5.2. Определение числа и диаметра ходовых колес.

Число и диаметр ходовых колес крана зависят от его грузоподъемности.

По выработанным практикой рекомендациям для кранов грузоподъемностью до 50 т число ходовых колес может быть принято равным 4. Для больших грузоподъемностей число колес достигает 8, 16 и более.

Равномерность нагрузки колес при их большом количестве обеспечивается установкой их на балансирных тележках (рис 5.2)

Размеры колес стандартизированы. Для предварительных расчетов диаметр ходовых колес выбирается из стандартного ряда по следующим соображениям: для подвесных монорельсовых кранов грузоподъемностью от 0,5 до 5 т могут быть выбраны конические одноребордные колеса диаметром от 160 до 400 мм: для опорных кранов грузоподъемностью от 3 до 10 т – двухребордные колеса с цилиндрическим ободом диаметром от 300 до 500 мм с последующей проверкой по контактным напряжениям.

Рис. 5.2. Балансирные тележки

5.3. Определение сопротивления передвижения крана и мощности двигателя.

При передвижении крана, его двигателем (или двигателями) преодолеваются следующие сопротивления:

5.3.1. Сопротивление от трения в опорах колес [H]

5.3.2. Сопротивление от качения колес по рельсам [H]

5.3.3. Сопротивление от трения реборд колес о боковые поверхности рельсов, при возникновении перекоса моста крана в горизонтальной плоскости, вследствие возможной неравномерности движения его сторон.

Величины указанных сопротивлений определяются так:

[H]

(5.1)

[H]

(5.2)

В этих формулах:

- масса груза [кг]

- масса металлоконструкции, механизмов и элементов, расположенных на ней [кг], предварительно принимается по аналогии с существующими конструкциями. Ориентировочно можно полагать

- ускорение свободного падения [м/сек²]

- коэффициент трения в опорах колес.

Если опоры выполнены на подшипниках качения величину принимают равной .

- диаметр опоры, определяемый расчетом на прочность. Предварительно можно принять

где - диаметр колеса.

[см] – коэффициент трения качения колеса по рельсу. Меньшие значения для колес диаметром (200÷300) мм; большие - для колес (900÷1000) мм.

Величину сопротивления теоретически определить невозможно, поэтому в практических расчетах это сопротивление учитывается введением коэффициента - коэффициент трения реборд. Обычно полагают в зависимости от грузоподъемности крана.

Т.о. общее сопротивление передвижению крана будет равно:

[Н]

(5.3)

Мощность двигателя определяется по формуле:

[кВт]

(5.4)

- скорость передвижения крана м/сек.

- общий к.п.д. механизма.

По полученному значению мощности выбираем двигатель, ближайший по значению стандартной мощности.

5.4. Определение передаточного числа и выбор редуктора.

Необходимое передаточное отношение редуктора определяется отношением числа оборотов двигателя к числу оборотов ходового колеса при заданной скорости передвижения крана, т.е.

(5.5)

[об/мин]

здесь - скорость передвижения крана м/мин

- диаметр колеса [м]

По полученному передаточному отношению и передаваемой мощности выбирается редуктор.

5.6. Проверка отсутствия проскальзывания (буксования) колес при пуске двигателя.

После включения двигателя вся масса крана приходит в движение и за короткий период времени, называемый временем пуска, скорость крана изменяется от нуля до номинального значения, т.е. кран движется ускоренно, а следовательно, в этот период двигатель механизма должен преодолеть не только силу статического сопротивления, но и силу инерции массы крана, т.о. в период пуска развиваемый двигателем момент будет всегда больше момента, необходимого для преодоления силы статического сопротивления. Превышение момента, развиваемого электродвигателем в период пуска над его номинальным значением характеризуется кратностью пускового момента. Для электродвигателей различного типа она различна. В частности для электродвигателей с фазным ротором, которые чаще всего и применяются в механизмах грузоподъемных машин, с достаточной для практических расчетов точностью рекомендуется считать, как уже отмечалось (см формулу 3.15)

Буксование ведущих колес будет отсутствовать, если сила их сцепления с рельсами превысит силу инерции, т.е.

(5.6)

откуда, допустимое значение ускорения

(5.7)

- число приводных колес

- общее число колес

- коэффициент запаса сцепления

- коэффициент сцепления колес с рельсом

Следует сказать, что для этой проверки учитывается только вес самого крана без груза, т.к. в этом случае сила сцепления приводных колес с рельсами имеет минимальную величину.

Фактическое значение ускорение массы крана определяется, исходя из разности величин пускового момента двигателя и момента силы статического сопротивления.

Расчет фактического значения ускорения удобнее производить, приведя поступательно движущуюся массу крана к ротору двигателя. Приведение осуществляется исходя из предположения равенства кинетической энергии поступательно движущейся массы крана кинетической энергии массы, вращающейся со скоростью ротора двигателя, т.е.

, откуда
;

скорость передвижения крана связана с угловой скоростью ротора зависимостью:

; где - диаметр колеса

- передаточное число редуктора

поэтому окончательно:

(5.8)

Исходя из вышесказанного, записываем

(5.9)

- пусковой момент двигателя

- приведенный к ротору двигателя момент силы статического сопротивления

Значение определяется по формуле (5.3) в предположении что

- к.п.д. механизма

и - моменты инерции ротора двигателя и муфты с тормозным шкивом между двигателем и редуктором

- фактическое угловое ускорение ротора

- приведенный к ротору двигателя момент инерции массы крана

коэффициент, учитывающий остальные вращающиеся массы механизма

из (5.9) получаем

(5.10)

Фактическое линейное ускорение массы крана определится таким образом:

(5.11)

Если значение фактического линейного ускорения массы крана не превзойдет допустимого, определенного по формуле (5.7), можно говорить об отсутствии буксования колес при пуске двигателя.