Для механизма подъема

МРФ-7000/25М1

Для механизма передвижения перегружателя

МРФ-1600/25М1

Для механизма передвижения тележки перегружателя

МРФ-1800/25М1

Основные технические данные гидромоторов.

Параметр	МРФ-1600/25М1	МРФ-1800/25М1	МРФ-7000/25М1
Рабочий номинальный объем, см	1600	1809	6995
Частота вращения, с(об/мин) - номинальная - максимальная - минимальная	3,2 (192) 4 (240) 0,083 (5)	(1) (80) (220)	(1) (30) (80)
Расход номинальный, л/мин	328	153	222
Давление на входе, МПа (кгс/см) - номинальное - максимальное	25(250) 32(320)	21(210) 25(250)	21(210) 25(250)
Давление на выходе, МПа (кгс/см) - максимальное - минимальное	2,5(25) 0,3(3)	2,5(25) 0(избыточное)	2,5(25) 0(избыточное)
Номинальный перепад давления, МПа (кгс/см)	24,7(247)	21(210)	21(210)
Максимальное давление дренажа, МПа (кгс/см)	0,05(0,5)	0,15(1,5)	0,15(1,5)
Гидромеханический КПД, %, не менее	95	90	90
КПД, %, не менее	90	85	85
Масса (без рабочей жидкости), кг, не более	235	220	760
Номинальная мощность, кВт	117,6	44,7	68,7
Крутящий момент, Нм(кгсм) - номинальный - страгивания	5850 (597) 5557 (567)	5,44(544) 4,9(495)	21(2105) 19,2(1920)

Габаритные и присоединительные размеры гидромотора МРФ-1600/25М1.

Габаритные и присоединительные размеры гидромоторов

МРФ-1800/25М1

МРФ-7000/25М1

Типоразмер, мм	А	Б	В	Г	Д	Е	И	К	Л	М	Н	О	П	Р	С
МРФ-1800/25М1	504	132	290	227	548	380	423	27	21	100	80	24	175	372	315
МРФ-7000/25М1	730	218	450	335	856	600	659	27	23.5	182	153	30	272	512	446

Необходимо провести перерасчет давления в соответствии с реальными объемами

подобранных гидромоторов:

Где:

момент сопротивления, приведенный к валу гидромтора, Нм

момент инерции, приведенный к валу гидромотора, кгм

общий КПД системы

угловое ускорение,

рабочий объем, м

Для механизма подъема:

МПа

Для механизма передвижения перегружателя:

МПа

Для механизма передвижения тележки:

МПа

Расчет расхода жидкости в напорной гидролинии.

м/c,

Где рабочий объем гидромоторов, м

частота вращения вала гидромотора, об/сек

объемный КПД гидромотора,

Для механизма подъема:

м/c,

Для механизма передвижения перегружателя:

м/c,

Для механизма передвижения тележки:

м/c.

Расчет и выбор гидравлического аккумулятора.

Максимальный объем жидкости, который можно будет «загнать» в аккумулятор при опускании груза с максимальной высоты:

, м,

Где:

рабочий объем гидромоторов, м

число оборотов барабана механизма подъема при опускании груза с максимальной высоты,

Где: высота подъема груза, м;

м

кратность полиспаста,

диаметр барабана, м, м

об

м ? рабочий объем гидромотора механизма подъема.

м

Т.к. при проектировании мы используем систему с рекуперацией энергии, то энергии, накопленной при опускании груза с максимальной высоты должно хватить на перемещение тележки перегружателя и перегружателя.

Объем аккумулятора, способного обеспечить поставленное выше условие:

Где: L - путь, пройденный тележкой (перегружателем), м;

V_о - суммарный рабочий объем двигателей механизма передвижения тележки (перегружателя);

D_k - диаметр колеса, м

Для тележки перегружателя:

Для перегружателя:

По каталогу [6] выбираем аккумулятор АРМ-100.32.

Технические характеристики аккумулятора.

Параметр	АРМ-100.32.
Давление, МПа - рабочее - пробное - разрушения - страгивания	32 48 96 0,05
Вместимость, дм	100
Максимальный расход рабочей жидкости, дм/с	6,6
Масса, кг	330

В гидроприводе перегружателя будем использовать батарею из трех аккумуляторов.

Выбор насоса.

Для механизма подъема и передвижения тележки перегружателя: Расход =960+141=1101 л/мин

Выбираем регулируемый аксиально-поршневой насос с механизмом управления типа НАД с регулятором мощности ис постоянным направлением потока масла .

Насос выбираем по каталогу [7] .

Техническая характеристика насоса.

Параметр	НАД 450/32
Рабочий объем, см	450
Частота вращения, с -номинальная	28
Давление на выходе, МПа -номинальное -максимальное	32 40
Давление на входе, МПа -минимальное -максимальное	-0,02 +0,05
Номинальная мощность, кВт	233,5
Общий КПД, %	0,89
Масса без рабочей жидкости, кг	550

Максимально допустимое давление в дренажной линии 0,05 МПа

Выбор гидроаппаратуры.

Выбор золотниковых распределителей:

Из [8] выбираем золотниковые распределители типа РН 323, АЛ575А.

Выбор клапанов:

Клапана выбираем по номинальному давлению и расходу жидкости в напорной гидролинии.

Выбираем управляемые обратные клапаны (гидрозамки): М2КУ 20/32, [7], стр.134.

Выбираем предохранительный клапан: 32-32-2-131 - предохранительный клапан непрямого действия нормально - открытого исполнения с магнитом переменного тока 110В.

Выбор регуляторов потока:

Выбираем регуляторы потока: ПГ 51/35, МПГ 55/35, МПГ 55/36, стр. 174 [7].

Выбор машинных делителей потока:

Машинные делители потока выбирают по расходу жидкости в напорной гидролинии механизма передвижения крана.

Выбираем машинный делитель потока: МГП 160.

Выбор фильтра:

Выбираем фильтр 4ФГМ 32-25/К, стр.312 [7].

Выбор реле давления:

Выбираем реле давления РГ 62 -11.



6. Построение графоаналитических характеристик приводов

6.1 Построение характеристики насоса

, где

номинальное давление, развиваемое насосом, МПа.

КПД насоса.

МПа

(1)

Откуда

номинальный расход насоса,

Принимаем и из (1) получаем:

Рабочий расход:

Для построения характеристика насоса имеем две точки:

(; 17,7 МПа);

(; 32 МПа).

6.2 Построение характеристики предохранительного клапана

Откладываем по оси давления от вверх МПа и строим характеристику предохранительного клапана.

6.3 Построение характеристики потерь

,

Где сумма потерь на гидроаппаратуре.

Для механизма подъема.

Принимаем

, следовательно

, следовательно

Тогда

Для механизма передвижения крана.

Принимаем

, следовательно

, следовательно

Тогда

Для механизма передвижения тележки.

Принимаем

следовательно

следовательно

Тогда

По полученным значениям в программе Microsoft Excel вычисляем значения давления в зависимости от расхода. Полученные данные заносим в таблиц.

	Механизм подъема	Механизм передвижения перегружателя	Механизм передвижения тележки перегружателя
Q, м3/с	P, МПа
0	15,04	11,80	11,97
0,001	15,07	11,86	12,21
0,002	15,10	11,93	12,60
0,003	15,14	12,01	13,14
0,004	15,18	12,11	13,81
0,005	15,22	12,21	14,64
0,006	15,27	12,33	15,61
0,007	15,32	12,47	16,73
0,008	15,38	12,62	17,99
0,009	15,44	12,77	19,39
0,010	15,50	12,95	20,94
0,011	15,56	13,13	22,64
0,012	15,63	13,33	24,49
0,013	15,70	13,54	26,47
0,014	15,78	13,77	28,61
0,015	15,86	14,00	30,89
0,016	15,94	14,25	33,31
0,017	16,03	14,51	35,88
0,018	16,12	14,79	38,60
0,019	16,21	15,08	41,46
0,020	16,31	15,38	44,47

По полученным значениям строим графики в координатах “P-Q”.

Расход, обеспечивающий требуемые скорости:

Для механизма подъема:

м/c,

Для механизма передвижения перегружателя:

м/c,

Для механизма передвижения тележки:

м/c.



7. Описание электросхемы управления перегружателем и выбор электродвигателя

7.1 Выбор электродвигателя

Построив циклограмму работы перегружателя определили ПВ_расч механизма подъема: ПВ_расч=83%.

Необходимая мощность электродвигателя для основного насоса :

Где:

номинальное давление в гидроприводе;

МПа

номинальный расход жидкости;

м/с

КПД насоса;

Мощность электродвигателя для основного насоса:

Расчетная относительная продолжительность включения не соответствует стандартной, полученное значение мощности приводится к ближайшему стандартному ПВ_ст.

Выбираем крановый асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа MTKF:

Технические характеристики двигателя серии МТКF.

Параметр	612-4
Мощность, кВт	45
Число пар полюсов	4
Скорость вращения, об/мин	1405
Максимальный момент, Нм	981
Момент инерции ротора, кгм	1,375
Масса, кг	701

Проверка электродвигателя на перегрузочную способность:

- максимальный вращающий момент электродвигателя.

максимально допустимое значение момента сопротивления электродвигателя.

7.2 Описание электрической схемы управления перегружателем

В качестве электрической схемы рассмотрим пускатель бесконтактный нереверсивного типа ПБН-160 предназначен для обеспечения плавного нарастания напряжения на обмотке статора электродвигателя и ограничения пускового тока.

7.2.1 Условия эксплуатации

Температура окружающего воздуха - от -10 до +45°С. Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных паров и газов в концентрациях, разрушающих металл и изоляцию и снижающих параметры пускателей в недопустимых пределах, не насыщенная токопроводящей пылью и водяными парами.

Требования техники безопасности соответствуют ГОСТ 12.2.007.7-83. Пускатели для стран СНГ соответствуют ТУ16-95 ИЖТП.648300.001 ТУ.

Эксплуатацию пускателя необходимо производить в соответствие с «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» и настоящим руководством.

Техническое обслуживание производится при полном отключении пускателя от питающей сети и выполнении организационно-технических мероприятий, обеспечивающих безопасность работ.

При обслуживании проверить надежность крепления узлов, надежность контактных соединений, состояние заземления.

Таблица 7.2.1. Технические данные

Вид сети	трехфазная с глухозаземленной нейтралью
Напряжение сети, В	380±20%
Частота, Гц	50±0,5%
Номинальный ток, А	400
Время нарастания напряжения, с	1,08-45
Режим работы	продолжительный
Управление	импульсное	кнопки «Пуск» и «Стоп»
	потенциальное	1)пуск - наличие напряжения 220 В 2)стоп - отсутствие напряжения
Степень защиты	IP44
Содержание драгоценных металлов, г	золото	0,027295
	серебро	2,828676

7.2.2 Устройство и принцип работы пускателя

Пускатель представляет собой тиристорный регулятор с цифровой системой управления на интегральных микросхемах, обеспечивающий плавное изменение выходного напряжения по принципу фазового регулирования. Плавное изменение (повышение) напряжения позволяет разгонять электродвигатели пониженными пусковыми токами и защищает механические части приводного механизма от ударных моментов.

7.2.3 Алгоритм работы пускателя

Подается команда «Пуск» на включение пускателя.

Пускатель обеспечивает нарастание пускового напряжения на статорной обмотке двигателя от 1,08 до 45 с.

По команде «Стоп» снимаются управляющие импульсы с силовых тиристоров, тиристоры закрываются.

Останов электродвигателя осуществляется на свободном выбеге (естественное торможение).

7.2.4 Конструкция пускателя и его составных частей

Конструктивно пускатель выполнен в виде блока одностороннего обслуживания.

Особенностью конструкции является применение общего охладителя, на котором размещены:

· устройство защиты электродвигателей типа УЗ-ЭД-26ИВ;

· трансформатор типа ТПП-288-127/220-50;

· платы питания и фильтров и силовые тиристорные модули (3 штуки).

На поворотной раме расположена плата управления и плата импульсных трансформаторов. Благодаря наличию поворотной рамы обеспечен доступ ко всем элементам схемы.

Пускатель закрыт кожухом, который имеет дверцу.

7.2.5 Работа пускателя и его составных частей

После команды «Пуск» реле КV1 или КV2 замыкает свои контакты и подает 27 В на клемму 2 «зап» (ХТ4:2) платы управления. Начинается процесс пуска. Загорается лампа «Разгон». После отработки заданной команды реле К1 (на плате управления) перебрасывает свой контакт. Поступает команда (+27) на клемму «откр» (ХТ4:1) платы управления. Тиристоры полностью открыты. Загорается лампа «Работа».

Рис.7.2.5. Схема подключения

Во время запуска работа блока защиты блокирована, т.к. может сработать защита «фазировка» из-за прерывистых пусковых токов.

После подачи команды «Стоп» снимается напряжение с катушки реле КV1. Контакты реле вернуться в свое исходное состояние.

7.2.6 Технические данные

· Электропитание от сети 50 Гц, 220 В;

· Ток потребления не более 25 мА (активная потребляемая мощность не более 2 Вт);

· Переменный ток, коммутируемый устройством по цепи управления до 2 А при напряжении от 127 до 380 В;

· Кратковременные токовые перегрузки по цепи управления до 4 А;

· Диапазон уставок тока срабатывания защиты от 20 до 680 А с шагом 4 А;

· Предельная погрешность токов уставки ±5 %;

· Диапазон уставок времени срабатывания защиты от 2 до 17 с с шагом 1 с. Параметр нормируется при тридцатипроцентной перегрузке по току (при шестикратной перегрузке время срабатывания в два раза меньше);

· Погрешность времени срабатывания защиты от выставленного значения не более ±25 %;

· Порог срабатывания защиты по перекосу фаз:

- по току (35±4)% от тока уставки,

- по углу (20±3)° при токах уставки;

· Порог контроля сопротивления изоляции 500 кОм (на отключение (400±50) кОм, на восстановление (500±50) кОм).

Дополнительные поддиапазоны порога 100 кОм и 200 кОм;

· Время блокировки сброса фиксации аварийного срабатывания защиты (20±5) с;

· Габаритные размеры устройства не более 120х120х55 мм;

· Номинальная чувствительность по входу датчиков 0,3 мВ/А.

7.2.7 Устройство защиты электродвигателя

Устройство защиты электродвигателей УЗ-ЭД-26ИВ предназначено для эффективной защиты трехфазных асинхронных электродвигателей (ЭД) мощностью от 10 до 320 кВт. Устройство содержит два выносных малогабаритных датчика тока и обеспечивает:

· блокировку включения ЭД при снижении сопротивления изоляции его обмоток ниже установленного порогового значения;

· отключение ЭД при механических перегрузках, при чрезмерном перекосе фазных токов, обрыве фазы, изменении чередования фаз;

· индикацию пониженного сопротивления изоляции ЭД;

· динамическую индикацию токовой перегрузки ЭД;

· динамическую индикацию перекоса фазных токов ЭД;

· статическую индикацию аварийного срабатывания устройства защиты;

· блокировку возможности быстрого повторного пуска ЭД сразу после аварийного срабатывания защиты (задержку сброса фиксации аварии);

· возможность переключения порога срабатывания по току для каждой контролируемой фазы независимо (легко позволяет проверить работоспособность фазного канала устройства);

· возможность переключения быстродействия защиты;

· возможность переключения порога по сопротивлению изоляции;

· нормируемые точностные характеристики и простоту монтажа;

· долговременную стабильность параметров в широком диапазоне внешних климатических воздействий.

7.2.8 Плата источника питания

Плата источника питания должна на выходе выдавать стабилизированное напряжение +27±0,5 В, при изменении входного напряжения на ±30 % Uс. Ток нагрузки источника равен 1,2 А.

С трансформатора питания на клеммник ХТ1 поступает напряжение U_вх = 40 В (см.чертеж «Пускатель типа ПБН. Схема электрическая»). С клеммника данное напряжение поступает на диодный мост VD1. На выходе моста через сглаживающий фильтр (С1…С4, R1…R4, VD2…VD3) напряжение поступает на стабилизатор (DА1, VT1…VT4, VD4…VD6, R6…R11). На выходе платы источника питания находится фильтр (VD7…VD8, L1, C6, C7, R12…R13). С помощью сопротивления R12 выставляется напряжение на выходе, равное +27 В. Светодиод VD9 сигнализирует наличие напряжения на выходе платы источника питания.



7.2.9 Плата фильтров

Схема электрическая платы фильтров состоит из варисторов (RU1…RU3), емкостей (С1…С3), резисторов (R1…R6) и подключается по входу пускателя. С платы фильтров напряжение поступает на схему синхронизации платы управления (А5).

7.2.10 Плата импульсных трансформаторов

Схема платы импульсных трансформаторов согласует сигналы управления тиристора с входящими, а также гальванически их развязывает посредством импульсных трансформаторов.

7.2.11 Плата управления

Плата управления обеспечивает формирование управляющих импульсов на шесть тиристоров (на положительную и отрицательную полуволну каждой фазы отдельно) по заданному закону. Также плата обеспечивает полное открытие тиристоров, включение которых происходит по окончанию разгона. Работа платы возможна в режимах разгона двигателя (плавного увеличения напряжения) и полного открытия тиристоров.

Выходными сигналами платы являются шесть сигналов управления тиристорами (А+, А-, В+, В-, С+, С-), которые подаются на плату импульсных трансформаторов. Амплитуда выходных импульсов составляет приблизительно 25 В (тип выхода - открытый коллектор), период импульсов заполнения - 128 мкс, скважность импульсов заполнения - два. В плате также имеется релейный выход, индицирующий окончание разгона. Выход допускает подключение нагрузки напряжением до ~250 В, током до 2 А. Состояние выхода индицируется светодиодом VD1 на плате.

Входными сигналами платы являются три сигнала синхронизации (по каждой фазе). Величина напряжения сигналов синхронизации равна приблизительно половине фазного напряжения питания силовой части устройства плавного пуска, форма синусоидальная. Также входными сигналами являются логические сигналы «Пуск» и «Открытие тиристоров». По сигналу «Пуск» начинается цикл разгона, в конце цикла разгона подается сигнал на полное открытие тиристоров.

Вход «Открытие тиристоров» имеет более высокий приоритет перед входом «Пуск», таким образом, если в процессе разгона подать сигнал «Открытие тиристоров», тиристоры будут немедленно полностью открыты. Состояние входов индицируется светодиодами «Пуск» и «Открытие тиристоров» на плате.

Плата управления включает в себя систему импульсно-фазового управления (СИФУ) и устройство формирования характеристики разгона с входной логикой. козловой контейнерный перегружатель гидромотор

Система импульсно-фазового управления платы состоит из трех двухканальных устройств синхронизации, выделяющих переход через ноль и полярность напряжения каждой фазы; шести счетчиков угла открытия тиристоров, определяющих момент открытия тиристоров относительно перехода через ноль; трех двухканальных модуляторов, осуществляющих наложение импульсов высокочастотного заполнения и формирование сигналов полного открытия тиристоров, минуя счетчики угла; и шести выходных усилителей, обеспечивающих необходимую мощность выходных сигналов для подачи на плату импульсных трансформаторов.

Устройство формирования разгона работает по принципу ступенчатого увеличения угла открытого состояния тиристоров. Полупериод синхронизирующего напряжения разбивается по времени на 128 равных участков (ступеней), таким образом одна ступень приблизительно равна 1,4 эл.град. (рис.7.2). Разгон производится от начальной ступени (S_нач) до конечной (S_ок). На каждой ступени разгон производится в течение определенного времени (времени такта Т_m), таким образом полное время разгона составляет

Т_разг = Т_m(S_ок - S_нач).

Рис.7.2.11. Кривая U(t)

Начальная ступень разгона определяет напряжение, подаваемое на ЭД в начале разгона, и подбирается по моменту плавного трогания ЭД без значительной выдержки времени. Оконечная ступень подбирается по выходу ЭД на номинальные обороты до начала колебательных процессов, обусловленных характеристикой асинхронного ЭД. При достижении оконечной ступени формируется сигнал на включение шунтирующего контактора, и на ступени S_ок+1 происходит снятие управляющих импульсов с тиристоров.

В плате предусмотрена возможность оперативного изменения номеров ступеней начала и окончания разгона и времени такта ступени с помощью DIP-переключателей. Изменять положение переключателей допускается без отключения питающего напряжения платы.

При установке всех переключателей переключателя SА3 в положение OFF на выходе пускателя устанавливается напряжение, соответствующее углу открытия б на данный момент времени. Угол б при этом в дальнейшем не меняется.

Устройство формирования разгона состоит из генератора с предварительным счетчиком, формирующим все необходимые для работы платы частоты, в том числе и частоту высокочастотного заполнения выходных импульсов; счетчика номера ступени с переключателями задания начальной и оконечной ступени и времени такта, формирующего код номера ступени от начальной до оконечной; генератора частоты для счетчиков угла открытия тиристоров, подаваемый на СИФУ и пропорциональный коду номера ступени; входной логики, обеспечивающей обработку входных сигналов «Пуск» и «Открытие тиристоров» с необходимыми задержками; выходного усилителя и реле выхода управления К1.

7.2.12 Порядок работы

1.Подключить пускатель согласно схеме подключения. Установить на устройстве защиты следующие параметры:

· ток уставки выставлять по номинальному току нагрузки, т.к. на блоке защиты установлены шунты, рассчитанные на протекание по ним тока равного 20 % от номинального;

· время срабатывания устройства;

· порог сопротивления изоляции.

2.Подключит нагрузку.

3.Включить RF1, включая лампы HL1 и HL2, расположенные на дверце пускателя.

4.При импульсном управлении кнопкой S3 включается реле KV1 и подается команда на запуск пускателя. Отключение пускателя осуществляется кнопкой «стоп» - S2.

При потенциальном управлении замыкается тумблер S1. Включается реле KV2 и подает команду на запуск пускателя. Размыкание тумблера равнозначно команде «Стоп».



8. Прочностной расчет металлоконструкции

Исходные данные

Грузоподъемность крана__________________________________т

Масса тележки________________________________________ т

Пролет крана___________________________________________ м

База крана___________________________________________м

База тележки___________________________________________м

Колея тележки _________________________________________м

Скорость подъема груза________________________________м/c

Высота подъема груза_________________________________м

Скорость передвижения перегружателя ____________________м/с

8.1 Проектирование пролетных (главных) балок моста

8.1.1 Выбор генеральных размеров пролетной балки

Выбираем необходимую высоту балки в среднем сечении из условия :

Высота балки в среднем сечении:

м

Выбранную высоту Н округляем до стандартной ширины прокатного листа:

м

Высота продольной балки в месте примыкания ее к концевой балке

м

Для снижения массы продольной балки на концах делаются скосы длиной С.

Ширина площадки:

м.

Высота стенки балки:

м

Шаг основных диафрагм:

м

Высота дополнительных диафрагм:

м

Толщина стенки:

(но не менее 0,004 м )

м.

м.

Толщина верхнего пояса:

м

Толщина нижнего пояса:

м

Ширина балки или , но не менее 0,3 м ( по технологическим соображениям) :

Принимаем ширину балки :

м

Величина свесов (полок):

м.

Ширина балки со свесами:

м

Рисунок 8.1. - Необходимая высота балки в среднем сечении

Рисунок 8.2. - Дополнительные размеры балки

8.2 Поверочный расчет на прочность и жесткость балки моста

8.2.1 Вычисление геометрических характеристик поперечного сечения балки

Все геометрические характеристики поперечного сечения балки будем считать в предположении о том, что сечение имеет две оси симметрии.

Вычисляем осевой момент инерции сечения относительно центральной оси Z:

.

Осевой момент сопротивления сечения:

8.2.2 Определение интенсивности распределенной нагрузки, действующей на продольную балку

Собственная масса продольной балки значительна. Чтобы учесть ее влияние на изгиб балки, вычислим интенсивность распределенной нагрузки q.

где

сила тяжести продольной балки.

где А -- площадь поперечного сечения балки,

Н

k=1,6 -- коэффициент, учитывающий массу настила, диафрагм, подтележечного рельса, трансмиссии.

удельный вес материала балки.

Итак

где .

.

8.2.3 Определение расчетной нагрузки на крюке

В процессе эксплуатации металлоконструкция крана испытывает динамические нагрузки, обусловленные работой механизма подъема груза. Этот факт учитывается динамическим коэффициентом . Таким образом, динамическая нагрузка на крюке:

Необходимо рассматривать два случая динамического нагружения :

а) Отрыв груза от основания (подъем с подхватом).

b) Случай экстренного торможения механизма подъема.

Динамический коэффициент определяется как:

где коэффициент неполноты расчета (),

скорость подъема груза.

параметр, зависящий от жесткости и массы деформируемой конструкции.

Для случая подъема груза:

,

где статический прогиб балки от массы поднимаемого груза Q.

Здесь коэффициент 2, стоящий в знаменателе, учитывает число балок, работающих на изгиб.

статическое удлинение канатов при подъеме груза Q.

,

Где суммарная площадь поперечного сечения проволок каната (учитывает все ветви каната).

модуль упругости каната, равный МПа.

может быть выведена из следующего условия:

или

Где МПа.

,

Учитывая эти условия, принимаем .

.

масса груза.

приведенная масса пролетной части моста.

где

т

т

коэффициент жесткости моста.

Тогда при подъеме груза:

При экстренном торможении:

,

.

Для определения расчетной величины динамического коэффициента принимается большее из двух значений , т.е. .

Таким образом динамическая нагрузка на крюке:

8.2.4 Поверочный расчет на прочность при изгибе среднего сечения продольной балки

Наиболее опасное положение грузовой тележки ? посредине пролета моста. Распределение нагрузки на колеса тележки принимаем равномерным т.е.

Где динамическая реакция на колесе тележки.

Расчетная схема продольной балки моста:

Для большей ясности, эпюры изгибающих моментов от распределенной нагрузки и от сосредоточенных сил построены отдельно.

Наибольший изгибающий момент:

,

Проверяем условие прочности:

,

где МПа для материала балки Ст3.

Условие прочности выполняется, т.к.

8.2.5 Поверочный расчет на прочность при сдвиге опорного сечения пролетной балки

Рассматриваем крайнее положение грузовой тележки, (грузовая тележка по конструктивным особенностям не доходит до края балки на 1…1.5 м.) Учтем так же и вес кабины крановщика .

Таким образом, расчетная схема, в данном случае, имеет вид:

Наибольшие касательные напряжения возникнут в сечении балки над опорой А.

Определим сначала величину реакции в этой опоре:

Максимальное значение касательных напряжений имеет место в вертикальных стенках балки на оси Z и определяется по формуле Журавского:

,

Где,

осевой момент инерции опорного сечения главной балки.

статический момент половины сечения.

Максимальное значение касательных напряжений:

Проверяем условие прочности: где .

Условие прочности выполняется, т.к.



8.3 Размещение ребер жесткости

Ребра жесткости (поперечные основные , поперечные дополнительные и продольные) должны обеспечивать геометрическую неизменяемость поперечного сечения балки, местную устойчивость стенок и сжатых поясов, а при расположении рельса по оси верхнего пояса ? прочность рельса и пояса при местном воздействии колес тележки.

Расчетными размерами являются:

высота стенки;

высота отсека между сжатым поясом и продольным ребром;

расстояние между осями основных и дополнительных поперечных ребер (диафрагм и полу диафрагм);

толщины стенки и ребра жесткости.

При гибкости стенки для малоуглеродистых и для низколегированных сталей местная устойчивость стенки обеспечена, если обеспечена ее прочность.

При гибкостях для малоуглеродистых и для низколегированных сталей достаточно устанавливать только основные диафрагмы (рис. 8.3.а)).

При для малоуглеродистых сталей и для низколегированных сталей необходимо устанавливать поперечные и одно продольное ребро жесткости (рис. 8.3.в), г)).

.

Следовательно: . Необходимо устанавливать поперечные и одно продольное ребро жесткости (соответствует размещению г)).

Рисунок 8.3. варианты установки ребер жесткости

8.3.1 Размещение поперечных ребер (диафрагм)

Для отсеков, примыкающих к опорам, шаг основных диафрагм

В последующих отсеках их шаг можно увеличить до

При высоте балки более 700мм устанавливают диафрагмы (с отверстием).

В этом случае размер диафрагмы принимается равным:

Толщина диафрагмы принимается равной

Шаг диафрагм, являющихся опорами для рельса, проверяют из условия прочности последнего на изгиб.

Рельс подбираем по максимальной статической нагрузке на колесе.

Максимальная статическая реакция на колесе тележки:

Диаметр колеса: R_k=400мм,

По табл. 3 выбираем типоразмер рельса.

КР 24 ГОСТ 4121-76.

Осевой момент сопротивления рельса: W_zp=178•10^-6 м³

Допустимые напряжения для рельса: у_p=250•10⁶ Па

Из условия прочности рельса:

.

Изгибающий момент в рельсе, если колесо между диафрагмами:

Ширина подошвы рельса:

b₂=0,12м

Длина площадки диафрагмы, воспринимающей нагрузку от колеса тележки, условно принимается по формуле:

Где ширина подошвы рельса;

толщина диафрагмы.

0,15м

Напряжения смятия торца диафрагмы:

Условие прочности на смятие:

Где

Условие выполняется т.к.

8.3.2 Размещение продольных ребер жесткости

Продольные ребра жесткости для стенок ставятся на расстоянии от крайней сжатой кромки стенки:

При одном ребре

Момент инерции ребра относительно кромки пояса должен быть:

8.4 Проверка местной устойчивости стенок балки

Рассмотрим расчет на местную устойчивость панели, выделенной из среднего отсека балки.

Рисунок 8.4. - Эпюра на местную устойчивость панели по нормальным напряжениям

Коэффициент запаса устойчивости:

,

Где наибольшее напряжение от изгиба в центре балки.

нормативный коэффициент запаса местной устойчивости.

Условие выполняется, т.к.

Устойчивость стенки балки в концевом сечении проверяют по касательным напряжениям.

Рисунок 8.5. - Эпюра устойчивости стенки балки по касательным напряжениям

Критическое касательное напряжение с учетом защемления стенок у поясов:

Коэффициент запаса устойчивости:

Условие выполняется, т.к.

8.5 Проверка местной устойчивости сжатого пояса

Панели верхнего пояса работают практически в условиях равномерного сжатия.

Рисунок 8.6.

Критическое напряжение для равномерно сжатой панели в предположении замещения ее по двум сторонам:

Условие выполняется, т.к.

8.6 Расчет сварного шва

Наиболее нагруженный участок шва, соединяющего пояс балки со стенкой, расположен у концевого сечения.

Условие прочности имеет вид:

Где подсчитаны ранее.коэффициент, зависящий от вида сварки

толщина углового шва, принимаемая равной катету, вписанного в сечение шва равнобедренного треугольника.

статический момент верхнего пояса балки относительно центра тяжести ее концевого сечения.

Условие прочности сварного шва:

- при однопроходной автоматической сварке:

Проходит 29 МПа < 100 МПа

- при однопроходной полуавтоматической сварке:

Проходит 36,7 МПа < 100 МПа

- При ручной или многопроходной автоматической и полуавтоматической сварке:

Проходит 42 МПа < 100 МПа

- коэффициент, принимаемый равным 1 для однопроходной автоматической сварки, 0,8 - для однопроходной полуавтоматической сварки,0,7- для ручной и многопроходной автоматической и полуавтоматической сварки.-толщина углового шва, принимая равной катету вписанного в сечение шва равнобедренного треугольника (рис. 8.7.).

Рисунок 8.7.

8.7 Проверка статической жесткости моста

Допустимый прогиб продольной балки в середине пролета от действия статически приложенной подвижной нагрузки (груз + вес тележки) не должен превышать величины.

Максимальный статический прогиб:

,

Где

Рисунок 8.8. Расчетная схема моста для определения максимального статического прогиба

8.8 Проверка динамической жесткости моста

При резком разгружении крана, мост начинает совершать колебательные движения в вертикальной плоскости. Время затухания колебаний ограничивается величиной и для упругой системы определяется по формуле:

,

Где период частоты собственных колебаний;

Где частота собственных колебаний;

,

Где приведенная масса моста,

прогиб моста под действием единичной силы.

Должно выполняться условие: .

Условие выполняется, т.к.



9. Технология изготовления стойки гидромотора

9.1 Заготовка

Для изготовления заготовок листов под стойку гидромотора применим гидроабразивную резку металла. Этот метод позволяет качественно резать не только любые металлы и сплавы, включая труднообрабатываемые (нержавеющие и жаропрочные стали, твердые и титановые сплавы), но и гранит, керамику, стекло, в т. ч. огнеупорное и пуленепробиваемое, резину, бумагу, войлок, композитные и другие материалы.

Деталь №1.

Рис. 9.1.

1. Последовательность действий при построении технологического процесса.

Рис. 9.2.

Процесс вырезания заготовок

При гидроабразивной обработке резка металла производится струей воды, смешанной с абразивом. Насос высокого давления подает воду под давлением 4150 атмосфер в режущую головку, управляемую от системы ЧПУ. Вода перемешивается с абразивом и выбрасывается через фокусирующую трубку со скоростью 1200 м/сек тонкой струей диаметром 1 мм, способной разрезать металл толщиной до 300 мм.

Большая мощность струи обеспечивает резание, а точнее, разрушение твердой структуры, на молекулярном уровне.

Резание металла можно производить почти во всех направлениях: оборудование позволяет получать любые контуры внутри и снаружи изделий, а также острые углы, отверстия и косые разрезы.

Вырезаем листы со следующими размерами:

- 820х390х57мм,

- 690x390x68мм

-2 уголка 340х200х32 мм

При изучении чертежа детали нам необходимо учесть, что все размеры выполняются свободно, за исключением диаметров под отверстия, которые выполняются с допуском 0,2 мм. А также необходимо, чтобы все поверхности имели шероховатость 6,3 мкм по параметру R_a.

Выбираем заготовку с учетом размеров готовой детали. Выбираем толстолистовой прокат стали Ст5 ГОСТ 19903-74 длиной 1000мм, шириной 500мм, толщиной 60мм.

Далее осуществляем разметку заготовки для обработки торцевых поверхностей с использованием дисковой фрезы, а также разметку отверстий.

Обработка торцевых поверхностей осуществляется дисковой фрезой диаметром и шириной при глубине .

Перед обработкой детали необходимо установить ее на рабочем столе на прокладки толщиной не менее и закрепить универсальными прижимами с трех сторон, исключая обрабатываемую сторону.

Рис. 9.3.

После выполнения всех подготовительных операций приступаем к выполнению обработки заготовки.



9.2 Расчет припусков на механическую обработку и определение размеров заготовки

Общий припуск z₀ равен сумме всех промежуточных припусков z_i. Поэтому для каждой обрабатываемой детали можно записать:

,

где - число технологических переходов при обработке детали путем их увеличения или уменьшения на величину общего припуска:

,

где - номинальный размер детали по чертежу

- размер заготовки

- общий припуск на обработку

Знак «+» в формуле ставится для охватывающих размеров, а знак «-» - для охватываемых.

Запишем припуски на посадочную поверхность изготавливаемой детали:

,

где 2 - припуск на черновую обработку

0,5 - припуск на чистовую обработку

Определим размеры заготовки:



9.3 Структура технологического процесса

Основой структуры технологического процесса является технологическая операция. Все технологические операции именуются по роду технологического оборудования, на котором они выполняются. Все операции технологического процесса обозначаются номерами, кратными пяти.

005 Фрезерная.

А. Установить, закрепить и снять деталь.

1. Обработать торцы детали дисковой фрезой диаметром и шириной при глубине до чистовых размеров, соответствующих размерам на чертеже.

2. Используя двуугловую симметричную фрезу диаметром и шириной фрезу снять фаску под сварку под углом 45⁰ с торцевой стороны 1-1.

010 Сверлильная.

Сверление отверстий под крепеж осуществляется после выполнения сварочных работ.

По эскизу детали (рис.9.4) с использованием разметочных инструментов делаем разметку отверстий под болты диаметром .

Рис. 9.4.

Перед сверлением необходимо обработать торцевую поверхность, чтобы торец был перпендикулярен оси и не имел вогнутости или выпуклости.

Деталь №2.

Рис. 9.5.

1. Последовательность действий при построении технологического процесса.

Рис. 9.6.

При изучении чертежа детали нам необходимо учесть, что торцевые размеры выполняются свободно, кроме стороны 2-2, которую вырезают по радиусу равному R=398мм, а также диаметров под отверстия, которые выполняются с допуском 0,2 мм. А также необходимо, чтобы все поверхности имели шероховатость 6,3 мкм по параметру R_a.

Выбираем заготовку с учетом размеров готовой детали. Выбираем толстолистовой прокат стали Ст5 ГОСТ 19903-74 длиной 1000мм, шириной 1000мм, толщиной 100мм.

Для обработки торцевых поверхностей с использованием дисковой фрезы, а также выполнения отверстий, осуществляем разметку заготовки.

Обработка торцевых поверхностей выполняется в два прохода (с двух сторон) дисковой фрезой диаметром и шириной при глубине .

Перед обработкой детали необходимо установить ее на рабочем столе на прокладки толщиной не менее и закрепить универсальными прижимами с трех сторон, исключая обрабатываемую сторону. После обработки торцов заготовки с одной стороны, ее необходимо перевернуть, закрепить и обработать вторую сторону аналогичным образом.

Рис. 9.7.

После выполнения всех подготовительных операций приступаем к выполнению обработки заготовки.

2. Расчет припусков на механическую обработку и определение размеров заготовки.

Общий припуск z₀ равен сумме всех промежуточных припусков z_i. Поэтому для каждой обрабатываемой детали можно записать:

,

где - число технологических переходов при обработке детали путем их увеличения или уменьшения на величину общего припуска:

,

где - номинальный размер детали по чертежу

- размер заготовки

- общий припуск на обработку

Знак «+» в формуле ставится для охватывающих размеров, а знак «-» - для охватываемых.

Запишем припуски на обрабатываемую посадочную поверхность изготавливаемой детали:

;

;

,

где 2 - припуск на черновую обработку

0,5 - припуск на чистовую обработку

Определим размеры заготовки:

;

;

.

3. Структура технологического процесса.

005 Фрезерная.

А. Установить, закрепить и снять деталь.

1. Обработать торцы детали дисковой фрезой диаметром и шириной при глубине до размеров, указанных на эскизе.

Обработка производится с двух сторон; в связи с чем, после обработки детали с одной стороны, ее необходимо перевернуть на другую сторону и повторить установ А.

Рис. 7.8.

2. Используя двуугловую симметричную фрезу диаметром и шириной , снять фаску под сварку под углом 45⁰ с торцевой стороны 3-3. <21>

Обработка производится с двух сторон; поэтому после обработки детали с одной стороны, ее необходимо перевернуть на другую сторону, закрепить и снять фаску под сварку аналогичным образом.

3. Используя цилиндрическую фрезу диаметром и длиной , обработать торцевую сторону 2-2 по радиусу R=398мм, как показано на рис. 7.9.

Рис. 7.9.

4. Используя концевую фрезу с цилиндрическим хвостовиком и длиной хвостовика , рассверливаем предварительное отверстие для последующей расточки. <25>

5. Используя расточный резец с пластинами из твердого сплава с (ГОСТ 18882-73), габаритные размеры которого равны , , выполняем продольное растачивание сквозного отверстия D=230мм. Обработка осуществляется за 8 проходов. При последнем черновом проходе необходимо выдерживать припуск 2,5мм. Заключительный чистовой проход необходимо производить при учете припуска на чистовую обработку отверстия.

Шероховатость данной поверхности должна соответствовать 2,5 мкм по параметру R_a.

6. Используя расточный резец с пластинами из твердого сплава с (ГОСТ 18882-73), габаритные размеры которого равны , , выполняем поперечное растачивание глухого отверстия D=450мм. Обработка осуществляется за 4 проходов. Заключительный чистовой проход выполняется продольным растачиванием при учете припуска на чистовую обработку отверстия.

010 Сверлильная.

Сверление отверстий под крепеж осуществляется после выполнения сварочных работ.

По чертежу детали с использованием разметочных инструментов делаем разметку 20 отверстий под болты диаметром и 6 отверстий под болты диаметром .

Перед сверлением необходимо обработать торцевую поверхность, чтобы торец был перпендикулярен оси и не имел вогнутости или выпуклости.

Рис. 9.10.

Деталь №3.

Количество - 2 шт.

Рис. 9.11.

1. Последовательность действий при построении технологического процесса.

Рис. 9.12.

При изучении чертежа детали необходимо учесть, что все размеры выполняются свободно. Все поверхности должны иметь шероховатость 6,3мкм по параметру R_a.

Выбираем заготовку с учетом размеров готовой детали. Выбираем прокат стали Ст5 ГОСТ 19903-74 длиной 450мм, шириной 400мм, толщиной 30мм.

Далее осуществляем разметку заготовки для обработки на фрезерном станке.

Обработка осуществляется дисковой фрезой диаметром и шириной при глубине .

Перед обработкой заготовки необходимо установить ее на рабочем столе на прокладки толщиной не менее и закрепить универсальными прижимами с двух сторон, исключая обрабатываемую сторону.

Рис. 7.13.

После выполнения всех подготовительных операций приступаем к выполнению обработки заготовки.

2. Структура технологического процесса.

005 Фрезерная.

А. Установить, закрепить и снять деталь.

1. Отрезать заготовку по разметке дисковой фрезой диаметром и шириной при глубине , как указано на эскизе.

Рис. 9.14.

2. Отсечь углы на расстоянии 20мм по разметке дисковой фрезой диаметром и шириной при глубине , как указано на эскизе.

Рис. 7.15.

2. Используя двуугловую симметричную фрезу диаметром и шириной снять фаску под сварку под углом 45⁰ с торцевых поверхностей. <21>

Обработка осуществляется с двух сторон, поэтому после выполнения фрезерных работ с одной стороны детали, ее необходимо перевернуть, закрепить и обработать вторую сторону аналогично первой.

Сборка узла крепления гидромотора.

Сборка узла осуществляется механизированной электрошлаковой сваркой.

Сборочные работы перед сваркой предусматривают правильное положение соединяемых деталей, очистку кромок под сварку, разметку, временное скрепление деталей. Правильность соединения обеспечивают выверкой. А также необходимо обеспечить защиту всех отверстий путем их закрытия асбестовыми пробками.

Разметка под сварку, а также временное скрепление деталей выполняются в соответствии со сборочным чертежом.

Очистку кромок под сварку от загрязнений осуществляют химическим методом: с помощью уайт-спирита, ацетона, спирта или других соединений удаляющих остатки масла, влаги и т. п.

При сборке деталей необходимо обеспечить взаимную перпендикулярность деталей, прижатие их друг к другу. Собранные элементы скрепляют прихватами, выполненными из порошковой проволоки марки ПП-АН8, которые во время сварки полностью переплавляются.

При скреплении Детали№1 и Детали№2 взаимная перпендикулярность обеспечивается за счет использования в качестве средства крепления угольников. Для удержания деталей во взаимно перпендикулярном положении используют балки, которые устанавливают под углом и слегка приваривают к Детали№2, чем обеспечивают устойчивость деталей. Таким образом, используя прихваты и угольники, мы обеспечиваем взаимную перпендикулярность и возможность сварить детали с внутренней стороны.

Рис. 9.16.

При скреплении конструкции, состоящей из Детали№1 и Детали№2, и Детали№3 необходимо обеспечить взаимную перпендикулярность, которая также обеспечивается за счет использования в качестве средств крепления угольников высотой и балок. Приваривается Деталь№3 сначала с внутренней стороны конструкции.

Рис. 9.17.

Выполнение отверстий под крепеж.

После выполнения сварочных работ по эскизам и ранее выполненной разметке, учитывая выше указанные требования к выполнению отверстий, осуществляем сверление.

Рис. 9.18.

010 Сверлильная.

А. Устанавливаем, закрепляем и снимаем деталь.

1. Отверстия обрабатывают сверлом .

Так как глубина сверления больше диаметра отверстия, то необходимо периодически выводить сверло из обрабатываемого отверстия и очищать канавки сверла и отверстие заготовки от накопившейся стружки.

В связи с тем, что сверление производится насквозь, то перед выходом сверла из заготовки скорость механической подачи уменьшают и заканчивают обработку вручную.

Рис. 9.19.

А. Устанавливаем, закрепляем и снимаем деталь.

1. Отверстия обрабатывают сверлом по диаметру .

2. Отверстия обрабатывают сверлом по диаметру .

Так как глубина сверления больше диаметра отверстия, то необходимо периодически выводить сверло из обрабатываемого отверстия и очищать канавки сверла и отверстие заготовки от накопившейся стружки

В связи с тем, что сверление производится насквозь, то перед выходом сверла из заготовки скорость механической подачи уменьшают и заканчивают обработку вручную.



10. Разработка методики неразрушающего контроля стойки гидромотора

В качестве объекта разработки методики проведения неразрушающего контроля задается деталь -- стойка гидромотора.

При разработке методике неразрушающего контроля следует уделить особое внимание выбору метода дефектоскопии.

Ультразвуковая дефектоскопия, -- один из наиболее универсальных способов неразрушающего контроля, методы которого позволяют обнаруживать поверхностные и глубинные дефекты -- трещины, раковины, расслоения в металлических и неметаллических материалах (в том числе сварных и паяных швах, клеёных многослойных конструкциях), определять зоны коррозии металлов, измерять толщину (резонансный метод).

В ультразвуковом диапазоне сравнительно легко получить направленное излучение; он хорошо поддается фокусировке, в результате чего повышается интенсивность ультразвуковых колебаний. Так, ультразвуковые колебания применяют в неразрушающем контроле. Профессор С. Я. Соколов использовал свойство распространения ультразвука в ряде материалов и предложил в 1928 году новый метод обнаружения дефектов, залегающих в толще металла. Ультразвуковой метод скоро получил признание в нашей стране и за рубежом. Это объясняется более высокой чувствительностью по раскрытию на 5 порядков, достоверностью в 2 - 2,5 раза обнаружения дефектов, более высокой оперативностью в 15 - 20 раз и производительностью в 2 - 4 раза, меньшей стоимостью в 2 - 6 раз и безопасностью в работе по сравнению с другими методами неразрушающего контроля.

10.1 Классификация акустических методов контроля

Согласно ГОСТ 23829-79 акустические метода делят на две большие группы: использующие излучение и приём акустических волн (активные методы) и основанные только на приёме (пассивные методы). В каждой из групп можно выделить методы, основанные на возникновении в объекте контроля бегущих и стоячих волн или колебаний.

Активные акустические методы, в которых применяют бегущие волны, делят на две подгруппы, использующие прохождение и отражение волн. Применяют как непрерывное, так и импульсное излучение.

К методам прохождения относятся следующие:

1. Теневой метод, основанный на уменьшении амплитуды прошедшей волны под влиянием дефекта.

2. Временной теневой метод, основанный на запаздывании импульса, вызванном огибанием дефекта.

3. Зеркально-теневой метод, основанный на ослаблении сигнала, отраженного от противоположной поверхности изделия (донного сигнала).

4. Велосиметрический метод, основанный на изменении скорости упругих волн при наличии дефекта.

В методах отражения применяют, как правило, импульсное излучение. К этой подгруппе относятся следующие методы дефектоскопии.

Рисунок 1 - Классификация ультразвуковых методов контроля

1. Эхо-метод. Регистрирует эхо-сигналы от дефектов.

2. Зеркальный эхо-метод основан на зеркальном отражении импульсов от дефектов, ориентированных вертикально к поверхности, с которой ведётся контроль.

3. Реверберационный метод предназначен для контроля слоистых конструкций типа металл-пластик. Он основан на анализе длительности реверберации ультразвуковых импульсов в одном из слоёв.

От рассмотренных акустических методов неразрушающего контроля существенно отличается иимпедансный метод, основанный на анализе изменения механического импеданса участка поверхности контролируемого объекта, с которым взаимодействует преобразователь. На использование стоячих волн основаны следующие методы:

1. Локальный метод свободных колебаний. Он основан на анализе спектра возбуждённых в части контролируемого объекта с помощью ударов молоточка-вибратора.

2. Интегральный метод свободных колебаний. Механическим ударом возбуждаются вибрации во всём изделии или в значительной его части.

3. Локальный резонансный метод. Применяется в тольщиномерии.

4. Интегральный резонансный метод. Применяют для определения модулей упругости материала по резонансным частотам продольных, изгибных или крутильных колебаний изделий простой геометрической формы.

Рисунок 2 - Схемы основных акустических методов контроля

К методам вынужденных колебаний относят акустико-топографический, акустико-эмиссионный метод.

10.2 Эхо-импульсный метод ультразвуковой дефектоскопии

Как видно, существует огромное количество методов ультразвуковой дефектоскопии, но один из наиболее распространённых методов является эхо-импульстный метод ультразвукового неразрушающего контроля. Это объясняется тем, что этот метод - в отличии от других - применим при одностороннем доступе к исследуемому объекту, и при этом позволяет определить размеры дефекта, его координаты, характер.

В эхо-импульсном методе ультразвуковой дефектоскопии (УЗД) используются те же принципы, что и в радио - и акустической локации.

Современный эхо-метод УЗД основан на излучении в контролируемое изделие коротких импульсов упругих колебаний (длительностью 0,5 - 10 мксек) и регистрации интенсивности (амплитуды) и времени прихода эхо-сигналов, отраженных от дефектов отражателей.