Проект кран-балки

Федеральне агентство з освіти

Пермський державний технічний університет

Кафедра підйомно-транспортних, будівельних, дорожніх машин і устаткування

Проект кран-балки

Пояснювальна записка до курсового проекту з ГПМ

Зміст

Введення

1. Обгрунтування вибраної конструкції

1.1 Аналіз існуючих серійно випускаються машин

1.2 Основні особливості пропонованої конструкції

1.3 Опис роботи машини

2. Розрахунково-конструкторська частина

2.1 Розрахунок механізму підйому

2.1.1 Вибір каната

2.1.2 Визначення основних розмірів блоків і барабана

2.1.3 Вибір двигуна

2.1.4 Вибір редуктора

2.1.5 Вибір муфти

2.1.6 Вибір гальма

2.1.7 Перевірка двигуна по прискоренню

2.1.8 Перевірка гальма щодо прискорення

2.1.9 Перевірка двигуна на нагрів

2.2 Розрахунок механізму пересування крана

2.2.1 Вага окремих елементів

2.2.2 Опір руху крана

2.2.3 Вибір двигуна

2.2.4 Вибір редуктора

2.2.5 Вибір муфти і гальма

2.2.6 Перевірка двигуна по прискоренню

Список літератури

Введення

У проблемі здійснення науково-технічного прогресу значна роль відводиться підйомно-транспортного машинобудування, перед яким поставлено завдання широкого впровадження в усіх галузях народного господарства комплексної механізації і автоматизації виробничих процесів, ліквідації ручних вантажно-розвантажувальних робіт і виключення важкої ручної праці при виконанні основних і допоміжних технологічних операцій. Підйомно-транспортне обладнання в даний час перетворився на один з основних вирішальних чинників, що визначають ефективність виробництва. Насиченість виробництва засобами механізації трудомісткості і важких робіт, рівень механізації трудового процесу визначають собою ступінь досконалості технологічного процесу.

1. Обгрунтування вибраної конструкції

1.1 Аналіз існуючих серійно випускаються машин

Найбільш широко в промисловості використовують мостові електричні крани. Залежно від призначення крана на візку можна розміщувати різні типи механізмів підйому або два механізми підйому, один з яких є головним, а другий (меншій вантажопідйомності) - допоміжним. Механізм пересування крана встановлений на мосту крана, механізм пересування візка - безпосередньо на візку. Управління всіма механізмами здійснюється з кабіни, прикріпленою до мосту крана.

Живлення електродвигунів здійснюється від цехових тролеїв, зазвичай виготовляються із сталі уголкового профілю і прикріплюються до стіни будівлі. Для подачі напруги на кран застосовують струмознімачі ковзного типу, що прикріплюються до металоконструкції крана; Застосування гнучкого струмопроводу дозволяє спростити конструкцію, підвищити надійність експлуатації і знизити масу крана.

При відносно малих грузопод'емностях (до 5 т) застосовують одно-і двобалочні кран-балки, що представляють собою полегшений мостовий кран. При невеликих прольотах замість мосту використовують просту балку, а замість кранової візки - електроталь. При великих прольотах балки забезпечуються фермою, що забезпечує високу жорсткість горизонтальну мосту.

Управління кран-балкою може проводитися з кабіни, але часто здійснюється з підлоги за допомогою підвісних коробок управління і магнітних пускачів.

Мостові крани загального призначення мають вантажопідйомність від 5 до 300 т.

Для монтажних робіт на потужних атомних і гідроелектричних станціях створені мостові крани вантажопідйомністю 600 т.

При установці моста крана на двох високих опорних стійках, що переміщаються по рейках, укладених на рівні землі, виходить козловий кран для роботи зі штучними вантажами, або мостовий перевантажувач для роботи з сипучими вантажами. Для зручності монтажу козлові крани часто виготовляють як баштові.

1.2 Основні особливості пропонованої конструкції

Даний кран-балка забезпечена фермою, так як має великий проліт. Підйом і опускання вантажу здійснюється за допомогою електричної талі вантажопідйомністю 5т. Управління здійснюється з підлоги, за допомогою пульта управління.

1.3 Опис роботи машини

Пересування крана-балки здійснюється за рахунок електродвигуна, укріпленого на приводний візки. Швидкохідний вал редуктора з'єднаний з валом двигуна з допомогою втулочно-пальцевої муфти. При включенні електродвигуна приводяться в обертання колеса, напрямок руху крана змінюють шляхом реверсування електродвигуна. На швидкохідному валу редуктора встановлений гальмо, призначений для плавного регулювання швидкості руху крана.

Для підйому і пересування вантажу по мосту використовують електричну таль, що приводиться в рух за рахунок електродвигуна струм якого підводиться з струмопроводу. Пересування талі і підйом вантажу провадиться аналогічним способом, як і механізм пересування крану.

Управління краном здійснюється за допомогою пульта.

2. Розрахунково-конструкторська частина

2.1 Розрахунок механізму підйому вантажу

Вихідні дані: вантажопідйомність 50кН

швидкість підйому вантажу 10 м / хв

режим роботи - середній

кратність поліспаста 3

висота підйому 6 м

2.1.1 Вибір каната

Максимальне статичне зусилля S _max в канаті визначити за формулою:

;

де Q - номінальна вантажопідйомність, кН;

a - кратність поліспаста;

η _{підлогу} - ККД поліспаста;

m - число гілок канату навиваються на барабан;

де η - ККД, що дорівнює 0,96 - 0,98 для канатних блоків і

барабанів на підшипниках кочення;

t - число відхиляють блоків. Для козлових кранів t = 0,

Розрахункове розривне зусилля каната

S _розр> S _max k

S _розр> 17,18 • 5,5 = 68,72 кН

де k - коефіцієнт запасу міцності, який приймається для вантажних

канатів лебідок з машіннм приводом, рівним: 5,5 - середній

режим роботи, ПВ = 25%.

По знайденому S _розр за таблицею Держстандарту вибираємо сталевий канат з міцністю зволікань 1764 МПа.

Канат подвійного звивання типу ЛК-3 конструкції 6х25 ГОСТ 7665-80 d _k = 11,5 мм

2.1.2 Визначення основних розмірів блоків і барабана

За правилами Держгіртехнагляду діаметр канатних блоків і барабана по дну канавки обчислити за формулою:

де d _k - діаметр каната, мм;

= 18, = 16

Отримане значення D _б округляємо до найближчого в більшу сторону з нормального ряду діаметрів для барабанів: D _б = 200мм.

Отримане значення D _бл округляємо до найближчого в більшу сторону з нормального ряду: D _бл = 320мм.

Довжину нарізаною частини барабана визначити за формулою

де 5 витків виконуються з розрахунку: 3,5 витка для кріплення

каната і 1,5 витка повинні залишатися на барабані при

повністю опущеній крюковою підвісці для запобігання

деталей кріплення каната і його самого від руйнування;

t - крок нарізки, мм;

H - висота підйому, м;

D _б і d _k - діаметр барабана і каната, мм;

При односторонній навивки повну довжину барабана визначають за формулою

де l ₁ - товщина реборд на кінцях барабана (за 10-12мм);

Товщину стінки сталевого барабана визначаємо за формулою:

мм

Перевірка: для барабанів при l <3 D _б стінки перевіряємо тільки по напрузі стиснення:

Напруга стиснення в стінці барабана визначимо за формулою

σ _сж = ≤ [σ _сж]

σ _сж =

Так як s _с> [s _сж] для сталі 55Л [s _сж] = 165МПа, то товщину стінки барабану визначимо заново: δ = 8 мм

σ _сж =

2.1.3 Вибір двигуна

Необхідну потужність визначимо за формулою:

де ν - швидкість підйому вантажу, м / с

Q - вага номінального вантажу, кН

η ₀ - загальний ККД

η _б - ККД барабана, η _б = 0,98

η _р - ККД редуктора, η _р = 0,94

η _м - ККД муфти, η _м = 0,99

z - кількість муфт.

За розрахункової потужності вибираємо двигун MT Н 311-6, що має характеристики:

N = 13,0 кВт, потужність на валу двигуна

n = 925 об / хв, частота обертання

η = 76%, ККД двигуна

J = 0,5 кг * м ^2, момент інерції

M _max = 314Н * м, максимальний момент

m = 170 кг, маса

Середній пусковий момент для цього двигуна:

де M _н - номінальний момент двигуна, Н * м

2.1.4 Вибір редуктора

Передаточне число механізму передачі:

де n _б - число оборотів барабана, об / хв.

За каталогом стандартних редукторів вибираємо редуктор циліндричний триступеневий 2Ц3-125Н з передавальним відношенням i _М =; номінальним моментом, що крутить Н * м, і міжосьовим відстанню мм.

2.1.5 Вибір муфти

Розрахунковий момент для вибору муфти:

де k ₁ - коефіцієнт ступеня відповідальності механізму; для

механізму підйому вантажу k ₁ = 1,3;

k ₂ - коефіцієнт, що залежить від режиму роботи, для середнього

режиму роботи k ₂ = 1,2

За розрахунковому моменту вибираємо муфту втулочно-пальцеву з номінальним моментом, що обертає M _k = Н * м,

Моментом інерції J _p = 0,24 кг * м ^2.

2.1.6 Вибір гальма

Гальмо вибираємо за гальмівним моментом:

де k - коефіцієнт запасу, для середнього режиму роботи k = 1,75

М _З ^Т - статичний момент при гальмуванні, Н * м

У механізмах підйому кранів застосовуються комбіновані запобіжні втулочно-пальцеві муфти, одна з напівмуфт яких служить гальмівним шківом. Тому муфту з гальмом вибираємо за найбільшою величиною М _р або М _Т, отже по розрахунковому моменту вибираємо муфту втулочно-пальцеву з номінальним моментом, що обертає M _Т = Н * м, Моментом інерції J _p = 0,225 кг * м ^2.

2.1.7 Перевірка двигуна по прискоренню

Визначимо час пуску двигуна за формулою:

де М _С - статичний момент на валу двигуна при пуску, Н * м

де Q - вага вантажу, Н

G - маса вантажу, кг

J _M - момент інерції муфти, кг * м ²

J _P - момент інерції ротора, кг * м ²

Фактичне прискорення вантажу при пуску визначимо за формулою:

j _ф = 0,1 ... 0,8 м / с ^2, що задовольняє перевірку двигуна щодо прискорення.

2.1.8 Перевірка гальма щодо прискорення

Час гальмування визначимо за формулою:

де M _C ^T - статичний момент при гальмуванні, Н * м

M _T - номінальний гальмівний момент обраного гальма, Н * м

Фактичне прискорення при гальмуванні:

j _ф = 0,1 ... 0,8 м / с ^2, що задовольняє перевірку гальма щодо прискорення.

2.1.9 Перевірка двигуна на нагрів

Умова перевірки:

М _Е <М _Н

де М _Е - еквівалентний момент на валу двигуна, при роботі з яким його нагрівання буде таким же, як і при роботі з реальними моментами, що виникають при підйомі і опусканні вантажів різної ваги, Н * м

Значення М _Е визначимо за формулою:

де M _{c. под. i} - статичний момент на валу двигуна, що виникає при підйомі вантажу i-го ваги, Н * м

M _{c. Оп. I} - статичний момент на валу двигуна, що виникає при опусканні вантажу i-го ваги, Н * м

Значення і кількість підйомів і опускань за один робочий цикл приймаємо за графіком навантаження механізму.

де ω _дв - кутова швидкість двигуна, рад / с;

J _{хутро. I} - приведений до валу двигуна момент інерції при розгоні

всіх рухомих частин механізму та вантажу i-го ваги, кг * м ^2;

де J ₁ - момент інерції обертових мас, розташованих на

швидкохідному валу механізму, кг * м ²

де J _{гр. i} - момент інерції мас i-го вантажу, приведений до швидкохідному валу, кг * м ²

де G _i - маса i-го вантажу, кг;

1,2 - коефіцієнт приведення моментів інерції інших обертових мас до швидкохідному валу.

β - коефіцієнт, що враховує погіршення охолоджування двигуна в період пуску.

Час розгону в секундах при підйомі визначимо за формулою:

Час розгону в секундах при опусканні визначимо за формулою:

Час усталеного руху в секундах:

40,6 Н * м <134,2 Н * м

М _Е <М _Н

Умова виконується.

2.2 Розрахунок механізму пересування крана

2.2.1 Вага окремих елементів (кН)

Вага механізму пересування вантажного електричної талі

Вага електричної талі

Вага крана без електричної талі з механізмом пересування

Загальна вага крана

2.2.2 Опір руху крана

Сумарний опір руху крана визначимо за формулою

де W - опір від сил тертя в цапфах ходових коліс, кН;

W _ук - опір від сил, що виникають при русі крана по ухилу шляху, кН;

W _ін - опір від сил інерції, кН.

;

де D _{Х. К.} - діаметр ходового колеса, м.

Для вибору діаметра ходового колеса необхідно визначити навантаження Р _max з рівняння моментів відносно однієї з опор:

Навантаження на одне колесо

де n - кількість коліс з найбільш навантаженої сторони.

Діаметр колеса D _{Х. К.} вибираємо в залежності від навантаження.

D _{Х. К.} = 400мм.

Коефіцієнт тертя кочення колеса по рейці m вибираємо в залежності від діаметра D _{Х. К..}

m = 0,5 мм.

f - приведений до цапфи вала коефіцієнт тертя в підшипниках

де f - коефіцієнт перевантаження двигуна, f = 1,6

^h, _о - загальний ККД; взяти таким же, як і в завданні № 2, але без ККД поліспаста h _{підлогу,} в місце ККД барабана h _б взяти ККД ходового колеса h _{Х. К.} = h _б.

За розрахункової потужності вибираємо двигун MT Н 211-6, що має характеристики:

N = 8,2 кВт, потужність на валу двигуна

n = 900 об / хв, частота обертання

η = 72%, ККД двигуна

J = 0,115 кг * м ^2, момент інерції

M _max = 196 Н * м, максимальний момент

m = 120 кг, маса

2.2.4 Вибір редуктора

Передаточне число механізму передачі:

де n _{Х. К.} - число оборотів ходового колеса, об / хв;

За каталогом стандартних редукторів вибираємо редуктор циліндричний двоступінчастий 1Ц2У-100 з передавальним відношенням i _М = 25; номінальним моментом, що крутить 315Н * м, і міжосьовим відстанню 180мм.

2.2.5 Вибір муфти і гальма

Розрахунковий момент для вибору муфти:

де k ₁ - коефіцієнт ступеня відповідальності механізму; для

механізму підйому вантажу k ₁ = 1,3;

k ₂ - коефіцієнт, що залежить від режиму роботи, для середнього

режиму роботи k ₂ = 1,2

За розрахунковому моменту вибираємо муфту втулочно-пальцеву з номінальним моментом, що обертає M _k = 250 Н * м,

Моментом інерції J _p = 0,24 кг * м ²

Гальмо вибираємо за гальмівним моментом:

де k - коефіцієнт запасу, для середнього режиму роботи k = 1,75

Отже по розрахунковому моменту вибираємо муфту втулочно-пальцеву з номінальним моментом, що обертає M _k = 160 Н * м, Моментом інерції J _p = 0,32 кг * м ^2.

2.2.6 Перевірка двигуна по прискоренню

Обраний двигун перевіряємо на наявність пробуксовки ходових коліс по величині створюваного ним прискоренню в період пуску.

Час пуску двигуна (с) визначимо за формулою.

де М _с - момент опору пересуванню крана без вантажу, Н * м

Визначимо фактичний прискорення (м / с ^2):