Соединительные муфты используют для постоянного соединения соосных валов с одновременной компенсацией их незначительных угловых и радиальных смещений и иногда – с улучшением динамических характеристик привода.

Выбираем зубчатую муфту с разъёмной обоймой (тип I) по ГОСТ 5006—83. Номинальный вращающий момент Mк = 1000 Н*м. Момент инерции = 0,05 кг*м3. Масса не более 6,7 кг.

Момент сопротивления при торможении механизма передвижения на валу двигателя Mст, Н*м:

Mст = ; (25)

Mст = Н*м,

Необходимый момент, создаваемый тормозом замедления и остановки:

, (26)

кгс*м.

Выбираем колодочный тормоз серии ТКТГ с электрогидравлическим толкателем типа ТГМ-80.

Обозначение тормоза ТКТГ-400М.

Тормозной момент = 150 дан*м (кгс*м).

Отход колодки = 1,4 мм.

Масса тормоза = 145 кг.

Тип толкателя – ТГМ-80.

Усилие = 80 дан (кгс).

Ход = 50 мм.

3. Расчёт механизма вращения

3.1 Общий расчёт

Расчёт механизма вращения включает: выбор типового опорно-поворотного устройства (ОПУ); определение полного сопротивления вращению; выбор электродвигателя, редуктора, тормоза.

Расчёт производится в положении минимального вылета при максимальном грузе (Рисунок 4).

Выбор ОПУ производится по трём расчётным нагрузкам: вертикальной нагрузке G, горизонтальной нагрузке Р, опрокидывающему моменту М.

Рис. 4. Схема нагрузок, действующих на ОПУ

Вертикальная нагрузка G, кН определяется как сумма всех действующих на ОПУ вертикальных нагрузок:

G = Q + Gпк, (27)

где Gпк - вес поворотной части крана;

Gпк = (0,55*Gк) =(0,55*204) = 112 кН

G = 196 + 112 = 308 кН.

Определим горизонтальную нагрузку Р, кН:

Р = Wпк + Wс + Wгр + Рс*sin(φmin) + G*sin(α), (28)

где Wс = 4,6 кН - ветровая нагрузка на стрелу;

Wгр = 0,4 кН - ветровая нагрузка на груз;

Рс = 8 кН - горизонтальная составляющая реакции опоры стрелы;

Wпк – ветровая нагрузка на торцевую часть крана;

Wпк = p*Fс*Kспл, (29)

где p – распределённая ветровая нагрузка на единицу расчётной площади, Н/м2;

p = qo*k*c*γ*β, (30)

где qo = 25 Н/м2 – скоростной напор ветра на высоте 10 м от поверхности земли для умеренного характера ветра;

k = 1,5 – поправочный коэффициент возрастания скоростного напора, для h = 20…30 м;

с = 1,2 – аэродинамический коэффициент для кабин кранов;

γ = 1,1 – коэффициент перегрузки;

β = 1 – коэффициент, учитывающий динамический характер приложения ветровой нагрузки;

p = 25*1,5*1,2*1,1*1 = 49,5 Н/м2; (31)

Fс – наветренная площадь, 6,5;

Kспл = 0,9 – коэффициент сплошности для кабины и механизмов крана;

Wпк = 49,5*6,5*0,9 = 28,9 кН.

φmin = 15о – угол наклона стрелы;

α = 1о30/ - угол наклона плоскости ОПУ к горизонту;

Р =28,9 + 4,1 +52,32 + 8*sin(15о) + 318*sin(1о30/) = 82,62 кН.

Определим опрокидывающий момент относительно центра тел качения ОПУ М, кН:

, (32)

где Rmin = 5 м – минимальный вылет;

h2 = 2 м;

h3 = 15 м;

r = 1 м – расстояние от центра тяжести поворотной части крана до оси вращения;

кН.

Момент сопротивления вращению в период пуска относительно оси вращения:

Мвр = Мукл + Мтр + Мв + Мин, (33)

где Мукл – момент сопротивления вращению от веса поворотной части крана и груза при нахождении крана на уклоне;

Мукл = (-Gпк*r + Q*Rmin)*sin(α); (34)

Мукл = (112*1 + 196*5)*sin(1о30/) = 18,1 кН*м;

Мтр – момент сопротивления вращению от сил трения;

где μ = 0,005 – приведённый коэффициент трения качения для роликовых ОПУ;

k = 4 – коэффициент, зависящий от типа ОПУ;

Dср = 1,1 м – средний диаметр дорожки катания;

θ = 55о – угол между направлением реакции тела качения и плоскостью, перпендикулярной оси вращения;

Мв – момент сопротивления вращению от ветровой нагрузки;

Мв = Wгр*Rmin + Wc*rc + W/пк*r1 + W//ПК*r2, (35)

где W/пк = 127 кН – ветровая нагрузка на боковую часть крана, препятствующая вращению;

W//пк = 159 кН – ветровая нагрузка на боковую часть крана, способствующая вращению;

rс = (L/2)*sin(φmin) + f = 19/2*sin(15о) + 2,5 = 5 м; (36)

r1 = f/2 = 2,5/2 = 1,25 м;

r2 = c/2 = 3/2 = 1,5 м;

Мв = 0,4*12,5 + 4,6*5 + 127*1,25 + 159*1,5 = 425,25 кН*м;

Мин – момент сопротивления вращению от сил инерции;

, (37)

где n = 2,2 об/мин – частота вращения поворотной части крана;

tn = β/3*n = 30/3*2,2 = 4,5 с – время пуска механизма вращения;

β = 30о – наибольший допустимый угол поворота при пуске;

I = 550 кг/м2 – момент инерции отдельных элементов поворотной части крана;

кН*м.

Мвр = 18,1 + 10,2 + 425,25 + 28,1 = 481,7 кН*м.

Тогда суммарный момент инерции от вращающихся частей пределяяется по формуле:

, (38)

где S = 4,5 м;

f = 2,5 м;

кН*м.

Рис. 5. Расчётная схема для определения момента сопротивления вращению от ветровой нагрузки

3.2 Выбор двигателя, редуктора и тормоза механизма вращения

Мощность электродвигателя механизма вращения

(39)

кН

По каталогу на двигатели выбираем двигатель MTВ 312-6. Его параметры:

Мощность на валу Nдв = 20 кВт (при ПВ = 15 %);

Число оборотов двигателя в минуту n =955 об/мин;

Максимальный крутящий момент Mmax = 620 Н*м;

Момент инерции Mmax = 0.5 кг*м2;

Масса mдв = 280 кг.

Общее передаточное число механизма вращения:

, (40)

Рис. 6. Выбранный редуктор Ц2-200

Выбираем цилиндрический горизонтальный двухступенчатый редуктор Ц2-200. Первые ступени редуктора – раздвоенные шевроны, вторые – косозубые. Твёрдость рабочих поверхностей зубьев шестерён 40-45 HRC, колёс 260-290 HB. КПД редуктора ηредук = 0,96.

Таблица 3

Размеры редуктора Ц2-200