книги / Подъемно-транспортные машины

теля, об/мин; TТ – требуемый момент, создаваемый тормозом, полученный регулировкой пружины (см. подразд. 7.2), Н·м; TcТт – момент статического сопротивления на тормозном валу при торможении, (Q + q) – масса груза и грузозахватных приспособлений, кг;

– фактическая скорость перемещения груза, м/с; ηб, ηпр, ηс – КПД барабана, редуктора, системы полиспаста.

Фактическое время торможения не должно превышать максимально допустимого времени торможения, определяемого по формуле (в предположении, что значения скорости подъема и опускания груза одинаковы)

tmax = 2s ,

Т vгрф

где s – наибольшая допускаемая длина пути торможения механизма подъема груза, зависящая от режима работы механизма (прил. 20), м;

vгрф – фактическая скорость подъема груза, м/с.

При выполнении условия tТ ≤ tТmax время торможения соответствует требованиям.

9.2. Проверка по ускорению при торможении

Ускорение при торможении не должно превышать допускаемого ускорения для механизмов подъема массовых грузов [a] = (0,6…0,8) м/с2 (прил. 21), т.е. должно выполняться условие

aт ≤ [a],

где aт – замедление при торможении, м/с2, aт = vгрф . tТ

9.3. Проверка по допускаемому пути торможения

По правилам Ростехнадзора фактический путь торможения sф, вычисляемый по формуле sф = tТ0,5vгр ф, не должен превышать наибольшую допускаемую длину пути торможения s: sф ≤ s.

111

Если выбранный тормоз не соответствует допускаемым значениям, необходимо его отрегулировать на больший момент ТТ, оп-

ределив его из условия tТ ≤tТmax , и повторить проверку. Если решить

проблему таким способом не удается, необходимо выбрать другой тормоз.

9.4. Проверка тормоза на удельное давление колодок

Работа тормоза будет долговечной, если удельное давление фрикционных накладок на шкив будет меньше допустимого: р < [p].

Для тормозов грузоподъемных механизмов используются стальные кованые или чугунные шкивы. В качестве фрикционных накладок на стальные (чугунные) колодки используют асбестовую или вальцованную ленту толщиной 4–12 мм.

Для стопорных тормозов[p] = 0,6 МПа (прил. 22). Величину удельного давления находят по формуле

где Fт к – площадь поверхности одной колодки, мм2, Fт к = lт кB; B – ширина тормозной колодки (рис. 9.1), мм; lт к – длина тормозной колодки, мм:

lтк = πDшк 360γ ;

где Dшк – диаметр тормозного шкива, мм; γ – угол обхвата шкива тормозной колодкой, для двухколодочных тормозов принимают γ = 70°; Nт к – нормальная сила нажатия одной колодки на шкив, Н:

где ТТ – требуемый момент, создаваемый тормозом, полученный регулировкой пружины (см. подразд. 7.2), Н·м; f ′ – коэффициент трения между тормозной колодкой и шкивом.

112

Соответственно f ′ = 0,35 – для тормозной асбестовой ленты по стали и чугуну; f ′ = 0,41 – для вальцованной ленты по стали и чугуну.

9.5. Проверка тормоза на нагрев

Поскольку интенсивность износа и нагревание колодок зависят не только от давления р, но и от скорости скольжения колодки по шкиву в процессе торможения, рабочую поверхность колодки проверяют по средней удельной работе трения.

Отсутствие перегрева тормозного шкива и колодок определяется условием

pvТ ≤[ pvТ ],

где pvТ – удельная работа сил трения, МПа·м/с; [ pvТ ] – допускаемое значение удельной работы сил трения, [ pvТ ] = 2,0...2,5 МПа·м/с;

vТ – окружная скорость тормозного шкива, м/с, vТ = π60Dшк10n3д , где

Dшк – диаметр тормозного шкива, мм; nд – частота вращения вала двигателя, об/мин.

Вопросы:

1.Для какого периода цикла работы механизма производится проверка тормоза?

2.По каким критериям производится проверка тормоза на работоспособность?

3.От каких факторов зависит долговечность тормоза?

4.По какому условию производится проверка тормоза на на-

грев?

5.Какие материалы применяют для тормозных накладок?

6.Что делать, если выбранный тормоз не удовлетворяет условиям работоспособности и безопасности?

113

Пример выполнения задания

9. Проверка тормоза 9.1. Проверка тормоза по времени торможения. Время тор-

можения при опускании груза

Здесь δ – коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма, δ = 1,1…1,25; I – суммарный момент инерции ротора двигателя Iр и муфты Iм (см. подразд. 5.2 и 8.2). Если тормозной шкив установлен отдельно от муфты, необходимо добавить момент инерции шкива Iш (см. подразд. 8.3), I = Iр + Iм = = 0,5 + 0,6 ≈ 1,1 кг·м2; nд – частота вращения вала двигателя, об/мин,

(Q + q) = (10 + 0,19)·103; vгр ф – фактическая скорость перемещения

груза (см. подразд. 6.5), м/с, vгр ф = 20,2; ηб – КПД барабана, ηб = 0,96…0,98; ηпр – КПД зубчатого двухступенчатого цилиндрического редуктора, ηпр = 0,96; ηс – КПД системы полиспаста (см. под-

разд. 3.1), ηс = 0,94.

Наибольшая допускаемая длина пути торможения механизма подъема груза для легкого режима работы s = vгр ф/2 = 20,2/(60 · 2) = = 0,17 м (см. прил. 20).

114

Максимальное допускаемое время торможения

tТ = 0,91 < tТmax =1 с.

Время торможения соответствует требуемым условиям. Примечание. Если условие не выполняется, необходимо из фор-

мулы расчета времени торможения при опускании груза вычислить TТ, соответствующий максимальному допускаемому времени торможения, и отрегулировать пружину тормоза на больший тормозной момент:

= (0,6…0,8) м/с2 , что соответствует допускаемым ускорениям механизмов подъема массовых грузов (см. прил. 21).

9.3.Проверка по допускаемому пути торможения. Фактиче-

ский путь торможения sф = tТ0,5vгр ф = 0,91 · 0,5 · 20,2/60 = 0,15 м. sф ≤ s = 0,17 м (см. прил. 20). Условие выполняется.

9.4.Проверка тормоза на удельное давление колодок. Прини-

маем в качестве материала фрикционных накладок вальцованную ленту.

Материал тормозного шкива – сталь. Сила нажатия колодки на шкив

где TТ – требуемый момент, создаваемый тормозом, Н·м, TТ = 460; Dшк – диаметр тормозного шкива, мм, Dшк = 300; f ′ – коэффициент

115

трения между тормозной колодкой и шкивом для вальцованной лен-

γ= 70°; B – ширина тормозной колодки, мм, B = 140.

р= 0,14 < [p] = 0,6,

где [p] = 0,6 МПа для стопорных тормозов (см. прил. 22). Удельное давление на шкив тормоза соответствует норме.

9.5. Проверка тормоза на нагрев. Окружная скорость тормоз-

ного шкива

Удельная работа сил трения

pvТ = 0,14 · 14,8 = 2,1 МПа·м/с.

Допускаемое значение удельной работы сил трения,

[ pvТ ] = 2,0...2,5 МПа·м/с;

pvТ = 2,1 ≤[ pvТ ] = 2,0...2,5 МПа·м/с.

Условие отсутствия перегрева тормозного шкива и колодок выполняется.

Выбранный тормоз соответствует требованиям безопасности.

116

10. ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ

Задание

Произвести проверку двигателя на нагрев и пусковой момент по времени пуска и ускорению.

Краткие теоретические сведения

Крановые электродвигатели работают в повторно-кратковре- менном режиме, при котором периоды кратковременной работы чередуются с продолжительными периодами пауз (остановок). Период работы, в свою очередь, включает в себя период пуска (разгона) механизма, период его работы в установившемся режиме, период торможения (останова). В периоды неустановившегося движения (пуск, торможение) крановый электродвигатель должен преодолевать сопротивление не только от статических нагрузок, но и от динамических, вызываемых инерцией вращающихся и поступательно движущихся масс груза и деталей механизма. За счет влияния сил инерции (совершения работы по преодолению инерции) нагрузка на двигатель в период разгона и торможения будет выше, чем в период установившегося движения.

В связи с этим крановый электродвигатель должен удовлетворять следующим требованиям:

–мощность двигателя должна быть достаточной для обеспечения разгона механизма в заданный период времени;

–при работе с заданной продолжительностью включения (ПВ) двигатель не должен нагреваться выше допускаемого предела;

–мощность двигателя не должна быть завышенной (во избежание раскачки груза, поломок механизма и др.).

Таким образом, выбранный двигатель необходимо проверить на время и ускорение пуска при действии максимальной нагрузки и на отсутствие перегрева при длительной работе при номинальной нагрузке.

117

Указания к выполнению задания

10.1. Проверка двигателя на пусковой момент по времени пуска и ускорению

Время пуска выбирается таким, чтобы ускорение при разгоне груза не превышало допускаемой величины. При каждом пуске и торможении в механизме возникают ускорения и динамические перегрузки.

Фактическое время пуска определяется при подъеме груза, так как при опускании это время будет меньше, поскольку в этом случае момент от веса груза и пусковой момент действуют в одном направлении. Формула определения времени пуска при подъеме груза имеет вид

где δ – коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма (кроме ротора двигателя, шкива и муфты), δ = 1,1…1,25; I – суммарный момент инерции ротора двигателя Iр, муфты Iм и шкива Iш (если тормозной шкив установлен отдельно от муфты), кг·м2, I = Iр + Iм + Iш; nд – частота вращения вала двигателя, об/мин; (Q + q) – масса груза и грузозахватных приспособлений, кг; vгр ф – фактическая скорость перемещения груза, м/с; ηб, ηпр, ηс – КПД барабана, редуктора, системы полиспаста; Tс – момент стати-

ческого сопротивления на валу двигателя (см. подразд. 8.2), Н·м; Tср.п – средний пусковой момент двигателя, Н·м.

Средний пусковой момент двигателя Tср.п определяется сле-

дующим образом:

1) для двигателей трехфазного тока с фазным ротором (MTF, MTH, 4MTM)

Tср.п = ψmax +ψmin Tном,

2

118

где ψmax – максимальная кратность пускового момента электродвигателя, ψmax =Tmax / Tном = 1,9…3,2; ψmin – минимальная кратность пускового момента электродвигателя, ψmin = 1,1…1,4; Тmax – макси-

мальный пусковой момент двигателя, определяется по каталогу двигателей (см. подразд. 5.2, технические данные электродвигателя), Н·м; Тном – номинальный момент на валу двигателя, Н·м,

Tном =9550 Рn , где Р – мощность на валу электродвигателя, кВт; n –

частота вращения вала электродвигателя, об/мин. При практических расчетах можно принимать

Tср.п = (1,5...1,6)Tном.

Для обеспечения разгона двигателей трехфазного тока рекомендуется, чтобы

Tср.п >1,5Tс и Tср.п = 0,5(Tmax +Tс );

2) для двигателей с короткозамкнутым ротором (MTKF, MTKH, 4А)

Tср.п = 0,852 ψп +2ψmax Tном ,

где ψп – кратность пускового момента электродвигателя, определяется по каталогу, ψп =Tпуск / Tном ; 0,852 – коэффициент, учитывающий возможность работы при падении напряжения в сети до 85 % от номинального.

При практических расчетах можно принимать

Tср.п = (0,7...0,8)Tmax .

Электродвигатель будет считаться пригодным, если время пуска и ускорение при пуске не превосходят допускаемых значений:

tп ≤ [tп ] = (1…2) с (см. прил. 23);

a = vгрф ≤[a] = (0,6…0,8) м/с2 (см. прил. 21). tп

119

10.2. Проверка двигателя на нагрев по среднеквадратичной мощности

Нагрузка на двигатель грузоподъемных машин непостоянна: периоды интенсивной работы чередуются с периодами пауз, вес поднимаемого груза редко соответствует максимальной грузоподъемности механизма, поэтому при расчетах двигателя вместо фактической нагрузки используют эквивалентную. Эквивалентной называют нагрузку при постоянном режиме работы механизма, вызывающую нагрев двигателя, аналогичный действию фактической нагрузки при непостоянном режи-

ме работы механизма.

Для определения эквивалентной нагрузки используют графики загрузки Рис. 10.1 механизмов, отражающие зависимость между относительной величиной на-

грузки α и относительным временем ее действия в течение срока службы механизма β (рис. 10.1).

α – отношение фактического поднимаемого груза к максималь-

ной грузоподъемности механизма, α = Qi .

Qmax

β – отношение времени работы с фактическим грузом ко всему

сроку службы механизма, β = ti .

tраб

Если график действительной загрузки механизма подъема не известен, используют усредненные графики загрузки, построенные на основании опыта эксплуатации кранов (прил. 29).

На основании графика загрузки определяют основные характеристики механизма в различные периоды цикла его работы: моменты, развиваемые двигателем, и время его пуска при подъеме и опускании груза.

120