Курносов Н.Е., Лобачев В.В. Определение технических характеристик электротали

Подождите немного. Документ загружается.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе по курсу «Грузоподъемные машины»

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ЭЛЕКТРОТАЛИ»

для студентов специальности 190205 «Подъемно-транспортные,

строительные, дорожные машины и оборудование»

ПЕНЗА 2009 г.

УДК 621.86

Изложена методика расчета и исследования электрической тали. Ме-

тодические указания могут быть использованы студентами как при вы-

полнении лабораторных работ так и при выполнении расчетов по курсово-

му проектированию.

Методические указания подготовлены на кафедре «Траспортно-

технологические машины и оборудование» и предназначены для студентов

специальности 190205.

Составители: Н.Е.Курносов, В.В.Лобачев, Л.П.Корнилаева,

Ю.К.Измайлов, А.В.Тарнопольский

Рецензент: Главный инженер ОАО «Пензмаш» Колтунов А.А.

Под общей редакцией Н .Е. К у р носо в а

Цел ь рабо т ы - изучение конструкции, принципа действия и ос-

воение методики расчета подъемно-транспортного устройства – электри-

ческой тали.

Практическое освоение методики расчета электрической тали по-

строено на определении основных технических характеристиках электри-

ческой тали марки ТЭ 05-511. Исходными данными для расчета являются

марки электродвигателей механизмов подъема и перемещения, а также ос-

новные параметры электрической тали, получаемые посредством их обме-

ра.

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОТАЛИ

Для внутрицехового и межцехового транспортирования грузов, об-

служивания поточных и автоматических линий, станков и других меха-

низмов применяют компактные подъемные лебедки – тали, имеющие руч-

ной, электрический и пневматический приводы. Тали устанавливаются

стационарно или на передвигающихся тележках. [1]

Тали электрические передвижные предназначены для подъема, опус-

кания и горизонтального перемещения (по прямым и радиусным участкам

пути) груза, подвешенного на крюк.

Электротали оборудованы электродвигателями и аппаратурой за-

щищенного или открытого исполнения и могут работать в помещениях

или под навесом при температуре окружающей среды от -20° до +40°С.

Допускается применение электротали для подъема и транспортиро-

вания жидкого или раскаленного металла и шлака, ядов, кислот и щелочей

при уменьшении грузоподъемности на 25%. У талей транспортирующих

жидкий или раскаленный металл, канаты должны быть защищены от брызг

металла и лучистой теплоты. Не допускается эксплуатация электротали во

взрывоопасной и пожароопасной средах

Электрические тали предназначены для выполнения самых различ-

ных погрузочно-разгрузочных и транспортных операций. Нашей промыш-

ленностью серийно выпускаются электрические тали грузоподъемностью

от 0,25 до 15т. Скорости подъема груза от 5 до 25 м/мин и скорости пере-

мещения электрической тали по монорельсу устанавливается в зависимо-

сти от длины пути и назначения электрической тали. Высота подъема груза

может быть различной .

Значительное конструктивное отличие от всех других имеют элек-

трические тали грузоподъемностью 0,25т. У них гладкий грузовой барабан

с трехслойной навивкой каната, тележка не имеет привода, а механизм

подъема груза снабжен одним дисковым электромагнитным тормозом.

Электрические тали грузоподъемностью 0,5; 1; 2; 3,2 и 5 т по конст-

рукции идентичны, кроме электрических талей грузоподъемностью 5т, у

которых две приводные четырехколесные тележки, и электрической тали

грузоподъемностью 0,5 т, у которых стопорный колодочный тормоз распо-

ложен со стороны, противоположной редуктору.

Все электрические тали снабжены ограничителем высоты подъема.

Электротали имеют двукратные полиспасты (рис.1). У электроталей

большей грузоподъемности применяется сдвоенный полиспаст.

Механизм подъема. На рис.1 схематично показано устройство элек-

тротали грузоподъемность. 0,5т. В грузовой барабан 1 встроен электродви-

гатель 2 с короткозамкнутым ротором.

Статическая мощность электродвигателя определяется по формуле

10260

об











(1)

где Q-грузоподъемность, кг; V

гр

-скорость подъема груза, м/мин;

РБПоб





-общий коэффициент полезного действия (КПД) механизма

подъема;



-КПД полиспаста;



- КПД барабана;



- КПД редуктора.

Рисунок 1. Схема работы электрической тали:

1-грузовой барабан; 2-ротор электродвигателя; 3-стопорный колодочный тормоз; 4-собачка гру-

зоупорного тормоза; 5-грузоупорный дисковый тормоз; 6-механизм подъема.

Натяжение грузового каната определяется по формуле









, (2)

где m-число полиспастов; a-кратность полиспаста,



-КПД полиспа-

ста.

Грузовой момент на барабане определиться по формуле











(3)

где

-диаметр барабана по оси каната;

dDD 

, где D-диаметр

барабана по впадинам нарезки; d

-диаметр каната.

Диаметр барабана по нормам Госгортехнадзора должен соответство-

вать требованию

ddeD 22



или

 

,122

dD 

Барабан обычно изготавливается большего диаметра, чем по приве-

денному выше расчету , так чтобы в него входил статор встроенного элек-

тродвигателя; его наружный диаметр определяется первой цифрой, входя-

щей в марку электродвигателя [6]:

У электрической тали ТЭ 0,5 электродвигатель АОС 32-6; N=0.85

кВт, наружный диаметр статора 3 179 мм;

У электрической тали ТЭ 1 электродвигатель АОС 42-4; N=1,7 кВт

наружный диаметр статора 4 207мм;

У электрической тали ТЭ 2 электродвигатель АОС 42-4; N=2,8 кВт

наружный диаметр статора 4 207мм;

У электрической тали ТЭ 3 электродвигатель АОС 51-4; N=4,5 кВт

наружный диаметр статора 5 242мм;

У электрической тали ТЭ 5 электродвигатель АОС 52-4; N=7 кВт

наружный диаметр статора 5 242мм.

Окружная скорость барабана равна скорости набегающей ветви

каната на барабан



 aVV

м/мин.

Частота вращения барабана

определяется следующим образом:

1000







об/мин (4)

Барабан приводится во вращение от электродвигателя через соосный

двухступенчатый редуктор 6, его передаточное отношение определиться

следующим образом

ЭД

u 

(5)

где

ЭД

-частота вращения ротора электродвигателя.

Быстроходный вал редуктора соединяется с валом электродвигателя

при помощи жесткой шлицевой муфты.

Для повышения надежности и плавности работы электрическая таль

имеет два тормоза: стопорный 3 (электромагнитный, колодочный) и грузо-

упорный 5 (дисковый).

Процесс торможения начинается с работы стопорного тормоза и

только после остановки им ротора электродвигателя вступает в действие

грузоупорный тормоз, замыкаемый весом груза и создающий тормозной

момент, пропорциональный величине поднимаемого груза.

Стопорный тормоз (рис. 2) нормально замкнутый, двухколодочный с

электромагнитным размыканием. Тормозные колодки 1 с фрикционными

накладками стягиваются пружинами 2. Тормозной момент регулируется

натяжением пружин при помощи гаек 3. При включении электродвигателя

включается и электромагнит 7, который поворачивает рычаг 6, на оси ко-

торого находится сухарь 4, разводящий тормозные колодки 1. Для нор-

мальной работы тормоза между сухарем 4 и опорными регулировочными

винтами 5 должен быть зазор 0,5-0,6 мм.

Рисунок 2. Схема работы стопорного колодочного тормоза:

1 - тормозные колодки с антифрикционными накладками; 2 - пружины прижимающие колодки к

тормозному шкиву; 3 - гайки, регулирующие силу прижатия колодок; 4 - сухарь, разводящий колодки

для растормаживания; 5 - винты, регулирующие величину отхода колодки; 6 - приводной рычаг, повора-

чивающий сухарь; 7 - электромагнит.

Величина тормозного момента, на которую регулируется стопорный

тормоз определится из выражения

25,1

об

CTT

иа

kMM 







(6)

где k=1,25-коэффициент торможения для электроталей, по нормам

Госгортехнадзора;

-диаметр барабана по оси каната, а=2-кратность по-

лиспаста,

РБПоб





- общий КПД механизма подъема.

Сила нажатия колодок на тормозной шкив определиться из зависи-

мости

N 

где

-диаметр тормозного шкива; f=0,42 –коэффициент трения

вальцованной ленты по чугуну.

Удельное давление на тормозных обкладках

 

blfD

обобT

обоб



(7)

где l

об

-длина обкладки; b

об

- ширина обкладки.

Грузоупорный дисковый тормоз (см. рис. 1) установлен на выходном

валу редуктора. Зубчатое колесо редуктора

навинчиванием на трехза-

ходную трапецеидальную резьбу, нарезанную на втулке выходного вала.

При включении электродвигателя зубчатое колесо

под действием

груза навинчивается на резьбовую втулку и зажимает тормозной диск ме-

жду торцом шестерни

и фланцем резьбовой втулки. На боковых поверх-

ностях тормозного диска наклепаны фрикционные накладки, а по его на-

ружной поверхности нарезаны храповые зубья. Собачка храпового меха-

низма стопорит тормозной диск, входя в зацепление с ним (за счет ее по-

ворота от трения по торцу диска). В результате весь механизм подъема

стопорится, и груз удерживается на весу.

При включении двигателя на подъем груза тормозной диск, остава-

ясь зажатым, будет вращаться, и собачка этому не будет препятствовать.

Для того чтобы при этом не было шума по зубьям храповика, собачка от-

водится от храповика за счет ее трения о торец диска.

При включении двигателя на спуск колесо

, вращаясь в обратную

сторону, будет свинчиваться с втулки и освободит фрикционный диск так,

что бы не позволить его валу (под действием груза) вращаться со скоро-

стью, большей чем скорость вращения колеса

Для расчета грузоупорного тормоза используется следующее усло-

вие: грузовой момент на тормозном вале должен быть меньше тормозного

момента, развиваемого грузоупорным тормозом, который складывается из

момента трения на двух торцах тормозного диска и момента трения в резь-

бе

 

....













tgrNrfN

PCTC

тб

(8)

где N - осевая сила сжатия дисков тормоза;

- средний радиус резь-

бы; α=15-20°- угол подъема винтовой линии по среднему диаметру резьбы,

который принимается больше угла трения, чтобы предотвратить заклини-

вание тормоза; ρ=2-3° - угол трения в резьбе, работающей в масле;

средний радиус фрикционных накладок у диска; f=0,15 - коэффициент тре-

ния накладок о торец фланца и колеса при работе в масле; k=1,1-1,2 - ко-

эффициент запаса торможения; Q , D

и а - грузоподъемность, диаметр

барабана и кратность полиспаста (см. выше);

мпб





- КПД привода

до вала, на котором находится тормоз;

тб





–передаточное отноше-

ние от вала барабана до тормоза.

Уравнение (8) является основным расчетным уравнением при проек-

тировании грузоупорных тормозов. Из него определяется значение осевой

силы, сжимающей диски, и значение угла подъема резьбы α.

Механизм перемещения электротали состоит из двух двухколесных

тележек: одной холостой и другой приводной. Тележки шарнирно присое-

динены к траверсе для равномерного распределения усилий на колеса.

Электроталь подвешена к траверсе также шарнирно. У элетроталей грузо-

подъемностью 1, 2, 3 и 5 т ведущими являются опорные колеса грузовой

тележки, которые приводятся во вращение от электродвигателя через

двухступенчатый редуктор.

Электроталь грузоподъемностью 0,5т имеет фрикционный ролик

диаметром 45 мм, который прижимается пружиной к нижней стороне

полки двутавровой несущей балки. Фрикционная тяга обладает преимуще-

ством, заключающимся в том, что сила тяги не зависит от загрузки тележ-

ки.

Полное сопротивление передвижению электротали W складывается

из сопротивления трения при движении W

и сопротивления от уклона пу-

ти W

   

GQkWWW

pYT











(9)

где Q-грузоподъемность электротали; G-вес электротали;

- диа-

метр ходовых колес, см; μ - коэффициент трения качения; d - диаметр цап-

фы колеса, см; f - коэффициент трения в подшипниках опоры;

- коэффи-

циент, учитывающий трение ребер у колес; α - уклон пути.

Статическая мощность для перемещения тележки с грузом

пер









10260

где V

пер

- скорость перемещений; η

– КПД механизма перемеще-

ния.

Скорость передвижения электротали V

пер

равна окружной скорости

фрикционного ведущего ролика

45

мм:

1000

pnep





м/мин, (10)

где

-число оборотов ролика

дэp



Здесь

числа зубьев колес на вале электродвигателя и вале ве-

дущего ролика.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Исходные данные

Марка электродвигателя механизма подъема - АОС-32-6, где А-

асинхронный; О- обдуваемый; С- с повышенным скольжением; 32- габарит

статора (см. выше); 6-число пар полюсов, определяет частоту вращения n=

900 об/мин. Мощность при ПВ=25% выбираем по каталогу

6,0

ном

кВт.

Марка электродвигателя механизма передвижения ФТГ 0,08-4, но-

минальная мощность

08,0

ном

кВт и n

э.д.

=1400 об/мин.

Порядок проведения экспериментальных исследований

1. Используя конструкцию электротали, имеющейся на кафед-

ре, изучить устройство всех ее составных частей и их назначение.

2. Привести в действие электроталь с заданной грузоподъем-

ностью и режимными параметрами подъема, опускания и перемещения

груза.

3. Составить отчет.

Порядок расчета характеристик электрической тали

1. Определение высоты подъема груза H осуществляется по

рабочей длине каната, навиваемого на барабан

1000









где

- диаметр барабана по осям каната. Измеряется с помощью

кронциркуля и линейки; z - число витков троса на барабане за вычетом 1,5-

2 запасных витков; a - кратность полиспаста.

2. Скорость подъема

гр

рассчитывается по формуле, с после-

дующей экспериментальной проверкой:

1000

310

бб

гр









Экспериментальная скорость подъема определяется путем измерения

времени подъема груза

на высоту 1м:

гр



м/мин.

3. Определение грузоподъемности электротали Q производит-

ся по номинальной мощности электродвигателя, прочности каната и проч-

ности зубчатых передач редуктора. Величина грузоподъемности находится

как минимальная из этих трех значений.

Грузоподъемность по номинальной мощности электродвигателя оп-

ределится из уравнения (1)







10260

Грузоподъемность по прочности каната определяется через разрыв-

ное усилие каната, которое зависит от диаметра каната и его марки, мак-

симальное допустимое усилие для каната

max



где k=5,5 - запас прочности для среднего режима работы.

Тогда грузоподъемность по прочности каната определится из урав-

нения (2)







maSQ

K max

где а - кратность полиспаста; m=1 - число полиспастов;

96,0





КПД двукратного полиспаста.

Грузоподъемность по прочности зубчатых передач редуктора опре-

деляется через минимальное значение грузового момента на барабане, до-

пускаемого прочностью тихоходной и быстроходной ступеней редуктора.

Для тихоходной ступени грузовой момент на барабане равен момен-

ту на колесе, тогда из уравнения (3) получим грузоподъемность по прочно-

сти тихоходной ступени









Для быстроходной ступени момент на колесе



равен грузовому

моменту на барабане, поделенному на передаточное отношение тихоход-

ной ступени.

Грузоподъемность по прочности быстроходной ступени