Расчет механизма передвижения
Расчет механизмов передвижения кранов мостового типа заключается в подборе и расчете ходовых колес, определении сопротивлений передвижению, выборе и проверке двигателей, редукторов, валов, муфт и тормозов.
Кинематические схемы привода механизмов передвижения мостовых кранов могут быть (рис. 2.10): а) с центральным приводом и тихоходным валом; б) с центральным приводом и быстроходным валом; в) раздельным приводом.
Рис. 2.10. Основные схемы привода механизмов передвижения мостовых кранов:
а — с центральным приводом и тихоходным валом; б — с центральным приводом и быстроходным валом; в — с раздельным приводом; 1 — ходовое колесо; 2— муфта; 3 — вал промежуточный; 4 — редуктор; 5 — тормоз; 6 — электродвигатель
Табл. 2.10. Расчетные уклоны постоянного пути кранов
| Тип машины | Уклон пути |
| Мостовые краны | 0,001 |
| Тележки мостовых кранов | 0,002 |
| Портальные краны | 0,003 |
| Тали | 0,001 |
| Козловые краны | 0,003 |
| Башенные краны | 0,005 |
Общее сопротивление (Н) передвижению крана (тележки) от статических нагрузок
| Fпер = Fтр + Fукл + Fв, | (2.39) |
где Fтр — сопротивление трения; Fукл — сопротивление от уклона пути; Fв — сопротивление от ветровой нагрузки (см. параграф 1.4), Fв = Fр [см. (1.26)].
Сопротивление трения при движении крана (тележки) по прямому рельсовому пути
Fтр = kр(m + Q) g  , | (2.40) |
где Q — номинальная грузоподъемность, кг (см. параграф 1.1). Остальные обозначения см. в пояснениях к формулам (1.81) и (1.82).
Сопротивление от уклона пути
| Fукл =(m + Q) g sina, | (2.41) |
где a — угол наклона пути; sina = tg a — уклон пути (табл. 2.10).
Статическая мощность двигателя (кВт), необходимая для привода механизма передвижения крана (тележки)
Pс =  , | (2.42) |
где uпер — номинальная скорость передвижения, м/с; h— КПД механизма (см. табл. 1.18).
Номинальная мощность двигателя должна быть равна или несколько больше статической мощности.
Выбранный двигатель проверяется по ускорению при пуске
| а = uпер / tп £ аmax, | (2.43) |
где tп — время пуска (разгона) механизма, с; аmax — максимально допустимое ускорение [см. (1.81)].
Если для соблюдения условия a £ аmax принимается двигатель мощностью Рдв < Рс, он должен быть проверен по нагреву (см. параграф 1.7).
Проверка запаса сцепления при пуске производится для случая работы крана (тележки) без груза по условию
kj =  , | (2.44) |
где Fпp — суммарная нагрузка на приводные ходовые колеса (без груза), Н; 
— полное сопротивление передвижению без груза, Н. Остальные обозначения см. в пояснениях к формулам (1.81)…(1.82).
Суммарная нагрузка на приводные колеса, согласно рис. 2.11,
| Fпр = FА + FВ, |
FА и FВ — см. формулы (2.52) и (2.53) при Q = 0.
Приближенно можно принимать
| Fпр = mgzпр/z, |
При раздельном приводе механизма передвижения мостовых кранов следует проверить запас сцепления при пуске для аварийного случая (при работе только одного привода и расположении тележки без груза у неработающего привода). При этом
kj =  , | (2.45) |
где 
— суммарная нагрузка на приводные колеса со стороны работающего привода, Н.
Более высокий запас сцепления будет при ускорениях (замедлениях), принсдепных в табл. 1.26. При этом должны быть обеспечены соответствующие характеристики привода (мощность двигателя, скорость передвижения, число приводных колес, момент тормоза и др.).
Момент статических сопротивлений на валу тормоза механизма передвижения (Н·м) при неблагоприятном сочетании нагрузок во время торможения
Т  = Т  - Т  - Т  , | (2.46) |
где Т — момент сил трения при торможении, Н·м,
Т =  , | (2.47) |
— сопротивление трения ходовых колес при торможении, Н:
| = mg , | (2.48) |
Т — момент сопротивления движению от уклона пути, Н·м:
Т = mg  , | (2.49) |
где 
— сопротивление от уклона пути при торможении:
| = mg sina, | (2.50) |
Т — момент от ветровой нагрузки, Н·м:
Т =  , | (2.51) |
hт — КПД механизма передвижения при торможении; ит — общее передаточное число между валом тормоза и ходовыми колесами.
Расчетный тормозной момент определяется по формуле (1.79).
Опорные нагрузки на ходовые колеса кранов мостового типа, согласно рис. 2.11:
FА =  +mмexg  +mкабg  + FA1  + + FA3  ; | (2.52) |
FВ = +mмexg  +mкабg  + FA1  + + FA3  ; | (2.53) |
FC = +  + FA2 + FA4  + +  | (2.54) |
FD = + + FA2 + FA4  ; | (2.55) |
Наибольшая нагрузка на ходовые колеса будет при L1 = 0 и при L1 = L – L4.
Опорные нагрузки на ходовые колеса тележки мостового крана, согласно рис. 2.11:
FА1 = (mт + Q)g   -(F  + F  )  ; | (2.56) |
FА2 = (mт + Q)g  +(F + F ) ; | (2.57) |
FА3 = (mт + Q)g  -(F + F ) ; | (2.58) |
FА4 = (mт + Q)g  +(F + F ) ; | (2.59) |
В формулах (2.52)...(2.59): Q — номинальная грузоподъемность крана, кг; mм, mт, mтp, mмех, mкаб — масса соответственно моста, тележки, тролеев на мосту, привода механизма передвижения, кабины с аппаратурой, кг; 
— ветровая нагрузка на кран в рабочем состоянии, воспринимаемая конструкцией крана (см. параграф 1.3), Н: 
— горизонтальная инерционная нагрузка на кран от его веса , Н; F — ветровая нагрузка на кран в рабочем состоянии, воспринимаемая грузом, Н; F — горизонтальная инерционная нагрузка на кран от груза, Н; 
, 
— ордината точки приложения нагрузки соответственно и относительно головки подкранового рельса, м; 
— ордината оси барабана относительно подтележечного рельса, м.
Рис. 2.11. Расчетная схема для определения опорных нагрузок ходовых колес моста и тележки мостового крана
Опорные нагрузки на ходовые колеса рельсоповоротных кранов переменны и зависят не только от действующих нагрузок, но и от положения поворотной части крана относительно его неповоротной части.
Согласно рис. 2.12, опорные нагрузки:
FА =  +Fв  +М  - М  ; | (2.60) |
| FВ = +Fв -М - М ; | (2.61) |
| FС = +Fв +М + М ; | (2.62) |
| FD = +Fв - М +М ; | (2.63) |
где mн — масса неповоротной части, кг; FB — вертикальная составляющая равнодействующей всех сил, действующих на поворотную часть, Н; х0 — расстояние от силы FB, до центра симметрии неповоротной части, м; a — угол между радиусом R и продольной осью крана, град; М — сумма моментов сил FB и FГ, действующих на неповоротную часть, Н·м; M = FBR + FГH; R — расстояние от точки приложения силы FB до оси вращения крана, м; FГ— горизонтальная составляющая равнодействующей всех сил, действующих на поворотную часть, Н; L, l, Н — см. рис. 2.12.
Угол a, при котором данные опорные нагрузки будут наибольшими, определится после приравнивания нулю производной соответствующей нагрузки.
 | При неровностях рельсового пути и жесткой раме неповоротной части возможно опирание крана только в трех точках (опора В теряет контакт с рельсом — см. рис. 2.12). Такие условия характерны для башенных кранов. При этом
| ||||
| Рис. 2.12. Схема для определения опорных нагрузок ходовых колес стреловых кранов | |||||
FD =    - М  . | (2.66) | ||||
- М 
; 
; Максимальная нагрузка па наиболее нагруженную опору
F  = FB  + М  , | (2.67) |
где b — см. рис. 2.12.
Допустимые нагрузки на колеса приведены в табл. III.2.2. Расчет ходовых колес на контактную прочность см. параграф 2.4 и РТМ 24.090.28—77.
Примерная последовательность расчета механизма передвижения крана (тележки):
1) определяется масса крана (тележки) [см. параграф 1.2];
2) определяется общее сопротивление передвижению крана (тележки) [см. (2.39)];
3) определяется общая статическая мощность для привода механизма по (2.42);
4) составляется кинематическая схема механизма и выбирается двигатель (см. параграф III.3). В случае раздельного привода механизма (см. параграф 2.2) статическая мощность каждого двигателя (с учетом возможного неравномерного распределения нагрузки на каждый из них) принимается равной (0,5...0,6)Рс;
5) определяется частота вращения ходовых колес:
nк=  ; |
6) определяется требуемое передаточное число привода согласно (2.36);
7) определяется расчетная мощность редуктора [см. (1.101) или (1.102)] и выбирается редуктор (см. параграф Ш.4);
8) определяются расчетные моменты соединительных муфт [см. (1.103)] и выбираются муфты по табл. III.5.1...111.5.9;
9) определяется фактическая скорость передвижения и проверяется соответствие ее данным табл. 1.2;
10) определяется максимально допустимое ускорение при пуске [см. (1.81)] по условию сцепления колес с рельсами;
11) определяется наименьшее допускаемое время пуска согласно (2.43).
12) проверяется двигатель на время пуска и на нагрев (см. параграф 1.7). Полученное время пуска должно соответствовать данным табл. 1.19;
13) проверяется запас сцепления ходовых колес с рельсами при пуске [см. (2.44) и (2.45)];
14) определяется максимальное допустимое замедление по (1.82) и проверяется его соответствие данным табл. 1.26; принимается меньшее значение;
15) определяется время торможения согласно (2.43) при атах = а 
;
16) определяется момент статических сопротивлений на тормозном валу при торможении без груза по (2.46);
17) определяется момент сил инерции при торможении без груза по (1.62);
18) по (1.79) определяется расчетный тормозной момент на валу тормоза при торможении без груза и выбирается тормоз по табл. Ш.5.11...III.5.14.
Определение тормозного момента для торможения крана (тележки) с грузом, при попутном ветре и при уклоне пути в сторону движения производится с учетом этих факторов. Во избежание резкого торможения при отсутствии последних может применяться двухступенчатое торможение. Подробнее см. [1] и РТМ 24.090.28—77;
19) определяется минимальная длина пути торможения S по табл. 1.26;
20) определяется фактическая длина пути торможения Sф согласно (1.75) и проверяется условие Sф ³ S;
21) производится расчет на прочность отдельных элементов механизма (ходовых колес и др.).