть 4 — 5 6
Главные троллеи 6-5 7.5 — 4
Троллеи и соединительные провода в пределах крана 5 1,5 - 5
Всего (не более) 15 15
Таблица 35.4
Технические данные электродвигателей (к примеру 3)
Наименование механизмов крана Тип электродвигателя Мощность прн ПВ=25%,кВт Номинальная сила тока статора, А
Механизм передвижения моста МТ 411-3 2X18 2x46,7
Главный подъем МТ 412-8 26 71
Механизм передвижения тележ- ки МТ 111-6 4,1 11.7
Вспомогательный подъем МТ 312-3 13 34
ние медного провода q = 35мм2; удельная
проводимость меди а = 57 м/Ом- мм2;
длина Z = 50 м; /р = 198 А (из предыдущего
примера 2); /Н1 = 120 А.
По формуле (35.9) определяем 1^
4«=^р+(^-1Ун1 =
= 189+(2,5-1) 120 = 278А.
Потерю напряжения определим по
формуле (35.4)
A(Z% _ £3/
OQU„
173 278 50 0,8 » .ы
= 57-35-380 2,5 ”°-
2. Определить потерю напряжения при
жестком токоподводе при условиях приме-
ра 1:
/вшх = 278 A,Z = 50 м.
По условиям механической прочности
выбираем стальной уголок 60x60x8, для
него допустимая сила тока равна 410 А
(см.табл.35.2).
По кривой рис.35.1 потеря напряжения
на 1м длины предварительно выбранного
уголка составляет величину е - 0,45 В/м.
Потеря напряжения составит
АС/ =eZ = 0,4" 50 = 22,5 В или
22^100 = 5 9%>
OOV
что не превышает допустимую величи-
ну потерь, ио почти в 2,4 раза потери
напряжения больше, чем в случае при-
мера 1 ( Д17% = 2,5%) прн гибком
кабеле.
3. Рассчитать и выбрать стальные
троллен из уголка для литейного крана.
Длина главных троллеев Z = 80 м.
Технические данные электродвигате-
лей приведены в табл. 35.4. Напряжение
сети 380 В. Рассчитать стальные троллеи
из уголка.
Решение. Расчетную мощности-опре-
деляют по формуле (35.10) '
= 0,18Р2+0,6Р3 = О,18(2-9+13+
+2,05+6,5)+0,6(2 -9+13) = 25,7кВт.
Расчетную силу тока находят по
формуле
,.. у10*
= _ ^J io3 — мд
VJ-380 0,78 0,74 08 Л‘
По условиям механической прочности
выбирают предварительно стальной уголок
50x50x5 мм, допускаемая сила тока для
которого, согласно табл. 35.2 равна 315 А.
Максимальную силу тока для проверки
троллеев определяют по потере напряже-
ния по формуле (35.9)
2ш»х “/р+(Ап -1)41 “
= 68+(2,5-1)71 = 174 А.
148
По кривой рис. 35.1 потеря напряже-
ния на 1 м длины уголка 50x50x5 мм
составляет Д(Ле) = 0,43 В/м.
Потеря напряжения:
а) прн питании троллеев с конца
составляет Д(/=Ди/=0,43-80=34,4 В или
9%, что выше допустимого значения,
приведенного в табл. 35.3;
б) при питании в средней точке
троллеев Д(/=Ди/=0,43-40=17,2 В или
4,5%, что не превышает допустимые 6%,
согласно табл. 35.3.
Выбор конструкции внутрикранового
токоподвода (гибкий навиваемый на бара-
бан кабель, подвешенный змейкой, коль-
цевой троллейный) производится с учетом
конструкции крана, особенностей его ра-
боты и требований техники безопасности.
Радиус барабана (кривизна змейки)
должен быть не менее десяти диаметров
кабеля.
При необходимости сохранить питание
крана прн отключении сети и применении
подачи электроэнергии от двух источни-
ков, аппарат для подключения источников
питания должен быть выбран таким, чтобы
обеспечить блокировку невозможности од-
новременного подключения обоих источ-
ников.
При выборе токоподвода следует руко-
водствоваться следующими принципами:
— на кранах мостовых, работающих
йй Открытом воздухе на эстакадах н в
закрытом помещений, рекомендуется при-
менять троллейный токоподвод для пита-
ния крана типа ТК; токоподвод к тележке
иа этих кранах рекомендуется осуществ-
лять гибким кабелем;
— на козловых кранах с ходом
100—150 м рекомендуется применять
кабельный токоподвод с установкой ка-
бельного барабана на кране;
— на кранах, установленных в специ-
альных цехах, возможно применение гиб-
кого токоподвода к крану.
35.2. Расчет и выбор защиты
Сети промышленных предприятий, в
том числе и питающие грузоподъемные
машины (краны, тали и др.), защищаются
от токов короткого замыкания и не имеют
защиту от перегрузок.
Надежная работа кранового электро-
оборудования зависит от всех элементов
разветвленной крановой сети питания
крановых электроприводов.
Крановые сети должны иметь защиту от
токов короткого замыкания, обеспечиваю-
щую по возможности наименьшее время
отключения и требования селективности.
В этих сетях допускается не выполнять
расчетной проверки кратности тока корот-
кого замыкания, если обеспечены по
отношению к длительно допустимым токам
нагрузки проводников (провода, кабели,
троллеи) определенные требования к вели-
чине кратности аппаратов защиты Кп.
I,
кп = ~ (35.11)
'днг
где 13 — ток защиты (номинальный ток
плавкой вставки предохранителя, ток
уставки автоматического выключателя,
номинальный ток расцепителя или ток
трогания расцепителя); /днг — длитель-
но допустимый ток нагрузки проводника.
В табл. 35.5 приведена зависимость
Таблица 35.3
Зависимость кратности тока защиты от применяемого аппарата защиты
Наименование аппарата защиты Кратность тока за- щиты (не более) Примечание
Автоматический выключатель с максимально мгно- венно действующим расцепителем (отсечка) 4,5 /з — ток уставки
Автоматический выключатель с нерегулируемой об- ратно зависящей от тока характеристикой (незави- симо от наличия или отсутствия отсечки) 1.0 /з — номинальный ток расцепителя
Автоматический выключатель с регулируемой обрат- ной, зависящей от тока характеристикой (если име- ется еще отсечка, то ее кратность тока срабатывания не ограничивается) 1,25 /з — ток трогания расцепителя
149
кратности тока защиты от применяемого
аппарата защиты.
Для защиты электродвигателей от КЗ
должны применяться предохранители или
автоматические выключатели (ПУЭ 5.4)
Для обеспечения надежного отключе-
ния КЗ на зажимах электродвигателя и
исключения срабатывания защиты при
нормальных величинах пускового тока
электродвигателя плавкая вставка предо-
хранителей выбирается в зависимости от
условий пуска по формуле
, _ Л1уск
2ПЛ ~ 1Г
луп
где /„д — номинальный ток плавкой
вставки, А; /пуск — пусковой ток элек-
тродвигателя; Куп — коэффициент ус-
ловий пуска. В табл. 35.6 приведены
величины коэффициента в зависимости
от условий пуска.
При необходимости, выбор плавкой
Таблица 35.6
Величина Куп в зависимости
от условий пуска
(35.12)
Условия пуска механизмов Ауд
Легкие,небольшая длительность разгона, резкие пуски 2,5
Тяжелые,большая длительность разгона, частые пуски 2,0-1,6
Ответственные механизмы с лю- быми условиями пуска 1.6
вставки для двигателя с реостатным пуском
осуществляется (номинальный ток двига-
теля — /н) по соотношению ;
для группы двигателей при реостатном
пуске по формуле
, Ж*л-1)/н
• (35.13)
Луп уп
Большинство кранов комплектуется
защитными панелями переменного и по-
стоянного тока.
Защитные панели предназначены для
максимально-токовой и нулевой защиты
крановых электродвигателей переменного
тока с фазным ротором, управляемых
контроллерами кулачковыми и магнитны-
ми (если они не имеют указанной защиты),
а также электродвигателей постоянного
тока, управляемых кулачковыми контрол-
лерами. Независимо от числа электродви-
гателей, подключаемых после контактов
главной цепи контактора, ток двигателя
или нескольких одновременно работающих
электродвигателей при ПВ до 40% не
должен превышать 200 А для панелей
ПЗКБ-250, ППЗБ-160 и 310 А для
ПЗКБ-400.
Панели серии ПЗКБ допускают воз-
можность подсоединения одного асинхрон-
ного двигателя с короткозамкнутым рото-
ром. В этом случае защита осуществляется
автоматом, установленным вне панели.
Панели представляют из себя устрой-
ства, состоящие из контактора, разъедини-
теля главной цепи, максимальных токовых
реле мгновенного действия, предохраните-
лей цепи управления и кнопки для
включения контактора.
Панели выпускаются в двух исполне-
ниях по типу контроллеров, применяемых
для управления двигателями (табл.35.7):
— управление с помощью кулачковых
контроллеров;
— управление с помощью магнитных
контроллеров;
— смешанное управление посредством
магнитных и кулачковых контроллеров,
В защитной панели может быть уста-
новлено до 12 электромагнитов реле, в
зависимости от варианта схемы главной
панели.
Электромагниты реле в комплект по-
ставки защитной панели не входят, а
заказываются отдельно, как самостоятель-
ная единица, и высылаются заказчику в
отдельной упаковке. Технические данные
электромагнитов реле РЗО-401 см.табл.
35.8.
Электромагнитное реле мгновенного
действия обеспечивает защиту от перегру-
зок приводных электродвигателей- Для
обеспечения максимальной защиты реле
включается только в одной фазе каждого
двигателя, и при этом должна соблюдаться
зависимость
2>^н40^ ^уст >
где /н4о — номинальный ток статора
двигателя с фазным ротором при
ПВ=40%; 7уст — ток уставки реле.
Максимальное реле (РЭО 401) выби-
рается по допустимому току катушки при
ПВ=40 % и диапазонам срабатывания.
150
Таблица 35.7
Типы исполнения и технические данные защитных панелей
* Тип пвиелн Напряжение, В Частота тока, Гц Сумма номинальных токов двигателей XZH, А Применяется при управлении контроллерами Максимальное количество электромагнитов .реле РЭО-401
ПЗКБ-250У2 220 50 400 250 магнитными н кулачковыми кулачковыми 8
380 400 250 магнитными и кулачковыми кулачковыми
500 50 200 кулачковыми
220 60 400 250 магнитными и кулачковым^ кулачковыми
380 400 250 магнитными и кулачковыми кулачковыми
ПЗКБ-400У2 220 380 50 500 магнитными и кулачковыми 12
ППЗБ-160 § f — 260 магнитными и кулачковыми 4
Таблица 35.8
Технические данные электромагнитов реле РЭО-401
Тип электромагнитов реле Ток, А Пределы регулирова- ния, А
ПВ 100% ПВ 40%
320 480 420 — 1280
160 240 210 — 640
100 150 130 — 400
РЭО-401 40 60 52 - 160
25 38 53 — 100
10 15 13 — 40
6 9 8 — 24
Две остальные фазы статора каждого
двигателя объединяются под общие реле
для защиты проводов (кабелей). Варианты
электросхем приводятся в каталогах на
защитные панели.
В этом случае каждое максимальное
реле выбирается по общему току —
Общий ток (А) рассчитывается по
формуле
Азбщ = 2>5/ибм+/н1+/Н2 , (35.14)
где /„вц — номинальный ток двигателя
большей мощности; /н1, Ун2 — номи-
нальный ток остальных двигателей, за-
щищаемых общим реле.
При любом варианте схем включения
катушек максимальных реле при защите
проводов (кабелей), подводимых к двига-
телям, соблюдается равенство
где /усг1 — ток уставкн максимальной
защиты кабеля минимального сечення,
питающий двигатель минимальной
мощности из группы двигателей, обслу-
живаемых общим реле.
Защита от перегрузок короткозамкну-
тых электродвигателей осуществляется с
помощью тепловых токовых реле серии
ТРТ.
Технические данные токовых реле
приведены в табл. 35.9.
При выборе реле следует руководство-
ваться следующими условиями:
151
Таблица 35.9
Технические данные токовых реле '____________
Номер реле Номинальный ток теплового элемен- та, А Наименьшее сечение подводящего про- водника Потребляемая мощность при про- теканни номиналь- ного тока, Вт
Провода, мм3 Медной шины,мм3
ТРТ 111 1,75
112 2,5
113 3,5 1.0
114 5,0 4-6
115 7,0
121 9,0
122 11,5 1,5
131 14,5 2,5
132 18,5 4,0
133 22 6.0
134 28 10,0 8 - 13
135 35
136 45 16,0
137 56
133 71 25,0
139 90
141 110 35,0 13 — 18
142 140 50,0
151 155 15х 3
152 190 20х 2,5
153 230 70,0 95,0 20х 3
154 285 ЗОх 4 6
155 360 ЗОх 4
156 450 45x4
157 550
— среднеквадратичный ток защищае-
мой цепи ие должен превышатьноминаль-
ный ток нагревателя;
— при трех пусках подряд реле ие
должно срабатывать (условия настройки);
— время срабатывания при пусковом
токе не должно быть выше допустимого
времени стоянки электродвигателя под
током в этом режиме.
При пользовании защитными характе-
ристиками теплового токового реле t .=
= ^(/ср/^ауа) следует учитывать, что
возможные фактические отклонения тока
срабатывания около 20% тока уставки.
Реле допускает регулировку номи-
нального тока уставки в пределах ±15%
от номинального тока теплового элемента.
Ток срабатывания реле — 1,35 номи-
нального тока теплового элемента при
температуре окружающего воздуха
+ 40*С.
Реле имеет одам размыкающий кон-
такт, рассчитанный ла коммутацию пере-
менного тока ЮА, 380В при cosip =’ 0,4 и
постоянном токе 0,5А, 220В при L/R =
=0,05 с (постоянного времени). В защит-
ных панелях предусматривается установка
1-го теплового токового реле для защиты
от перегрузок короткозамкнутого двигате-
ля. i
На кранах общего назначения приме-_
няются панели защитные крановые типа
Я 8501, Я 8901.
Панели предназначены для подачи
питающей сети в схемы электроприводов
механизмов грузоподъемного крана и для
снятия напряжения вручную или автома-
тически, в случае срабатывания макси-
мальной, нулевой и конечной защиты.
В отличие от защитных панелей ПЗКБ,
панели защиты типа Я представляют собой
152
Таблица 35.10
Технические параметры панели защитной Я 8501
Основные типоисполнения Напряжение и частота сети, В/Гц Номинальный ток панели, А Примечание
Я 8501 — 4270УЗ 380/50 160 Имеются типоисполнения УХЛЗ, ТЗ и УЗ экспорт
Я 8501 — 4470УЗ 250 в т.ч. на 60 Гц Степень защиты 1Р20
Таблица 35.11
Технические параметры панели защитной Я 8901
Основные типо- исполнения Напряже- ние и часто- та сети, В/Гц Номиналь- ный ток па- нели, А Количество устанавливае- мых реле, шт. Пределы номинальных то- ков реле, А
электромаг- нитные тепловые электромаг- нитные тепловые
Я8901-4277У2 Я8901-4299У2 экспорт 380/50 415/50 160 6 — 6,3—160 —
Я8901-4277У2 Я8901-4299У2 экспорт 380/50 415/50 5 1 9,11,5
Примечание: Экспортные панели выпускаются также на 440/60; 380/60, т.ч. исполнения Т2.
комплект, состоящий из двух панелей
Я 8501 и Я 8901.
В табл. 35.10 приведены технические
параметры панели Я 8501, устанавливае-
мой в кабине.
В состав панели входят следующие
аппараты:
— автоматический выключатель с
электромагнитным н тепловым расцепите-
лем (ЛЕ 2066 — 400,— 00) на 160 А или
— автоматический выключатель с
электромагнитным н тепловым независи-
мым расцепителем н блок-контактом (А
3736Б) на 250 А;
— переключатель (ПКУ 3211Т
2082Б1).
Панели выбираются по суммарному
току электродвигателей, подключаемых к
панели.
В табл. 35.11 приведены технические
параметры второй панели Я 8901 защит-
ного комплекта, устанавливаемой в каби-
не.
При выборе панелей следует, незави-
симо от числа двигателей, подключаемых
после контактов главной цепи контактора,
соблюдать следующее условие:
— ток одного или нескольких одно-
временно работающих электродвигателей
при ПВ 40% не должен превышать 160 А.
В состав панели входят следующие
аппараты:
— линейный контактор;
— автоматический выключатель типа
АЕ;
— пакетный переключатель ППЗ;
— электромагнитные реле типа РЭО
401;
тепловое токовое реле (при наличии
одного короткозамкнутого двигателя) типа
ТРТ.
353. Расчет и выбор грузоподъемных
магнитов
Грузоподъемные магниты служат для
транспортирования ферромагнитных мате-
риалов; в зависимости от массы н формы
ферромагнитного материала, электромаг-
ниты применяются в различном количест-
ве от 1 до 4 штук на траверсе необходимой
формы; в ряде специальных случаев они
устанавливаются в конструкциях захватов
с механическими предохранительными ус-
тройствами, имеющими отдельный привод
н удерживающими груз при отключении
электромагнитов.
Расчетное время одного цикла работы
при ПВ 50% не более 10 мин. Поэтому
153
Таблица 35.12
Технические данные грузоподъемных магнитов
Тип электро- магнита Ток, А Грузоподъемность, кг, при грузе Максимальное количество од- новременно включенных электромагни- тов, подвешен- ных на одной траверсе
Болванка или плита Чугун в чушках Скрап стальной Стружка стальная Бойный шар
М-22В 10,5 6000 200 200 80 — 4
М-42В 32,5 16000 600 600 200 — 2
М-62В 56,5 20000 1800 1300 600 — 1
М-40Б 32,5 — — — — 10000 2
ПМ-15Б 10,5 7000 — — — — 5
ПМ-25Б 20,0 14000 — — — — 3
допустимое рабочее напряжение на катуш-
ке электромагнита должно быть снижено,
если ПВ 50%. В этом случае допустимое
рабочее напряжение (В) определяется по
формуле
п _ _ и«
доп 7пвф/пвн ’ <3515)
где ПВф н ПВИ — фактическое и номи-
нальное значения продолжительности
включения.
Технические данные электромагнитов
серии М и ПМ приведены в табл. 35.12.
Из табл. 35.12 видно, что чем больше
воздушные зазоры у поднимаемого мате-
риала, тем выше магнитное сопротивление
и резко снижается грузоподъемность элек-
тромагнита.
Если принять грузоподъемность
сплошной плиты за 100%, то при других
наиболее характерных грузах она составит
в %:
копровый шар (электромагнит
со специальными полюсами) 60
трубы, бруски, рельсы 50
копровый шар (стандартный
электромагнит) 40
стальные листы и полосы 15
скрап стальной (тяжелые куски) 7
чушки (машинное литье) 5
чушки (литье в землю), скрап
стальной (средние куски) 4
скрап чугунный (средний куски) 3
стружка стальная размельченная 2,5
скрап стальной (мелкие куски),
стружка чугунная 2
стружка стальная иеразмельченная 1,5,
Электромагниты грузоподъемные
круглые серии М используются для подъ-
ема и транспортирования грузов относи-
тельно небольших размеров или неопреде-
ленной формы, а также для додьема
бойных шаров, которые используются для
дробления крупного чугунного металлоло-
ма.
Электромагниты грузоподъемные пря-
моугольные серии ПМ предназначены для
подъема н транспортирования длинномер-
ных грузов (рельсе», балок, труб и тд.). В
зависимости от длины этих грузов приме-
няют два, три и более электромагнитов,
работающих одновременно на одной тра-
версе крана.
Тип магнитного контроллера в зависи-
мости от количества одновременно вклю-
ченных электромагнитов выбирается по
табл. 35.13.
Для питания и управления электро-
магнита от трехфазной сети переменного
тока и плавногорегулирования подъема
груза используются магнитные контролле-
ры^. табл. 35.13).
Для питания и управления электро-
магнита от трехфазной сети переменного
тока и плавного регулирования подъема
разной массы груза используются: магнит-
ный контроллер ПСМ-80, ящик сопротив-
154
Таблица 33. 13
Комплект электрооборудования к грузоподъемным магнитам
Тип электромагнита Количество одновременно включенных электромагнитов Тип командо- контроллера Тип магнитного контроллера Максимальная мощность, потребляемая электромагнитами и разрядным сопротивлени- ем, кВт
Климатическое исполнение 9
М-22ВУ1 1 ПМС-50У2 4,0
2 8,4
3 ПМС-50У2 11,8
М-42ВУ1 4 ВУ-701АУ2 15,4
М-40БУ1 1 12.2
М-42ВУ1 2 ПМС-150У2 24,4
3 ПМС-150У2 36,0
М-62ВУ1 1 ПМС-150У2 21,5
ПМ-15БУ1 1 ПМС-50У2 4,0
2 ПМС-50У2 8,4
3 11,8
4 ВУ-701АУ2 15,4
5 ПМС-150У2 24,4
ПМ-25БУ1 1 ПМС-150У2 24,4
2 ПМС-150У2 15,0
3 23,9
4 ПМС-150У2 30,2
5 36,0
Таблица 33.14
Технические данные магнитного контроллера ПСМ-80
Номинальное напряжение сети при частоте 50 Гц, В Номинальное напряжение на выходе. В, среднее Номинальный ток нагрузки, А Мощность кВт Диапазон регулирования тока нагрузки ПВ %
380 220 80 17,6 1:8 50
лений НФ-11А и сельсинный командокон-
троллер КП-1818.
Технические данные магнитного кон-
троллера ПСМ-80 приведены в таблице
35.14.
Выбор типа грузоподъемного магнита
производится на основании следующих
исходных данных:
— характера поднимаемых грузов
(плиты, болванки, чушки, скрап, стружка);
— температуры поднимаемых грузов
(грузоподъемная сила при температуре
свыше 200°С значительно снижается),
имеются специальные конструктивные ис-
полнения для горячих грузов;
— наличия значительных ударов при
опускании магнита;
— необходимости погружения магни-
тов в воду и климат места работы;
— требования к регулированию подъ-
емной силы магнитов (обычно при транс-
портировании стальных листов).
35.4. Расчет и выбор электрооборудования
для взрывоопасных зон
Все электрооборудование, выбранное
для кранов, работающих во взрывоопасных
зонах, должно отвечать требованиям главы
У11-3 “Правил устройств электроустано-
вок" (ПУЭ).
Выбор взрывозащищениого электро-
оборудования производится с учетом:
155
— назначения технических парамет-
ров крана;
— класса взрывоопасной зоны;
— категории и группы взрывоопасных
смесей;
— условий работы (химической актив-
ности среды, влажности, температуры
окружающей среды и т.п.).
Расчет и выбор электродвигателей во
взрывозащищенном исполнении осущест-
вляется как и в общем случае. Определя-
ется статическая мощность на валу по
формулам гл.33:33.1 (подъем), 33.3 (пере-
движение в помещении), 33.7 (передвиже-
ние на открытом воздухе). Затем опреде-
ляется расчетная мощность по формулам:
33.8 (передвижение в помещении и на
открытом воздухе), 33.10 (подъем).
Выбранные по расчетной мощности Рр
электродвигатели механизмов передвиже-
ния проверяются по сцеплению с исполь-
зованием формул: 33.17 и 33.18.
Взрывозащищенные электродвигатели
изготавливаются с короткозамкнутым ро-
тором, одно- н двухскоростные — со
встроенными тормозами различных серий
(ВКр, АИМТ, ВМАП).
Учитывая особое значение проверки
двигателей иа тепло в условиях взрывоо-
пасных зон, расчеты проводятся либо
способом среднеквадратичных потерь (см.
гл. 33.7) или по допустимому числу
включений, приведенных в каталогах на
взрывозащищенные электродвигатели.
Допустимое число включений
регламентируется для определенного но-
минального коэффициента инерции Х^,
указанного в информационных материа-
лах на двигатели.
Если номинальный коэффициент
ниерции XjH равен расчетному коэффици-
енту инерции Kjp, то двигатель ие прове-
ряется на допустимое число включений.
Если то допустимое число
включений двигателя определяется
по формуле
*Jh
^опр ~ ^onKjp ’ (35.16)
Отношение сил сцепления приводных
стальных ходовых колес с рельсами к
максимальному сопротивлению передви-
жения (поворота) с учетом сил инерции
прн пуске крана в ненагруженном состоя-
нии должно быть не меиее 1,5.
Для соблюдения условия' надежного
сцепления и устранения пробуксовывания
при увеличении номинальной мощности
двигателей или числа их, чтобы достигнуть
нужного числа включений, следует одно-
временно увеличивать число приводных
колес.
При выборе двигателей большего габа-
рита с увеличенным запасом по условиям
нагрева и меныпим использованием по
тепломощности возможно применять дви-
гатели для номинального напряжения 500
или 660 В, но включать их в сеть 220 или
380 В. Увеличение допустимого числа
включений или коэффициента инерции в
этом случае согласовывается с заводом-из-
готовителем электродвигателя. Макси-
мальный и пусковой моменты электродви-
гателя уменьшаются приблизительно
пропорционально квадрату напряжения,
что устраняет пробуксовывание колес при
установке двигателя большей мощности,
напряжением больше сетевого.
В тех случаях, когда ие может быть
достигнуто допустимое для двигателя чис-
ло включений ^дon р при соблю-
дении условий надежного сцепления, не-
обходимо снизить рабочую скорость
механизма для снижения коэффициента
инерции и повышения допустимого числа
включений согласно зависимости '
^доп pl =^допр2|/2 ’ (35.17)
где Naon р1 — число включений, допу-
стимое при фактической скорости ме-
ханизма Уф; АдОП р2 — число вклю-
чений, допустимое при сниженной
скорости Ум.
Скорость уменьшенная (сниженная)
Ум определяется по формуле
= . ^35.18)
JP
Примеры:
1 ) Выбрать электродвигатель для ме-
ханизма подъема крюкового крана г/п 5 т
во взрывобезопасном исполнении ПВТ4.
Технические данные механизма подъ-
ема:
156
тф = 5000 кг; GD^ = 0,09 кг-м2;
m^y = 300 кг; ПВ = 25%;
Уф = 0,1 м/с; ч = 0,9;
N = 120 вкл/ч.
Определяем статическую мощность
Р 9.810"n>+wry)*% _
стп = Ю^тп
9,81(5000+300) 0,1 _ . _ _
= 103-0,91 5,в кит.
Определим расчетную мощность по
формуле .
Лр =АИ К,КрК« КпрР„ =
= 0,7-1-0,82-1-5,8 = 3,4 кВт.
Определяем коэффициенты:
Кк = 0,7 (кран крюковой), К3 = 1
'(группа режима работы 4М), Кр — ие
используется, т.к. регулирования ист,
Аг= 0,82 (е =0,2 5 или ПВ = 25%),
*ПР = Ь0.
Выбираем двигатель ВКР112МВ6У2-5
со следующими техническими данными:
Р„ = 4кВт: GDL = 0,14кг-м2;
л„ = 910 об/мин:
Адоп = 130 вкл/ч прн KjH = 2,5;
ПВ = 25%.
Определим расчетный коэффициент
динамичности
„ _ ^GD2 Gbb+^lGbb
J₽ OD^, GD^
_ 0,09+1,2-0,14 _ 0,
--------0Д4 1,8J-
Проверка на допустимое число вклю-
чений по формуле (35.16)
А,и
N “ N I s
допр fl°nKjp
= 130178 вкл/ч.
Выбранный двигатель проходит по
теплу.
2 ) Выбрать электродвигатели для ме-
ханизма передвижения крюкового крана
г/п 5 т во взрывобезопасном исполнении
ПВ Т4, работающего В помещении.
Технические данные механизма пере-
движения;
Кф = 0,5 м/с;
mKp + OTjy + = 17000 кг;
ПВ = 15% ; GD^ = 1,22 кг-м2;
N = 60 вкл/ч; тк = 2 ; <р = 0,2.
По формуле (33.3) определяем стати-
ческую мощность
Р - 9’810’9('"кр+'"гр+"|гу)Гф _
стг
9,81-17000-0,5 л.. „
= - = 0,44 кВт.
103-0,85-2
Определим расчетную мощность
1.1У,('Пкр+отгр+тгу)^ Р„
о~ 103Чтл 1,75“
1,1 0,2-17000-0,52 0,44 по _
------1ОМ,85~2~+1Л5Д0’8 КВТ'
Выбираем двигатель ВАКр 22-6 со
следующими техническими данными:
Р„ = 1,1 кВт: GD1^ = 0,03 кг-м2;
лн = 890 об/мин: ЫЯОл = 60 вкл/ч;
ПВ = 25%; AjH = 3,0.
Проверка на допустимое число пусков
одного двигателя (проверка на нагрев)
к- _2£^_°’5G/^+1-2G^»_
0,61+0,04 „ ,
= ~0^53------21’б’
N = N -
‘’ДОПР
3
= 60д1 g — 8 вкл / ч
Адоп р * ^доп-
Двигатели по теплу не проходят и
необходимо снизить скорость передвиже-
ния.
Определим величину сниженной ско-
рости по формуле (35.18)
У» = УЧ./*1р =
= 0,51/3/21,6 = 0,19 м/с .
При сниженной скорости двигатель
ВАКр 22-6 допустим по теплу 60 вкл/ч.
Комплекты электрических аппаратов
во взрывобезопасном исполнении выпуска-
ются для мостовых, козловых и одиобалоч-
иых кранов с управлением с пола и из
кабины.
157
Поставляются 3 комплекта:
1-й комплект состоит из:
— устройства УВК-1 и УВК-2 (управ-
ление односкоростными двигателями);
— блоков управления БК-2П или
БК-ЗП (защита);
— блока управления БК-ЗК (освеще-
ние, отопление);
— кнопочного поста управления
ПКПИ (применяются совместно с УВК-1,
УВК-2);
— коробка разветвительная КРВ-1.
2 -й комплект состоит из:
— устройства УАК-М, УВК-П.УВК-Т
(управление двухскоростными двигателя-
ми);
остальные аппараты как в 1-м комп-
лекте.
3-й комплект — для однобалочных
кранов:
— блок управления БК-2Г (защита);
— блок управления БК-2К;
— подвесной кнопочный пост ПКПИ-
6с;
— коробка разветвительная КрВ-1.
Перечисленные аппараты выбираются
по номинальному току при управлении 1-м
двигателем или по расчетному току при
подключении нескольких приводных дви-
гателей механизма крана.
При выборе электрооборудования во
взрывозащищенном исполнении необходи-
мо соблюдать установленный допустимый
уровень взрывозащиты или степень защи-
ты оболочек в зависимости от класса
взрывоопасной зоны (табл. 35.15).
На кранах и талях, находящихся во
взрывоопасных зонах и не связанных
непосредственно с технологическим про-
цессом (при работе кранов и талей
отсутствует взрывоопасная концентра-
ция), применяется электрооборудование с
уровнем взрывозащиты или степень защи-
ты в соответствии с табл.35.16.
Таблица 36.15
Допустимый уровень взрывозащиты или степень защиты оболочек кранового'
электрооборудования в зависимости от класса взрывоопасной зоны
Класс
взрывоопасной
эоны
ВЧ
В-1а
В-16
В-1г
В-П
В-Па
Уровень взрывозащиты (2,1,0) или степень защиты
Наименование электрооборудования
Электродвигатели
Взрывобезопасное
Повышенной
надежности
против взрыва
Без средств взрыво-
защиты
Оболочка JP44*
Повышенной
надежности
против взрыва
Взрывобезопасное**
Без средств
взрывозащиты**
Оболочка — JP54***
Аппараты и приборы
Взрывобезопасное
Особо
взрывобезопасное
То же
Повышенной
надежности
против взрыва
То же
Взрывобезопасное**
Особо
взрывобезопасное
Без средств
взрывозащиты**
Оболочка — JP54***
Электрические
светильники переносные
Взрывобезопасное
То же
Повышенной
надежности
против взрыва
То же
Взрывобезопасное
Взрывобезопасное**
Повышенной
надежности
против взрыва**
* Контактные кольца и другие части в оболочке JP44
При соблюдении пункта УП-З-бЗ ПУЭ-76-
*** Контактные кольца и другие искрящие части в оболочке JP54, а до освоения этой степени
защиты разрешается JP44.
158
Таблица 35.16
Допустимый уровень взрывозащиты или степень защиты оболочек электрооборудования
кранов, не участвующих в технологическом процессе
Класс взрывоопасной зоны Уровень взрывозащиты (2, 1, 0) или степень защиты оболочек
в-l, в-п В-Ia и В-16 B-На, В-1г Любой уровень взрывозащиты для соответствующих категорий и групп взрывоопасных смесей Степень защиты оболочки не менее JP33* Степень защиты оболочки не менее JP44*
* При работе отсутствует взрывоопасная концентрация.
Таблица 35.17
Минимально допустимые степени защиты оболочек электрических машин
в зависимости от классса пожароопасной зоны
Условия работы Степень защиты оболочек для пожароопасной зоны класса (ГОСТ 17494-72)
П-1 п-п П-Па п-ш
Машины с частями, искрящими по условиям работы JP44 JP54» JP44 JP44
* До освоения электрических машин со степенью защиты оболочек JP54 могут применяться машины
со степенью защиты оболочек JP44.
Таблица 35.18
Минимальные допустимые степени защиты оболочек электрических аппаратов
приборов, шкафов и сборок зажимов для кранов и талей в зависимости от класса
пожароопасной зоны
Условия работы Степень защиты оболочек по ГОСТ 17494-72 для пожароопасной зоны класса
П-1 П-П П-Па П-Ш
Аппараты н приборы, искрящие по условиям работы JP-44 JP-54 JP-44 JP-44
Аппараты и приборы, не искрящие по условиям работы JP-44 JP-44 JP-44 JP-44
Шкафы для размещения аппаратов н приборов, а также кабины управления кранами JP-44 JP-54* JP-44** JP-44 JP-44
Коробки сборок зажимов силовых и вторичных цепей JP-44 JP-44 JP-44 JP-44
Аппаратура,размещаемая в кабине JP-22 JP-22 JP-22 JP-22
* При установке в них аппаратов и приборов, искрящих по условиям работы; до освоения
электропромышленностью шкафов со степенью защиты оболочки JP54 могут применяться шкафы со
степенью защиты оболочки JP44.
** При установке в них аппаратов и приборов, не искрящих по условиям работы.
35.5. Расчет и выбор электрооборудования
для пожароопасных зон
Электрооборудование для кранов и
талей в пожаробезопасном исполнении
должно выбираться в зависимости от класса
пожароопасной зоны, условий эксплуата-
ции и удовлетворять требования главы
7.4.ПУЭ.
Расчеты для выбора электродвигателей
и аппаратуры управления выполняются в
соответствии с гл.ЗЗ.
В соответствии с расчетной мощностью
Рр выбираются габариты электродвигате-
159
лей, имеющие соответствующие степени
защиты оболочек (табл.35.17).
Следует учесть, что размещение элек-
трических машин с контактными кольц ами
допускается только при условии, что
горючие вещества находятся на расстоянии
более 1 м.
В соответсвии с техническими данны-
ми выбранных электродвигателей выбира-
ется аппаратура защиты управления, элек-
тродвигатели должны иметь
соответствующие степени защиты оболо-
чек (табл. 35.18)
35.6. Расчет и выбор освещения
При проектировании подкранового ос-
вещения и освещения кабин необходимо
выполнять требования главы 5—4 и разде-
ла 6 ПУЭ, пункта 189 Правил Госгортех-
надзора.
Рабочее подкрановое освещение долж-
но компенсировать затемнение, создавае-
мое краном на рабочих местах.
Для характеристики затемнения ис-
пользуется коэффициент затемнения, оп-
ределяемый по формуле
г _ ^об~Дмт
Сзат > (35.19)
где — освещенность от установок
общего освещения без затемнения кра-
ном; — освещенность от установок
общего освещения при затемнении.
Рабочее подкрановое освещение (ЛК)
должно определяться по формуле
ДКр = СзатЕи , (35.20)
где Еи — нормируемое освещение (см.
СНиП П-4-76 «Естественное и искуст-
венное освещение. Нормы проектирова-
ния»).
Рабочее подкрановое освещение £кр
(ЛК),освещение кабины Е^ должны про-
веряться на падение напряжения по фор-
муле
Е > е — • ^н^по^н
к₽ * «>н-^н-Ц,оп)’ (35-21)
где Еф — освещенность при номиналь-
ном напряжении; КпЬ — коэффициент
потерь освещенности (0,8 — для ламп
накаливания н 0,9 — для ламп типа
ДРЛ); (/доп — допустимое минимальное
напряжение, В; К — коэффициент,
учитывающий изменение освещенности
в % иа один процент изменения пита-
ния (для ламп накаливания — К“4%,
для ламп типа ДРЛ — 2%).
Литература
1. Рапутов Б.М. Электрооборудование^
металлургических кранов. М.:. Металлур-
гия. 1977. 172 с.
160
ПОСЛЕСЛОВИЕ РЕДАКТОРА.
Кода работа над данной книгой была
практически закончена, Коллегия Госгор-
технадзора Российской Федерации реше-
нием от ЗО.12.1992г. №41 утвердила новую
редакцию «Правил устройства и безопас-
ной эксплуатации грузоподъемных кра-
нов», которая вводится в действие на
территории нашей страны со второго
полугодия 1993 г.
Новая редакция «Правил...» сущест-
венно отличается от дейстьодашей ранее,
что несомненно должно быть учтено
читателями при выполнении проектных
расчетов грузоподъемных машин.
Так, например, «Правилами...» допу-
скается применение стандарта ИСО
4301/1-86, регламентирующего режимы
работы кранов и крановых механизмов,
наряду с соответствующими ГОСТами
25546-82 и 25835-83. Более того, примене-
ние групп классификации по ИСО являет-
ся предпочтительным. Таблицы соответст-
вия групп режимов работы кранов и
механизмов по ГОСТам и ИСО.приведены
в главе 2 данной книги.
Вторым отличием новой редакции
«Правил...», о котором следует знать
пользователю данной книги, является
независимость минимальной величины ко-
эффициента запаса торможения механиз-
мов подъема груза (или стрелы) от группы
классификации механизма. «Правила...»
устанавливают только минимальную вели-
чину, равную 1,5. Разумеется, проектиров-
щик грузоподъемного механизма должен
реально учитывать условия эксплуатации
грузоподъемной машины и принимать эту
пороговую величину только для механиз-
мов неинтенсивного использования.
Третье отличие новой редакции «Пра-
вил...» устанавливает иные требования к
безопасности канатно-блочных систем гру-
зоподъемных машин.
Основные требования, закладываемые
при проектировании полиспастов (выбор
каната, определение диаметров блоков и
барабана) должны соответствовать между-
народному стандарту ИСО 4308/1. Суть
этих требований заключается в том, что
для механизмов неинтенсивного использо-
вания проектировщик получает возмож-
ность снижать значения коэффициента
использования каната — Zp (по старой
терминологии — минимальный коэффи-
циент запаса прочности — К) до 3,15 —
4,0 и должен подышать их до = 9 для
механизмов группы класификации М8
(смлаблицу).
Выбор диаметра барабана и блоков (в
том числе и уравнительных) также необ-
ходимо осуществлять с учетом ИСО
4308/1. Универсальная зависимость для
определения диаметра блоков и барабана,
подведенная в ИСО 4308/1, напоминает
формулу из старой редакции «Правил...»:
Dt г hjd,
где d — диаметр каната, мм;
1ц — коэффициент выбора диаметров
(Л] — барабана, Л2 — блока, Л3 —
уравнительного блока);
Таблица
Коэффициенты использования канатов н коэффициенты выбора диаметров
____________ барабанов,блока и уравнительного блока
Групп* класси- фикации меха- иизма по ИСО 4301/1 Фактический коэффициент использования Zp Коэффициент выбора диаметров
подвижные канаты неподвижные канаты барабана hi блока Лз уравнительного блока Лз
Ml 3,15 2.5 11.2 12,5 11,2
М2 зл 2,5 12,5 14,0 12,5
М3 3,55 3,0 14,0 16,0 12,5
М4 4,0 3,5 16,0 18,0 14.0
М5 4Л 4,0 18,0 20,0 14,0
Мб 5,6 4,5 20,0 22,4 16,0
М7 7,1 5,0 22,4 25,0 16,0
MS 9,0 5.0 25,0 28,0 18,0
161
Dt — диаметр (Dt — барабана, Д2 —
блока, D3 — уравнительного блока), мм.
Коэффициенты ht, приведенные в
стандарте ИСО 4308/1, отличаются от
ранее рекомендованных в отечественной
литературе и, как правило, меньше (см.
таблицу).
Новая редакция «Правил...»-содержит
важное д ополнение к таблицам коэффици-
ентов Zp и hp которое имеет следующую
редакцию: «Допускается изменение коэф-
фициента /ц, но ие более чем на два шага
по группе классификации в большую или
меньшую сторону с соответствующей ком-
пенсацией посредством величины Zp по
таблице на то же число шагов в меньшую
или большую сторону».
На практике это означает, что для
удобства компоновки механизма проекти-
ровщик вправе выбрать несколько мень-
шие диаметры барабана и блока, которые
должен «компенсировать» выбором каната
с большей величиной Zp.
Принятые «Правилами...» стандарты
ИСО 4308/1, 4309/1 (последний — о
методах браковки канатов) устанавливают
новый подход и к понятию разрывного
усилия каната в целом для канатов с
металлическим сердечником. В отечест-
венных ГОСТах эти величины приведены
с учетом фактической прочности металли-
ческого сердечника, которая не принима-
ется во внимание в стандартах ИСО.
ВНИИПТМАШ впредь до переработки
отечественных стандартов на эти канаты
рекомендует при их применении снижать
соответствующее разрывное усилие на
10%.
К сожалению, ограниченный объем
киши не позволяет рассказать обо всех
изменениях в подходах к проектированию
грузоподъемных машин, приведенных в
нодой редакции «Правил...», однако мы
надеемся, что наш читатель найдет время
для внимательного изучения основопола-
гающего документа по безопасности грузо-
подъемных машин, прежде чем применить
его в практической работе.
С уважением РАЛалаянц
162
ОГЛАВЛЕНИЕ
ЧАСТЬ 3. ДЕТАЛИ .............................................. 3
Глава 19. Крюки ............................................ 3
Глава 20. Стальные канаты .................................. 8
Глава 21. Канатные блоки................................... 11
Глава 22. Грузовые цепи и звездочки ....................... 15
Глава 23. Барабаны......................................... 19
Глава 24. Валы и оси....................................... 24
Глава 25. Шпоночные соединения............................. 33
' Глава 26. Соединения зубчатые (шлицевые) прямобочные и
эвольвентные ............................................. 36
Глава 27. Соединения деталей с гарантированным натягом ... 45
Глава 28. Подшипники качения............................... 50
Глава 29. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные . . 60
Глава 30. Колеса крановые.................................. 96
ЧАСТЬ 4. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ............................... 102
Глава 31. Общие условия работы электропривода............. 102
Глава 32. Состав электроприводов.......................... 111
Глава 33. Выбор электродвигателей и аппаратуры управления 122
Глава 34. Выбор и расчет параметров диапазона регулирования
скорости крановых механизмов ......................... 140
Глава 35. Расчет и выбор токоподвода и специального кранового
электрооборудования................................... 145
ПОСЛЕСЛОВИЕ РЕДАКТОРА....................................... 161
163
ВНИМАНИЮ РУКОВОДИТЕЛЕЙ
объединений, предприятий, организаций, работников дилерских и
рекламных служб!
Государственный Российский научно-исследовательский и проек-
тно-конструкторский институт подъемно-транспортного машинострое-
ния (ВНИИПТМАШ) - это Головная организация в стране по созданию
и внедрению средств механизации погрузочно-разгрузочных, подъем-
но-транспортных ^складских работ, имеющая более чем полувековой
опыт в проектировании, расчетах, модернизации и ремонте различной
подъемно-транспортной техники.
Обратитесь к нам и Вы получите действительную выгоду от
общения с творческим коллективом, который всегда готов решить Вашу
индивидуальную подъемно-транспортную задачу!
Мы знаем, как надежно и безопасно транспортировать любые
грузы, в любых средах и любых климатических условиях!
Мы предложим Вам оптимальное соотношение цены и результа-
тов, чтобы точно решить все Ваши коммерческие задачи!
Мы ставим правильный диагноз любому козловому, мостовому,
консольному или кабельному крану в эксплуатации и, как “волшебни-
ки", можем увеличить их грузоподъемность или изменить размеры!
Мы раскроем Вам секрет, как перевести кран на управление с
пола и даже управлять им по радио!
Мы предлагаем к производству дефицитные разработки, которые
годятся как для кустарных мастерских, так и для крупных конверси-
онных предприятий!
Комплекты чертежей готовых машин, документация по ремонту,
любой нормативный документ по ПТМ, совместные проекты с зарубеж-
ными фирмами - лишь часть тех услуг, которые для нас давно стали
нормой!
Ну, а самым заинтересованным партнерам, мы готовы даже
организовать поставку “под ключ"!
Мы ждем Вас ежедневно с раннего утра до позднего вечера по
адресу: 103123, Москва, Богоявленский проезд, 6.
Контакные телефоны: 925-57-05
231-76-57
Руководство ВНИИПТМАШ.