3.3.3. Вибір барабана

У механізмах піднімання з безпосереднім навиванням на барабан, як відомо, використовують здвоєний поліспаст, який забезпечує вертикальне пе­реміщення вантажу при підніманні та опусканні, однакове навантаження на підшипник барабана і ходові колеса візка.

Канатні барабани кранів виготовляються литими або зварними й ма­ють дві гвинтові нарізки (ліву і праву). Барабани найчастіше встановлю­ються з жорстким кріпленням на валах чи осях, що обертаються за допомо­гою підшипників хитання або ковзання. Передача обертального моменту від привідного електродвигуна до барабана здійснюється через редуктор, з’єдна­ний із барабаном за допомогою зубчастих муфт та фланцевих з’єднань.

Діаметр канатного барабана визначається згідно з нормами Держтехнагляду за формулою

(6)

де е – коефіцієнт, який залежить від режиму експлуатації механізму (див. _в._а. 2);

– діаметр каната, мм.

Вибір барабана проводиться за розрахунковим діаметром , діамет­ром каната і висотою підйому вантажу З із праці [1, дод. 2, с. 10]; при цьому стандартний діаметр вибируваного барабана може бути прийнятим на 15% меншим від значення, отриманого за формулою (6).

Діаметри робочих блоків у поліспасті також визначаються співвідно­шенням (6), а їх вибір здійснюється за роботою [1, дод. 2 – 4, с. 10 – 11].

0. Орієнтовний розрахунок передавального числа редуктора механізму піднімання

За заданою швидкістю підйому вантажу х_П і синхронною швидкістю електродвигуна n₀ розраховується передавальне число редуктора

(7)

де – швидкість обертання барабана, об/_в.;

– кутова швидкість барабана, рад/с;

– синхронна кутова швидкість електродвигуна, рад/c, яка визнача­ється співвідношенням

(8)

Кутова швидкість барабана

(9)

Швидкість каната, навиваного на барабан,

(10)

де – швидкість підйому вантажу, м/с;

– передавальне число, або кратність поліспаста;

– швидкість каната, чи лінійна швидкість барабана, м/с.

Швидкість обертання барабана, об/_в.,

(11)

де – швидкість каната, м/_в.;

– діаметр канатного барабана, м.

Таким чином, передавальне число редуктора, необхідне для розрахун­ку статичних моментів механізму піднімання, знаходять за співвідношенням (7). Редуктор вибирають, виходячи з розрахункової потужності, кількості обертів вала електродвигуна, передавального числа та режиму роботи механіз­му. Тому остаточно редуктор вибирають тільки після розрахунку статичних навантажень і вибору електродвигуна.

0. Розрахунок потужності та попередній вибір електродвигуна механізму піднімання

Статичний момент, Н·м, який розвивається електродвигуном і приведиться до його вала, при підйомі корисного вантажу визначається за формулою

(12)

де – сила важкості корисного вантажу, Н;

Go – сила важкості вантажозахватного пристрою (крюк, грейфер, маг­ніт, кліщі тощо), Н;

– діаметр барабана, м;

і – повне передавальне число проміжних передач від вала двигуна до вантажозахватного пристрою з урахуванням кратності поліспаста, тобто

(13)

де η – ККД підйомного механізму, що враховує втрати на тертя в ре­дукторах, барабані, підшипниках, блоках і т.п. Він визначається за кривими 1 – 6, поданих на рис.1, для різних значень номінального ККД (η = const). Номінальне значення ККД (η_н) механізмів крана при їх номінальному навантаженні вибирається за таблицею 3.

Таким чином, номінальний статичний момент при підйомі номі­нального вантажу (G = G_н) знаходиться відповідно до співвідношення (12) за формулою

(14)

де – номінальна вантажопідйомність крана, Н;

η_н – номінальний ККД механізму піднімання.

Таблиця 3

Значення ККД для механізму крана

Тип механізму	Номінальний ККД ηн при опорах
Механізм піднімання:	Кочення	Гойдання
із циліндричними колесами	0,8 – 0,85	0,7 – 0,8
із черв’ячною передачею	0,65 – 0,7	0,65 – 0,7
Механізм пересування:
із циліндричними колесами	0,8 – 0,9	0,75 – 0,85
із черв’ячною передачею	0,65 – 0,75	0,65 – 0,75

Рис.1. Залежності при

Статичний момент при підйомі порожнього вантажозахватного пристрою розраховують за формулою

(15)

де – ККД холостого ходу (G = 0), який визначається за кривою, згідно з номінальним ККД (див. рис. 1).

У режимах спуску розрізняють силовий спуск і спуск гальмуванням вантажів.

Силовий спуск застосовують для легких вантажів, сила важкості яких не спроможна подолати сили тертя в механізмі. У цьому випадку ста­тичний момент М_с зумовлений дією сили важкості вантажу, що спускаєть­ся, меншої від моменту тертя в крановому механізмі Мз, і спуск вантажу викону­ється електродвигуном, увімкненим на спуск (III квадрант).

Спуск гальмуванням використовують при спусканні важких ванта­жів (М_с > М_тр,); при цьому для запобігання вільному падінню вантажу електро­двигун створює гальмівний момент (спуск або в режимі рекуперації, або в ре­жимі _в._анням_ватну_ – IV квадрант), переходячи в генераторний режим і об­межуючи швидкість спуску.

При спуску гальмуванням номінального вантажу

(16)

а момент, що розвивається електродвигуном при силовому спуску вантажу, визна­чається співвідношенням

(17)

де

. (18)

При силовому спуску порожнього вантажозахватного пристрою мо­мент, що розвивається електродвигуном, з урахуванням співвідношень (17) і (18) розраховується за формулою

(19)

Попередній вибір потужності двигуна механізму піднімання здійснюється методом середньоквадратичного моменту

(20)

де – тривалість роботи механізму в режимах піднімання і спускання при відповідних статичних моментах.

При відсутності точних даних стосовно часу перехідних процесів приймають

.

Тоді вираз (20) матиме вигляд

(21)

Для обліку перехідних процесів в електроприводі при пуску і гальму­ванні попередній розрахунок потужності двигуна, кВт, здійснюється з де­яким запасом

(22)

де – коефіцієнт запасу, який враховує вплив динамічних наван­тажень;

– задана синхронна швидкість двигуна, рад/с;

М_ср – середньоквадратичний момент, Н·м.

Перерахунок потужності двигуна, кВт, на стандартну тривалість (ПВ) у відсотках проводиться за спрощеною формулою

, (23)

де – розрахункова потужність двигуна, відповідна стандартній трива­лості ввімкнення ТВ_к, %;

Р – потужність двигуна при розрахунковій (заданій) тривалості ввімкнення ТВ, %.

За розрахунковим значенням потужності Р_к і відповідною їй стан­дартною тривалістю включення ТВ_к, а також за заданою синхронною швидкістю проводять попередній вибір двигуна за каталогом, при цьому необхідно до­тримуватись умови

(24)

де – номінальна потужність вибраного за каталогом [5] двигуна, або із [1, дод. 14, 16 с. 17 – 21].

Після вибору двигуна слід уточнити передавальне число редуктора і визначити фактичну швидкість підйому вантажу υ_пф:

(25)

де – передаточне число редуктора, розраховане за формулою (7);

– номінальна кутова швидкість двигуна, рад/с;

– номінальна швидкість обертання вала двигуна, об/_в..

За потужністю р_н, уточнюваним передавальним числом і заданим режимом роботи необхідно вибрати редуктор, користуючись працею [1, дод. 13, с. 15 – 17].

Фактична швидкість підйому вантажу

(26)

де – стандартне передавальне число вибраного редуктора.

Отримане значення х_п.ф. повинно мало відрізнятися від величини за­даної швидкості підйому х_п (не більше ніж на 15%).